细菌是感染的主要来源，常引起慢性传染病，甚至严重的致命感染。目前预防和治疗细菌感染最常见、最有效的是使用抗生素。除此之外，还可以使用化学消毒剂、金属和金属氧化物等进行抗菌治疗。研究显示，抗生素的主要作用靶点是细胞壁合成、脱氧核糖核酸（DNA）转录和复制的过程，然而抗生素的长期滥用和误用促使细菌对这3种靶点产生了耐药表达。而其他的抗菌治疗方式则受限于抗菌药物的给药方式，使大量化学药物难以达到靶向位置。因此，研究人员对不容易受细菌耐药性影响且能增加药物作用精确性的结构进行了研究，如一维（胶体等）、二维[氧化石墨烯（GO）等]或三维（金属等）结构。

纳米颗粒是三维结构中的重要种类，现已成为克服细菌耐药性的一种潜在替代品。纳米颗粒发挥抗菌作用的主要机理是直接接触并穿过细菌细胞膜，再沿代谢途径聚集或与细胞成分相互作用，使细胞内出现氧化应激，进而改变细胞膜通透性，从而使细菌失活。这种机理使细菌难以产生针对性的耐药表达。因此，与目前的抗生素相比，纳米颗粒产生耐药性的可能性较小。其中，金属-有机骨架 （MOFs）材料是一类多孔材料，具有较大的比表面积和高孔隙率，其颗粒大小，形态和组成均可调节，可以通过调节其物理化学性质来治疗各种微生物感染。

沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs） 是MOFs的亚族。其中ZIF-8在具有物化性质良好的同时还具有生物毒性小，稳定性优良等优点，是目前研究最为广泛的一种MOFs材料。与其他金属纳米颗粒及其复合材料相似，ZIF-8用于抗菌有规避细菌耐药性的可能。同时，ZIF-8可以通过靶向释放抗菌物质来实现精确给药，以减少化学药物的浪费。笔者综述了ZIF-8在抗菌方面的应用及研究进展，并对该领域未来发展中面临的挑战和前景进行了总结和展望。

ZIFs是由四面体核心为单离子节点和咪唑衍生的有机连接物组成的纳米多孔材料，可以通过令药物围绕节点生长的方式，在保持其原有功能的同时，实现有机或无机药物的封装。

ZIF-8是最经典的ZIFs材料，已广泛应用于化学传感器、药物递送、催化等领域，具有高孔隙率、孔隙大小可调、比表面积大、热稳定性高、生物可降解性、生物相容性优异等特点。其高孔隙率对装载治疗药物、蛋白质等具有重要意义；通过调节ZIF-8的孔隙可以实现对分子扩散、质量转移和大货物装载的控制；此外，ZIF-8具有稳定可控的pH响应性（在碱性液体和生理条件下性质稳定，而在酸性环境下可以分解而释放负载的药物），可以实现靶向药物递送。因此，进一步深化ZIF-8载药研究，有望形成先进的多功能给药系统，促进细菌感染综合治疗的发展。

2.1  释放Zn²⁺

ZIF-8在降解时可以释放Zn²⁺，Zn²⁺吸附在细菌表面，通过破坏细胞膜的功能而进入细胞内部，使某些细胞成分逸出，进而干扰细胞代谢过程或干扰各种酶的作用，使其失去应有的生物功能，最后导致细胞的死亡，产生抗菌效果。在有机培养环境下，ZIF-8解离出的水溶性有机金属成分或者在磷酸缓冲液中与磷酸根形成的沉淀物Zn₃（PO4）₂（H₂O）₄可以导致（大肠杆菌）（E. coli）死亡。

2.2  释放装载药物/金属离子

ZIF-8装载各类抗菌药物/金属离子时，可在生理条件下保持药物性质稳定，药效不流失；当到达靶向部位酸性环境时，ZIF-8外壳将会降解，释放出装载的药物/金属离子以产生抗菌效果；同时释放自身Zn²⁺破坏细胞膜，使药物更易进入细菌细胞内，实现协同抗菌。

2.3  光动力疗法与光热疗法

ZIF-8的光动力疗法（PDT）抗菌主要通过2个途径：一是将光敏剂结合在ZIF-8上，在光催化作用下产生活性氧（ROS），在人体细胞不受影响的前提下破坏细菌细胞膜完整性，使细菌管腔内对抗生素分子的摄取增加，并通过氧化应激破坏细菌的正常生理活动，致使细胞死亡；对于具有外排泵可以主动推出抗生素分子的耐药细胞也有抗菌效果；二是在光作用下，光敏剂发生化学变化，影响微环境pH，形成酸性环境，从而促使ZIF-8释放装载的药物。

在光热疗法（PTT）方面，ZIF-8常用来装载光吸收剂和抗菌药物，在作用过程中载体和内容物会协同抗菌。ZIF-8到达作用位点，因环境pH变化而引发装载物的响应性释放。之后可以利用光热传导通过近红外激光（NIR）触发ZIF-8介导的细胞内ROS氧化应激，破坏细菌的正常生理活动；同时激发光吸收剂，将光能转化为热能，引发局部温度升高，破坏细菌细胞膜并使细菌蛋白变性，使得细菌死亡。光热效应还会导致细菌生物膜的完整性被破坏，将增强抗菌药物对生物膜的渗透，有助于抗菌药物起效。

3.1  释放Zn²⁺

ZIF-8可以通过降解释放自身Zn²⁺产生抗菌效果。ZnO是常见的抗菌药物，体外实验表明，与ZnO相比，ZIF-8的降解速度更快，对革兰氏阴性E. coli的抑制区更广，且具有更高的抗菌活性。以ZIF-8为基础制成的复合材料也在体外实验中表现出更好的抗菌性能。

3.2  释放装载药物/金属离子

传统的装载方法不能突破耐药菌株的防线，由于抗生素膜转运不良，直接使用抗生素对细胞内微生物几乎没有影响，难以处理由细胞内病原体或耐药菌株引起的感染。而利用ZIF-8负载药物/金属离子，ZIF-8作为中间体具有超小且可控的尺寸，很容易通过内吞作用进入宿主细胞或细菌内部，携带药物并在细胞内释放，具有精确性和安全性。

3.2.1  ZIF-8释放装载药物产生抗菌效果

资料显示，负载头孢他啶的ZIF-8可以持续释放1周，对E. coli有持续杀灭作用；ZIF-8包封氨苄西林，与ZnO产生协同作用，药物持续释放，抗菌活性增强；环丙沙星（CIP）递送载体磁性框架的抗菌性能相较于纯CIP更稳定，在生理pH条件下24h内可释放74%，之后浓度稳定。

3.2.2  ZIF-8吸附释放外源性金属离子产生抗菌效果

3.2.2.1  ZIF-8掺杂Ag⁺ 

研究显示，Ag⁺杀菌机理在于纳米颗粒释放的Ag⁺可以氧化脂质膜并破坏细菌细胞膜，因此银纳米粒子（AgNPs）具有抗菌性能。基于这一特性，研究人员发现Ag掺杂的分层ZIF-8（Ag/H-ZIF-8）纳米复合材料、Ag掺杂的磁性微孔γ-Fe₂O₃@SiO₂@ZIF-8-Ag（FSZ-Ag）材料等均具有释放Ag离子、提高抗菌效率的效果，对E. coli和 S. aureus均有抗菌活性。而在Ag/ZnO 复合笼中，小粒径AgNPs的受控Ag⁺释放和ZnO底物可以发挥协同抗菌作用。结合ZIF-8的AgNPs空心结构可以通过介孔壁释放和重新捕获Ag+，通过释放Zn²⁺和Ag⁺发挥协同抗菌作用，从而有效地根除体内耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。

3.2.2.2  ZIF-8掺杂Cu²⁺   

ZIF-8与Cu²⁺结合，装载在磁性纳米纤维（MNF）上作为金属抗菌支架，抗菌实验表明Cu²⁺吸附的MNF@ZIF-8对革兰阳性及阴性菌均有抑制作用；Cu²⁺吸附的GO经过ZIF-8修饰后抗菌性能显著提高；进一步研究发现，新型抗菌复合物Ag/Cu@ZIF-8@GO中3种组分的排列可以相互补充整体抗菌性能，且对E. coli和 S. aureus表现出显著的抗菌活性。

3.2.2.3  ZIF-8掺杂金属铈 

金属铈对牙周炎具有较高的抗菌和抗炎活性。ZIF-8∶Ce的抗菌作用随着Ce掺杂量的增加而增强。ZIF-8∶Ce10%通过抑制NF-κB/p65信号通路亚基易位抑制促炎因子的表达，同时提高巨噬细胞M2表型的极化，促进抗炎细胞因子的分泌，具有更好的抗炎作用。

3.2.2.4  ZIF-8掺杂Mn²⁺/Mn⁴⁺   

Mn-ZIF-8纳米复合材料作用于感染的伤口，可以消除细菌、缓解炎症。细菌或纳米复合材料本身可产生大量的ROS来加剧局部炎症，从而诱导宿主免疫反应。Mn-ZIF-8的抗菌活性主要来源于Mn²⁺/Mn⁴⁺的释放，同时可以去除由于Mn而产生的过量ROS，缩短炎症过程，加速感染伤口愈合。

3.2.2.5  ZIF-8结合Pd纳米颗粒  

ZIF-8结合Pd纳米颗粒形成的制氢系统Pd（H）@ZIF-8可以治疗慢性胃粘膜炎症，具有靶向控制炎症的能力和多种抗菌特性。应用时，由抗坏血酸棕榈酸酯凝胶将Pd（H）@ZIF-8靶向递送至炎症部位并原位释放，经过胃酸进一步分解，生成Zn²⁺并同时释放氢气，氢气破坏幽门螺杆菌细胞膜的通透性，加速了Zn²⁺进入细胞，促进细胞内容物的泄漏并干扰幽门螺杆菌细胞代谢；Zn²⁺通过抑制脲酶的活性加速胃酸对细菌的侵袭，从而产生协同作用，有效杀死幽门螺杆菌。

3.3  PDT与PTT

研究显示，ZnO与ZIF-8联合使用，通过光激发ZnO@ZIF-8可产生ROS，用于抑制引发导尿管尿路感染的微生物；角鲨烷（SQ）结合ZIF-8（SQ-ZIF-8）在红光照射（波长650nm）下通过pH敏感的方式产生ROS，导致结构坚固的细菌生物膜完全失去粘附，并杀死MRSA；ZIF-8结合光敏剂金纳米粒子、二氢卟吩e6，在光照下释放ROS，ZIF-8释放Zn²⁺发挥协同作用，负责抑制和杀死细菌；光敏剂姜黄素封装在ZIF-8中，结合透明质酸和壳聚糖，形成局部具有高正电荷密度的抗菌纳米颗粒，通过静电相互作用结合到细菌表面，光照激发形成ROS；量子点（QDs）用作光敏剂具有独特的光电子特性和广泛的光收集能力，QDs@ZIF-8纳米复合材料可以在光控下产生自由基，促进谷胱甘肽的氧化，抑制细菌的抗氧化防御；ZIF-8聚丙烯酸沸石材料，用于甲苯铵蓝（一种光敏性的抗菌剂）的靶向传递，通过PDT消除眼内炎的相关微生物及其形成的生物膜。

ZIF-8介导PDT与其他治疗方式结合，可以发挥协同抗菌作用。PTT还可与抗生素递送相结合，如ZIF-8包封万古霉素、聚多巴胺（PDA）表面修饰，构建双刺激响应性抗菌制剂——Van@ZIF-8@PDA发挥更高的疗效。

多种与ZIF-8相关的其他纳米颗粒可与医疗纺织品结合从而实现抗菌、防污、增强物理性能等效果。

ZIF-8在体内外抗菌应用方面具有许多优势。ZIF-8具有多孔性、高装载能力、pH响应性以及热稳定性和化学稳定性，且ZIF-8合成的纳米颗粒具有显著的生物相容性、长期可回收性和更高的稳定性。与其他纳米颗粒相比，ZIF-8自身具有抗菌能力，在装载和释放药物方面效率更高，与PDT/PTT结合能获得更高效的抗菌能力，对不同类型的感染均具有高效消除能力，尤其是对耐药细菌感染有一定的应对能力。因此，ZIF-8有望促进细菌感染综合治疗在临床抗菌应用领域的进一步发展。但是，目前对于ZIF-8的研究仍然有许多局限性：抗菌药物封装步骤复杂，包括ZIF-8的合成、去除溶剂以及药物装载等过程，且产量低价格昂贵；ZIF-8孔径相对较小，限制了NPs的高载药潜力，进而制约了高效药物治疗的发展；ZIF-8尚处于早期研究阶段，以体外研究为主，体内研究局限于小鼠等啮齿动物，需进一步推进临床转化。

未来应进一步推动ZIF-8合成及活化流程工业化和规模化，降低成本；继续改进ZIF-8的物理结构和化学性质，提高药物装载率；完善研究内容，推动临床试验的进程，最终实现ZIF-8抗菌的临床应用。