由于环境污染日益严重，各种细菌引起的疾病给人类健康带来巨大危害，使得抗菌材料受到人们的广泛关注。常见的抗菌材料包括壳聚糖类、抗菌肽、纳米金属及其氧化物、噬菌体、有机抗菌剂等，但不少抗菌材料存在稳定性差、生产成本高、细胞毒性大、杀菌条件苛刻（如需紫外线照射、氧气或水的存在）等缺点。因此，开发高效低毒的抗菌材料越来越受到重视。

金属有机框架（MOFs）是由金属离子或金属离子簇与有机配体通过配位键连接，形成内部具有较大空隙的三维多孔杂化材料。1995年，以钴离子为金属源，吡啶为配体合成了首例MOFs材料。随后，MOFs的研究蓬勃发展，先后出现了MOF-5、HKUST-1和ZIF-8等。无机金属离子与有机配体之间由于配位数和配位构型的不同，可组装成结构各异与性能多样的MOFs材料。相比于传统多孔材料，MOFs具有显著的优势，如高比表面积、开放的活性金属位点、孔径大小可调节、离子释放速率可控等，在传感、吸附、催化、生物医学等领域都有潜在应用。近年来，MOFs的抗菌研究取得了长足进展，包括抗菌剂的储存与缓释、高分子材料的抗菌涂层或薄膜、与纳米颗粒结合的高效抗菌材料等。

MOFs是新一代抗菌配位聚合物，其抗菌机理是金属离子和有机配体协同作用的结果。MOFs作为金属离子储库，在降解过程中以可控的方式持续缓慢释放金属离子。MOFs的抗菌机理有以下几种：（1）破坏细菌细胞膜结构，纳米尺寸的金属离子能够穿透细菌细胞壁，与细胞膜上蛋白质反应，改变细胞膜通透性，对其造成致命损伤，使细胞内物质泄露溶解，导致细菌死亡；（2）阻止DNA复制，进入细胞质的金属离子会与核酸中氨基反应，使DNA发生断裂，丧失分裂繁殖能力致使细胞死亡；（3）使细胞合成酶失活，MOFs释放的金属离子和有机配体会与蛋白质巯基、氨基等基团反应，蛋白质被凝固，导致酶失活；（4）产生氧化应激反应，金属离子与细菌相互作用会破坏离子通道，导致细菌膜电位的不平衡，在细菌中诱导氧化应激状态，产生过量的活性氧（ROS），氧化细胞内容物，引起细菌组织紊乱，从而导致应激引起的细胞死亡。然而，细菌能够被消灭有时不是单一的抗菌机理，是多种机理协同作用。最近对一些MOFs的研究似乎表明了另一种可能的抗菌机理，纳米结构的MOFs能减少细菌在其表面生长依附，静电吸引、疏水和受体-配体相互作用可能导致膜破坏和关键细胞成分失活，从而导致细菌死亡。

MOFs能获得长久抗菌效果主要依赖于它能持续稳定地释放金属离子，而释放速率取决于络合结构与配体的选择。皮尔逊的HSAB理论很好地解释了这一原因。硬碱配体（如羧酸盐、膦酸等）与硬酸金属（如高价Fe³⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺等）配位构成的MOFs，如MIL系列；软碱配体（如含氮唑类）与软酸金属（如低价Ag⁺、Zn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺等）配位构成的MOFs，如ZIF系列。这两类MOFs都表现出良好的水稳定性，其金属离子和有机配体会随着其骨架的缓慢降解而持续释放。而硬碱配软酸、软碱配硬酸构筑的MOFs水稳定性较弱，骨架容易突然崩塌。

MOFs抗菌材料结构中常见的无机金属是银、铜、锌、钴等。与金属离子相比，MOFs具有更好的抗菌性能，能有效缓解纳米颗粒聚集与过度释放的问题，这与金属离子的释放、晶体结构、组分和配位材料的骨架有关。

MOFs具有高比表面积、不同的孔道尺寸等优势，可以使金属纳米粒子分布在MOFs表面，防止聚集和扩散，有利于与暴露的金属活性位点相互作用，起到协同效应。

抗生素能有效抑制细菌生长繁殖，将其负载在MOFs独特的多孔结构中，既能解决抗生素耐药性的困难，还能提高抗生素的抗菌活性。此外，具有高孔隙率的MOFs可以用作抗生素储存和输送的极好容器，在外部特定环境下实现抗生素的持续释放。

正向渗透（FO）技术在海水淡化和废水处理等领域有着广泛的应用前景，薄膜复合材料（TFC）因优异的抗盐性和透水性而被广泛应用于FO领域。然而，由于TFC膜固有的物理化学表面特性，微生物容易在膜表面附着增殖，导致膜表面形成胞外高分子物质，降低水通量，缩短膜寿命，存在生物污染问题。目前的解决策略是在膜表面锚定抗菌材料，这些抗菌材料能够最大限度地与细菌接触，起到双屏障分离作用，以减少细菌的粘附和生长。

纤维具有来源广泛、环境友好和价格低廉等优势，是一种良好的载体。将MOFs负载到纤维或织物上，不仅赋予纺织品独特的功能，还能充分发挥自身性能，实现了织物从纺织领域向生物医学领域的跨越。

MOFs在亲水性介质中易分解，用作凝胶增强剂可以提高其稳定性。凝胶具有高孔隙率和细胞相容性，使得MOFs能在凝胶基质中稳定分散，在药物运输、食品包装等方面具有一定的研究价值。

作为新型抗菌材料，MOFs的极大优势在于能够作为金属离子的储蓄库，并持续缓慢释放这些离子，起到耐久的抗菌效果。MOFs因其多孔结构而被用作金属纳米粒子或抗生素的载体，将微小尺寸的MOFs负载在聚合物或凝胶等高分子材料上，获得的新型复合材料都极大地提高了抗菌性能及应用潜力，如在生物医学、食品保鲜、污水处理等领域的应用。

但在实际应用前还存在一些不足，如MOFs降解过程中潜在的生物毒性，可以选用生物相容性较好的内源性金属离子和有机配体构建骨架；MOFs抗菌机理的研究尚浅，可以通过研究更多不同拓扑结构的MOFs以探索其抗菌机制；MOFs在水溶液中稳定性低，可以进行疏水修饰或制备复合材料以提高水稳定性；MOFs大多是固体粉末状限制了实际应用，可以利用静电纺丝等技术开发纳米MOFs复合材料，以拓宽MOFs的应用领域。