當(dāng)前抗菌技術(shù)高度依賴化學(xué)殺菌劑，長(zhǎng)期使用導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性加劇，且殘留藥物引發(fā)嚴(yán)重環(huán)境污染。現(xiàn)有物理抗菌材料（如納米銀、氧化鋅）雖可規(guī)避耐藥性問(wèn)題，但普遍存在制備成本高、作用濃度大、殺菌效率低等缺陷，尤其對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌等厚壁菌種滅活效果不足。開發(fā)兼具高效性、安全性及成本優(yōu)勢(shì)的新型抗菌材料，成為解決醫(yī)療感染、食品安全、水處理等重大公共衛(wèi)生問(wèn)題的迫切需求。

本成果以生物質(zhì)碳資源化利用為核心，突破傳統(tǒng)碳化硼材料高能耗制備技術(shù)壁壘，首創(chuàng)基于棉花，面粉，玉米須，紙巾和落葉等可再生原料的氣-液-固催化生長(zhǎng)工藝，構(gòu)建自支撐碳化硼（B4C）納米線陣列（圖1）。該材料通過(guò)“吸附-穿刺”與“結(jié)構(gòu)分解”雙效協(xié)同機(jī)制實(shí)現(xiàn)物理滅菌：納米線尖端鎳球憑借強(qiáng)界面吸附突破細(xì)菌表面張力閾值，完成細(xì)胞膜定向穿刺；納米線本體與細(xì)胞壁接觸后誘導(dǎo)其肽聚糖層分解，加速胞內(nèi)物質(zhì)泄漏（圖2）。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，B4C在10 μg/mL超低濃度下即可對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等常見致病菌實(shí)現(xiàn)100%滅殺，并且對(duì)多重耐藥菌（鮑曼不動(dòng)桿菌）仍保持完全殺滅能力。本成果為開發(fā)低成本、無(wú)耐藥性風(fēng)險(xiǎn)的廣譜抗菌材料提供新范式，可廣泛應(yīng)用于創(chuàng)傷敷料、醫(yī)療器械涂層、水處理等民生關(guān)鍵領(lǐng)域。

成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，首次實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)碳化硼納米線的可控合成與雙效協(xié)同滅菌機(jī)制創(chuàng)新，在超低作用濃度（10 μg/mL）、多重耐藥菌完全滅活及生物質(zhì)綠色轉(zhuǎn)化等核心指標(biāo)上顯著優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)。

圖1.生物質(zhì)碳合成碳化硼納米線

圖2.碳化硼納米線高效殺菌