Designing antibacterial surfaces has become extremely important to minimize Healthcare Associated Infections which are a major cause of mortality worldwide. A previous biocide-releasing approach is based on leaching of encapsulated biocides such as silver and triclosan which exerts negative impacts on the environment and potentially contributes to the development of bacterial resistance. This drawback of leachable compounds led to the shift of interest towards a more sustainable and environmentally friendly approach: contact-killing surfaces. Biocides that can be bound onto surfaces to give the substrates contact-active antibacterial activity include quaternary ammonium compounds (QACs), quaternary phosphoniums (QPs), carbon nanotubes, antibacterial peptides, and N-chloramines. Among the above, QACs and N-chloramines are the most researched contact-active biocides. We review the engineering of contact-active surfaces using QACs or N-chloramines, the modes of actions as well as the test methods. The charge-density threshold of cationic surfaces for desired antibacterial efficacy and attempts to combine various biocides for the generation of new contact-active surfaces are discussed in detail. Surface positive charge density is identified as a key parameter to define antibacterial efficacy. We expect that this research field will continue to attract more research interest in view of the potential impact of self-disinfective surfaces on healthcare-associated infections, food safety and corrosion/fouling resistance required on industrial surfaces such as oil pipes and ship hulls.

中文翻译：

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抗菌表面设计——接触杀灭

设计抗菌表面对于最大程度地减少医疗保健相关感染非常重要，而医疗相关感染是全球死亡的主要原因。先前的杀生物剂释放方法基于浸出封装的杀生物剂，例如银和三氯生，这对环境产生负面影响并可能导致细菌耐药性的发展。可浸出化合物的这一缺点导致人们的兴趣转向更可持续和更环保的方法：接触杀灭表面。可以结合到表面上以赋予基材接触活性抗菌活性的杀生物剂包括季铵化合物 (QAC)、季鏻 (QP)、碳纳米管、抗菌肽和 N-氯胺。其中，QAC 和 N-氯胺是研究最多的接触活性杀菌剂。我们回顾了使用 QAC 或 N-氯胺的接触活性表面的工程、作用模式以及测试方法。详细讨论了阳离子表面的电荷密度阈值，以获得所需的抗菌功效，并尝试结合各种杀生物剂来产生新的接触活性表面。表面正电荷密度被确定为定义抗菌功效的关键参数。鉴于自消毒表面对医疗相关感染、食品安全和工业表面（如油管和船体）所需的耐腐蚀/防污性的潜在影响，我们预计该研究领域将继续吸引更多的研究兴趣。我们回顾了使用 QAC 或 N-氯胺的接触活性表面的工程、作用模式以及测试方法。详细讨论了阳离子表面的电荷密度阈值，以获得所需的抗菌功效，并尝试结合各种杀生物剂来产生新的接触活性表面。表面正电荷密度被确定为定义抗菌功效的关键参数。鉴于自消毒表面对医疗相关感染、食品安全和工业表面（如油管和船体）所需的耐腐蚀/防污性的潜在影响，我们预计该研究领域将继续吸引更多的研究兴趣。我们回顾了使用 QAC 或 N-氯胺的接触活性表面的工程、作用模式以及测试方法。详细讨论了阳离子表面的电荷密度阈值，以获得所需的抗菌功效，并尝试结合各种杀生物剂来产生新的接触活性表面。表面正电荷密度被确定为定义抗菌功效的关键参数。鉴于自消毒表面对医疗相关感染、食品安全和工业表面（如油管和船体）所需的耐腐蚀/防污性的潜在影响，我们预计该研究领域将继续吸引更多的研究兴趣。详细讨论了阳离子表面的电荷密度阈值，以获得所需的抗菌功效，并尝试结合各种杀生物剂来产生新的接触活性表面。表面正电荷密度被确定为定义抗菌功效的关键参数。鉴于自消毒表面对医疗相关感染、食品安全和工业表面（如油管和船体）所需的耐腐蚀/防污性的潜在影响，我们预计该研究领域将继续吸引更多的研究兴趣。详细讨论了阳离子表面的电荷密度阈值，以获得所需的抗菌功效，并尝试结合各种杀生物剂来产生新的接触活性表面。表面正电荷密度被确定为定义抗菌功效的关键参数。鉴于自消毒表面对医疗相关感染、食品安全和工业表面（如油管和船体）所需的耐腐蚀/防污性的潜在影响，我们预计该研究领域将继续吸引更多的研究兴趣。