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随着传统抗生素在各领域的滥用以及细菌的突变速度的加快，细菌对抗生素的耐药性问题日渐突出，甚至已经出现了能够抵抗各种抗生素作用的超级细菌。因此寻找抗生素的替代品迫在眉睫。
自1991年日本NEC公司的科学家Iijima发现了碳纳米管(Carbon nanotubes，CNTs)以来，碳纳米管因具有独特的结构以及稳定的物理化学性质在生物医学领域得到了广泛的关注和研究。然而，碳纳米管自身稳定的物理化学性质也在一定程度上制约了其使用范围。碳纳米管因表面缺陷较少而呈化学惰性，碳纳米管束之间具有较强的范德华力，加上巨大的比表面积及长径比，使碳纳米管容易形成团聚，很难分散于各种溶剂中，此外，碳纳米管的生物毒性较大，生物相容性低，这些都严重影响了其使用范围。近年来碳纳米管的抗菌性的发现及其在环境保护和医学抗菌方面应用的潜在可能性，使碳纳米管的抗菌性研究成为生物医学领域探索研究的新方向之一。到目前为止，关于碳纳米管的抗菌机理仍处于探索阶段。
本课题基于文献报道基础之上，结合碳纳米管的物理化学性质，采用不同的功能化方法对碳纳米管进行了共价修饰和非共价功能化修饰，并通过测定修饰后的碳纳米管的抗菌活性来评价其修饰效果，为进一步研究碳纳米管的抗菌机理和研究CNTs的抗菌靶向性和生物相容性奠定基础。
本文中对碳纳米管进行了共价或非共价功能化，并使用红外色谱仪和电位粒径仪来表征修饰对碳纳米管物理化学性质的影响。本文还对修饰后的碳纳米管（单壁碳纳米管和多壁碳纳米管）进行了抗菌活性测定。实验选用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在培养介质中与碳纳米管共同培养，采用平板计数法在不同的反应时间点计数残存细菌的数目，通过细菌活力和抑制率来判断功能化碳纳米管对细菌作用的能力，并采用美蓝染色和扫描电镜来观察细菌与碳纳米管的存在状态。实验考查了培养介质、碳纳米管浓度等培养条件，修饰方法，碳纳米管种类，细菌菌种等因素对碳纳米管的抗菌活性产生的影响，并分析其可能的原因。
实验结果表明，不同的修饰方法引起碳纳米管的表面不同的变化，能够在碳纳米管表面引入新的基团或覆盖碳纳米管原始的表面特性，不同的修饰方法对碳纳米管粒径、电位和分散度都物理性质也产生不同的影响。另外，共价修饰能够在碳纳米管的表面连入相应的基团，并且能够杀灭与其共同培养的细菌，不同的基团所产生的抗菌性有差异;非共价修饰能够在碳纳米管表面包覆上大分子物质，覆盖碳纳米管本身所具有的表面性质，非共价修饰的碳纳米管能够起到细胞支架的作用，对细菌无毒性作用，相反的，还能够促进细菌的生长。单壁碳纳米管的促进和抑制作用都强于多壁碳纳米管。碳纳米管对大肠杆菌的促进或抑制效果均强于金黄色葡萄球菌。美蓝染色结果显示，碳纳米管在培养介质中呈团块状存在，凋亡的细胞可以被碳纳米管团块吸附并围绕在其周围;扫描电镜结果表明，共价修饰的碳纳米管能够使细菌失去其细胞的完整性。此外，实验还得出了与已有报道不同的研究结果:即碳纳米管的抗菌作用与其分散度无关。
本课题的创新性在于采用新型纳米材料碳纳米管，并探索了共价和非共价修饰的碳纳米管的抗菌活性，为研究碳纳米管抗菌机理提供新思路。