细菌感染已经成为全球人类所面临的公共健康问题。在人类与细菌的顽强抗争中,抗生素曾一度被认为是对抗细菌感染的终极武器。然而,多重耐药菌株的出现和蔓延逐渐凸显出了抗生素治疗的无效性。近年来,纳米科学技术的快速发展为提高抗感染治疗水平提供了有效的替代方案。其中,半导体纳米材料由于其独特的理化性质、结构特点以及良好的环境稳定性,在实际应用领域中占据重要地位。自然界的生物为了适应环境的变化,在激烈的生存竞争中已经进化出了近乎完美的结构和功能。研究人员发现,许多植物和昆虫的表面都具有抗菌特性,可以保护它们免受致病菌的侵害。受此启发,我们将仿生思想应用于纳米材料的合成与功能表面的构筑,实现体系增强的杀菌效率。（1）受荷叶表面超疏水性质的启发,我们在疏水性纳米聚乙烯（nanoPE）薄膜的一侧固定多刺状TiO2/Au光催化剂,构建出PE-TiO2/Au三相光催化体系。在液相催化反应过程中,疏水且多孔的nanoPE可将自然环境中的氧气（O2）传递到TiO2/Au表面,以此构建出气-液-固三相共存界面。传统的光催化反应通常发生在固-液两相界面处,由于体系中O2的传质效率低,无法满足光催化剂对气体反应物的可及性,从而限制了活性氧基团（ROS）的产生。PE-TiO2/Au由于独特的界面微环境（三相界面）和特殊的异质结构（多刺状TiO2/Au纳米复合物）,实现了光催化反应界面处O2的充足供应,促进光生电荷的有效分离以及活性物种的生成,进而提高体系的杀菌性能。为了进一步研究O2浓度对于光催化性能的影响,我们将PE-TiO2/Au分别漂浮在溶液表面（暴露式）或浸入到溶液中（浸入式）,以此获得两种不同模式的三相界面。重要的是,暴露式PE-TiO2/Au显著提高了反应界面处O2浓度,实现了更加有效的三相接触,并且相比于传统的两相体系和浸入式PE-TiO2/Au,光催化降解效率分别提高了5.5倍和1.8倍。此外,PE-TiO2/Au三相光催化体系同样能够发挥出强大的杀菌效果,30 min内可将体系中的金黄色葡萄球菌全部灭活,杀菌率高于99.9%。由此可见,三相界面的构建可以有效提高光催化体系的杀菌效率,并为污水净化提供了一种有效的处理方法。（2）受到猪笼草滑移区“刀片”结构杀菌的启发,我们通过溶剂热法在碳纳米纤维布上生长MoS2纳米片阵列,开发出一种基于CF-MoS2的双模态杀菌策略。研究发现,该仿生表面可以通过物理断裂的方式将粘附在表面的细菌灭活,其锋利的纳米片边缘能够对细菌造成物理损伤,发挥出类似于猪笼草滑移区的杀菌机制。由于具备良好的光热转换能力,CF-MoS2可在近红外光（NIR）的作用下产生局部高温来灭活细菌。经近红外光照射5 min后,仿生CF-MoS2通过物理结构以及光热协同杀菌的方式,将体系中99.9%的大肠杆菌和99.8%的金黄色葡萄球菌灭活。此外,使用全层皮肤切口模型来评估CF-MoS2在伤口修复过程中的性能。结果表明,近红外光作用的CF-MoS2可通过双模态的杀菌策略对抗细菌感染,并通过减弱炎症反应以及加速胶原蛋白沉积促进感染性伤口的愈合。与空白组（34.1%）相比,CF-MoS2+NIR实验组在术后第5天创面闭合率（68.3%）显著提高,第10天伤口基本上被新形成的皮肤所覆盖（98.1%）,并且能够观察到完整的上皮形成以及毛囊修复。因此,这种基于CF-MoS2的多功能伤口敷料在临床伤口管理方面具有广阔的前景。（3）受荷叶表面超疏水和低粘附的启发,我们通过超疏水被动式抗菌粘附和主动式杀菌特性相结合的策略,开发出“抗-杀”一体化的功能表面。在本章节中,分别对聚乳酸（PLA）以及聚二甲基硅氧烷（PDMS）两种基材进行功能化设计并对其抗菌性能进行研究。首先,制备出具有抗细菌粘附以及杀菌双重功能的PLA-GE/SiO2复合膜。由于具备良好的光热转换能力,PLA-GE/SiO2在近红外光的作用下,5 min内可将体系中99.8%的大肠杆菌以及99.1%的金黄色葡萄球菌灭活。此外,诱导产生的光热效应还可以触发PLA-GE/SiO2的形状记忆性能。PLA-GE/SiO2表现出超疏水低粘附的特性,可有效阻止大肠杆菌和金黄色葡萄球菌定植,抗细菌粘附率超过99.0%。其次,受到蜻蜓翅膀表面抗菌的启发,我们在PDMS表面制备得到ZnO/Au纳米柱阵列结构（PDMS-ZnO/Au）。该仿生表面同样表现出超疏水低粘附行为,可有效阻止大肠杆菌的粘附,抗细菌粘附率超过99.9%,并且在之前的研究工作中,我们已经指出PDMS-ZnO/Au可实现对细菌的高效灭活。综上所述,这种具有“抗-杀”功能的仿生表面可有效预防植入物表面顽固的细菌生物膜,并杀灭可能存在的病原体细菌,从而降低感染风险。