无机抗菌剂分类和特点
无机抗菌剂分类和特点
无机抗菌剂根据作用机理不同可分为含金属离子型抗菌剂和光催化金属氧化物性抗菌剂两大类。
&&金属离子型抗菌剂主要是指金属离子或以含金属离子的硅酸盐或磷酸盐等为载体的抗菌材料。利用金属离子本身的抗菌能力，通过物理吸附或离子交换等方法，将其固定在沸石、可溶性玻璃、磷酸锆等多孔材料中制成缓释型抗菌剂。金属离子抗菌效果一般按下列顺序递减：
&&Ag+＞Hg²+＞Cu²+＞Cd²+＞Cr3+＞Ni²+＞Pb²+＞Co²+＞Zn²+＞Fe³+
&&由于铅、汞毒性大，铜、钴、镍等离子带有一定颜色，锌的抗菌能力较低，银离子具有广谱抗菌、抗菌效率高、不易产生抗药性等特点，在无机抗菌剂的研究中占主导地位。
&&目前关于金属离子的抗菌机理的研究并没有定论，以银离子为例，主要有以下两种机理：
&&（1）接触反应假说：微量银离子到达微生物细胞膜时，因细胞膜带有负电荷，银离子能依靠库仑引力牢固吸附在细胞膜上，而且银离子还能进一步穿透细胞壁进入细菌内与其疏基反应，使细菌的蛋白质凝固，破坏细菌细胞合成酶的活性，使其丧失增殖能力而死亡。当菌体失去活性后，银离子又从菌体中游离出来，循环抗菌。
&&（2）催化反应假说：在光的作用下，银离子能起催化活性中心的作用，激活水和空气中的氧，产生羟基自由基（·OH）及活性氧离子（O²-），活性氧离子具有强氧化能力，能在短时间内破坏细菌增殖能力，使其死亡。
&&光催化金属氧化物性抗菌剂均为半导体化合物，同时具有抗菌防霉效应且消毒作用效果快、杀菌力强、耐久性好、没有二次污染、稳定性较好等特点。它们通过对光线的吸收和散射作用来防止或延缓材料中有机高分子的光降解，同时利用光催化作用产生的强氧化性物质使微生物细胞组织失去活性。由于光催化抗菌剂本身没有参与反应，故没有任何损失，因此添加这类抗菌剂的产品具有长效的抗菌作用。
&&目前，在光催化性无机抗菌剂的研究工作中所使用的光催化剂大多为锐钛矿型的TiO2,晶体材料，在光照下其表面产生的大量羟基自由基和超氧负离子具有很强的氧化还原能力，当这些自由基接触到微生物时，能与微生物内有机物反应，将其氧化成CO2和H2O，导致微生物蛋白质变异，脂类分解，从而在较短时间内就能杀灭微生物。
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&&&&&&&&&&&&抗菌金属材料的研究进展
抗菌金属材料的研究进展
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内容要点：
抗菌金属材料的研究进展第16卷第2期 2004年3月 腐蚀科学与防护技术 CORROSION SCIENCE AND PROTECTION TECHNOLOGY Vo1．16 No．2 Mar．2004 抗菌金属材料的研究进展 王 华 ，梁成浩 ，2 1．大连理工大学化工学院，大连．金属腐蚀与防护国家重点实验室。沈阳110016 摘要：简要介绍了无机抗菌材料的种类和抗菌机理，综述了抗菌金属材料的发展现状和抗菌化工艺，详细介绍了各 类抗菌金属材料的特点和应用情况．并对抗菌金属材料的研究趋势进行了展望． 关键词：抗菌剂；抗菌机理；抗菌金属材料；抗菌性不锈钢 中图分类号：TG174．2 文献标识码：A 文章编号：04)02—0096—05 RESEARCH DEVELOPMENT OF ANTIBACTERIAL METALLIC MATERIALS WANG Hua ．LIANG Cheng-hao ，2 1．School ofChemicalEngineering，Dalian UniversityofTechnology，Dalian 116012，China； 2．State Key Laboratoryfor Corrosion and Protection，Shenyang 110016，China ABSTRACT：With the improvement of people’S living standard．all kinds of antibacterial materials have been rapidly developed．In this paper，some terms relative tO antibacterial materials and kinds，antibac— terial mechanism of inorganic antibacterial materials have been introduced．Japan took the leading posi— tion in preparing antibacterial metallic materials and explorting the use field of them．The development situation and production technology of antibacterial metallic materials have been summarized in the ar— ticle．Meanwhile，it also introduce in detail the characteristics and application of several specific antibac— terial metallic materials，such as NSSAM series and R—AB series stainless steels．In the end，a prospect of antibacterial metallic materials research in the future iS also described． KEY WORDS：antibacterial metallic materials；antibacterial mechanism；antibacterial stainless steel 微生物从有益性和有害性两方面影响着人类生 存环境．一方面，人们利用微生物的有益性进行酿 造、食品加工等．另一方面，人们也不得不时刻面临 着微生物的侵扰，而有害细菌的传播和蔓延更是严 重威胁着人类的健康，据世界卫生组织1998年统计 数字表明：1995年因细菌传染造成的死亡人数为 1700万人．随着人们生活水平的提高，人们对所处 的环境和自身的健康越来越重视，因而促进了抗菌 材料的研究与开发．80年代以来，以日本为代表的 发达国家在家用电器、化学建材、电信通讯产品、食 品包装、日常生活用品、洗浴设备、玩具等方面开始 应用抗菌材料【lJ． “抗菌”的含义非常广泛，包括与微生物相关的 灭菌、杀菌、抑菌、除菌、卫生消毒和防菌等多种含 收稿日期：初稿 作者简介：王华(1974一)，女，在读硕士，主要从事微生物腐蚀研究 Tel：6 E—mailrwhej2001@slna．tom 义．能够在一定时间内，使某些微生物的生长或繁殖 保持在必要的水平以下的化学药剂即称为抗菌剂， 以抗菌剂为基础可制备各种具有抗菌性能的材料． 抗菌剂可分为有机抗菌剂和无机抗菌剂．有机 抗菌剂为传统抗菌剂，在医疗及工业领域得到广泛 应用，而无机抗菌剂在使用安全性、持久性、抗菌性 和耐热性等方面都优于有机抗菌剂，因此，近年来无 机抗菌剂得到了广泛的开发和应用，以无机抗菌剂 为基础的各种抗菌材料如：纤维纺织制品、洗涤设 备、家用电器、陶瓷、塑料和建筑材料等都得到了迅 速发展，抗菌金属材料便是其中一种．本文将综合无 机抗菌材料的抗菌机理及抗菌金属材料的发展现状 和各类抗菌金属材料的特点和应用． 1无机抗菌材料抗菌机理 目前所应用的无机抗菌材料主要是载银、铜、锌 等抗菌离子的离子型抗菌材料和利用二氧化钛光催 化活性的无机抗菌材料，根据不同的抗菌剂类型表 维普资讯 http://www.cqvip.com 2期 王华等：抗菌金属材料的研究进展 现不同的抗菌机理． 1．1金属离子抗菌材料的抗菌机理 金属离子中的重金属离子大都有杀菌能力，其 抗菌能力为Ag >Co2 >Ni ≥A1 ≥Zn2 ≥ Cu2 =Fe3 >Mn2 ≥sn2 >Ba2 ≥Mg2 ≥Ca2 ， 其中Ag最好．目前应用最广泛的是Ag系、Cu系和 Zn系．但目前银的抗菌机理并没有得到明确的结 论，主要有以下两种机理 J． 1接触反应假说银离子与细菌接触反应，造 成细菌固有成分被破坏或产生功能障碍而导致细菌 死亡．当微量银离子到达微生物细胞膜时，因细胞膜 带有负电荷，银离子能依靠库仑引力牢固吸附细胞 膜，而且银离子还能进一步穿透细胞壁进入细菌内， 并与细菌中的巯基(一SH)反应，使细菌的蛋白质凝 固，破坏细菌的细胞合成酶的活性，使细胞丧失分裂 增殖能力而死亡．此外，银离子也能破坏微生物电子 传输系统、呼吸系统、物质传输系统．当菌体失去活 性后，银离子又会从菌体中游离出来，重复进行杀菌 活动，因此其抗菌效果持久． 2催化反应假说在光的作厢下，银离子能起 到催化活性中心的作用，激活水和空气中的氧，产生 羟基自由基(oH)及活性氧离子(o2一)，而活性氧离 子具有很强的氧化能力，能在短时间内破坏细菌的 增殖能力，致使细胞死亡，从而达到抗菌的目的． 上述银离子抗菌机理都能看出，由于银离子是 对细菌的基体直接起作用，因而银离子具有高效性、 持久性和广谱抗菌的特点． 1．2光催化抗菌材料的抗菌机理 在光催化抗菌材料中以锐钛矿型二氧化钛微粒 子光催化剂系无机抗菌剂为多，其活性高、稳定性 好、且对人体无害．但是需要指出的是Tio2本身并 非抗菌材料，在灭菌防污过程中它仅仅起到的是光 催化作用，它在日光灯、阳光的照射下能使氧分子变 成活性氧，使水产生活性氧自由基而发挥杀菌、抗菌 作用． 2抗菌金属材料的特征 利用具有杀菌力的金属离子可赋予金属材料以 抗菌的功能，具有稳定抗菌性能的金属材料称为抗 菌金属材料．日本率先研制抗菌金属材料，有些抗菌 功能化材料已获实用．表1汇总了当前已实用化的 和新开发的抗菌化工艺、抗菌材料、所用的抗菌剂及 抗菌机理等[3】．其中具有高度实用性的抗菌性金属 材料大致可分为三大类：一是添加铜或银的抗菌性 不锈钢；二是氧化钛系光触媒材料；三则包括表面涂 敷含有银系抗菌剂和防霉剂的聚酯漆的钢板，表面 涂含有抗菌剂的润滑涂层不锈钢板等． 3抗菌金属材料 3．1抗菌不锈钢“NSS AM”系列【 】 日本日新制钢株式会社最先开发了具有稳定制 造性和抗菌性的铁素体系、马氏体系和奥氏体系3 类不锈钢“NSS AM”系列，即抗菌含铜不锈钢．是通 过添加比传统含铜不锈钢多0．5％～1．0％的Cu， 并且在制造过程中采取特殊热处理，从而使得不锈 钢自表面到内部均匀弥散以微细Cu析出物．这种 不锈钢在使用过程中由于有铜离子溶出而发挥抗菌 效果，即使表面磨损也能保持其优良的抗菌性．对于 含铜不锈钢的抗菌作用原理有如下解释：一是一般 为了改善加工性和耐蚀性而加入很少量Cu的含铜 不锈钢，这类低铜不锈钢通过表面钝化膜溶出的极 少Cu离子，对于水中所存在的细菌不能发挥稳定 Table 1 Characteristics of several antibacterial metaIlic materials 维普资讯 http://www.cqvip.com 腐蚀科学与防护技术 第16卷 Table 2 Chemical composition of antibacterial stainless steel “NSS AM”series(mass％) steel kirids C SiMn Ni Cr Cu N NS 1 0．O1 0．3 0．2 — 17．0 1．5 0．01 NSSAM2 0．30 0．5 0．5 — 13．0 3．0 0．O2 NSSAM3 0．04 0．5 1．8 9．0 18．0 3．8 0．03 NSSAM4 0．02 0．3 1．4 7．6 16．8 3．8 的灭菌效果．例如含Cu 0．5％左右的43抗菌金属材料的研究进展
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中科院成功研发抗菌金属材料。
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