中國(guó)粉體網(wǎng)訊 抗菌材料是一類具有抑菌或殺菌性能的新型功能材料,，其抗菌性可以通過(guò)在高分子材料中添加適量的抗菌劑，或以其他方式將抗菌劑引入到載體材料中,。沸石,、蒙脫石、硅膠,、磷酸鹽,、石墨烯以及稀土等材料，因具有孔隙率高,、比表面積大,、吸附性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且持久緩釋等優(yōu)點(diǎn),，成為了抗菌材料載體的優(yōu)良選擇,。
主要的無(wú)機(jī)抗菌材料
1無(wú)機(jī)抗菌材料
依據(jù)化學(xué)物質(zhì)內(nèi)部成分的不同，可以將抗菌材料分為天然,、無(wú)機(jī)和有機(jī)抗菌材料,。其中，無(wú)機(jī)抗菌材料又可以分為3類：一是帶有抗菌功能的金屬離子與無(wú)機(jī)載體合成的無(wú)機(jī)抗菌材料,；二是在有光源條件下可以產(chǎn)生抗菌物質(zhì)的金屬氧化物,；三是金屬有機(jī)骨架化合物(MOFs)抗菌材料。本文以無(wú)機(jī)抗菌材料中的前兩類為例,，闡述抗菌材料與載體材料的研究及應(yīng)用情況,。
1.1含金屬離子型抗菌材料
大部分的金屬離子具有抗菌效果，其中銀離子最強(qiáng),，鋅,、鐵離子相對(duì)較弱。通過(guò)強(qiáng)靜電吸附作用或離子交換法將金屬離子合成到載體上制備抗菌材料,，這些載體與離子之間的吸附作用很強(qiáng),，有利于金屬離子與載體相結(jié)合。
負(fù)載金屬離子的抗菌機(jī)理是,，金屬離子進(jìn)入細(xì)胞膜內(nèi)，導(dǎo)致細(xì)菌滲透性發(fā)生改變,。其次,，金屬離子黏附在細(xì)菌的細(xì)胞壁上，載體可以持久,、高效地釋放金屬離子,，導(dǎo)致細(xì)菌無(wú)法與外界進(jìn)行物質(zhì)交換，達(dá)到殺菌的作用,。
1.2光催化金屬氧化物型抗菌材料
光催化型抗菌材料是指金屬氧化物(如常見(jiàn)的ZnO,、TiO2)必須在有光照的情況下,，才能具有抗菌效果�,？咕鷻C(jī)理是,，金屬氧化物可以吸收光能，發(fā)生電子躍遷,，生成帶有強(qiáng)氧化還原性的物質(zhì),，該物質(zhì)與細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，阻礙了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的正常合成,，從而達(dá)到抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的作用,。
2無(wú)機(jī)抗菌材料及載體研究應(yīng)用
2.1沸石
沸石是一種具有較大比表面積的三維骨架環(huán)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶型硅鋁酸鹽，因?yàn)榉惺Y(jié)構(gòu)中的鋁-氧和硅-氧四面體電價(jià)不平衡,，使得其易吸收金屬陽(yáng)離子,，從而沸石具有很強(qiáng)的陽(yáng)離子交換能力。Alswat等用沸石作為載體進(jìn)行氧化鋅抗菌材料的改良,，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)用載體負(fù)載后氧化鋅有著更強(qiáng)的抗菌性能,，這是因?yàn)榉惺d體可以防止納米粒子發(fā)生聚集的現(xiàn)象。Williams等研究發(fā)現(xiàn),，納米粒子的比表面積越大,，會(huì)增大與細(xì)菌接觸反應(yīng)的面積，從而起到了更好的抗菌作用,，并且粒徑為納米級(jí)時(shí),，納米氧化鋅的表面活性也較強(qiáng)。此外,，沸石還可以載銅,、銀鋅、銅鋅等,，是使用最廣泛的抗菌劑載體,。
2.2磷酸鹽
磷酸鈦鹽及磷酸三鈣、羥基磷灰石等具有降解性的磷酸鈣類物質(zhì)常作為磷酸鹽類材料抗菌劑載體,，且磷酸鈣對(duì)生物有較好的親和性,。雖然磷酸鹽的載銀量遠(yuǎn)小于沸石的載銀量，抗菌效果也不如沸石,，但其具有耐高溫,、不變色的特點(diǎn)。深圳清華大學(xué)研究院以磷酸鹽為載體,，抗菌活性成分用銀,，制備得的含銀無(wú)機(jī)固體抗菌劑在抗菌纖維、抗菌塑料、抗菌陶瓷等領(lǐng)域得到應(yīng)用,。
2.3半導(dǎo)體氧化物
TiO2光催化型抗菌劑可以吸收外界的光電子能量,，形成的超氧負(fù)離子(O2-)和羥基自由基(-OH)具有強(qiáng)氧化還原能力，讓微生物的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分解,，進(jìn)而抑制或殺滅有害微生物,。通過(guò)制備TiO2薄膜和粉體，既可以使材料的禁帶變寬,，提高電子/空穴的氧化還原電勢(shì),，又可以增大材料的表面積，能產(chǎn)生更多的活性氧,，提高材料的催化活性,。劉秀娥等人通過(guò)沉淀沉積法和光致還原法在TiO2的表面沉積了鹵化銀(AgX)和銀-鹵化銀(Ag-AgX)，并且顯示出有著更好的抗菌及光催化活性,。
2.4硅膠
抗菌活性硅膠是一種典型的高活性多孔吸附材料,，具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)和大比表面積。硅橡膠具有對(duì)人體組織無(wú)毒,、生物相容性好等特點(diǎn),，因而廣泛用于醫(yī)療領(lǐng)域。Tang等將載銀磷酸鋯納米粒子與硅橡膠組分混合,，制備抗菌硅橡膠材料,，使用物理方法對(duì)硅膠表面進(jìn)行改性，使抗菌涂層牢牢地鍵合在改性后的硅膠表面,，改性之后得到的抗菌材料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抑菌率高達(dá)98%以上,，抗菌性能優(yōu)異。
2.5稀土
稀土材料因特殊的外電層結(jié)構(gòu)使其具有不同的物理,、化學(xué)性能,，因而被廣泛用于抗菌、發(fā)光,、成像等領(lǐng)域,。材料中的稀土可以通過(guò)與其他金屬氧化物摻雜以提高抗菌效果，還可以通過(guò)與有機(jī)物配合制備抗菌材料,。郭韻恬等制備了摻雜稀土鑭的復(fù)合包裝薄膜,。摻雜稀土鑭使TiO2的晶層更加緊密，抗菌性能提高,，對(duì)草莓等水果的保鮮有良好的促進(jìn)作用,。
2.6石墨烯
石墨烯不僅具有良好的物理、化學(xué)性能,，而且被發(fā)現(xiàn)具有一定的抗菌效果，通過(guò)與金屬?gòu)?fù)合還可以提高其抗菌性能。姜國(guó)飛等以還原氧化石墨烯為載體,，將Cu與ZnO復(fù)合制成的納米級(jí)顆粒附著在石墨烯上,，制備出具有抗菌功能的復(fù)合抗菌材料。材料中的還原氧化石墨烯會(huì)對(duì)大腸桿菌的細(xì)胞膜造成損傷,，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)不受大腸桿菌的控制而流出,，最后使大腸桿菌死亡。
結(jié)語(yǔ)
無(wú)機(jī)抗菌劑的耐熱性能好,，不產(chǎn)生抗藥性,、不揮發(fā)、具有較好的安全性,、抗菌范圍廣,。然而，這類試劑也存在抗菌遲效性,、銀系易變色,、鈦系受光照限制等缺點(diǎn)。因此,，如何同時(shí)兼顧抗菌劑的高效性,、安全性、長(zhǎng)效性,、穩(wěn)定性并且生產(chǎn)成本較低,、工藝合成路線簡(jiǎn)單，是今后抗菌劑的重要研究方向,。
參考來(lái)源
劉姝瑞,，等：抗菌材料的研究進(jìn)展，陜西省功能材料染整創(chuàng)新工程中心
劉呈坤,，等：常見(jiàn)抗菌材料的研究進(jìn)展,，西安工程大學(xué)
汪子翔，等：抗菌材料及抗菌劑的研究現(xiàn)狀及前景展望,，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
