[科普中國]-抗菌劑

抗菌劑，是指一類用來防治各類病源微生物引起植物病害的藥劑。對病原微生物有殺死作用或抑制生長作用，但又不妨礙植物正常生長的藥劑。殺菌劑可根據(jù)作用方式、原料來源及化學(xué)組成進(jìn)行分類。國際上，通常是作為防治各類病原微生物的藥劑的總稱。隨著殺菌劑的發(fā)展，又區(qū)分出殺細(xì)菌劑、殺病毒劑、殺藻劑等亞類。1

起源抗菌材料的起源從遠(yuǎn)古時代人們就開始使用，人們發(fā)現(xiàn)用銀和銅容器留存的水不宜變質(zhì)，后來皇宮達(dá)貴富人吃飯時又習(xí)慣使用銀筷子，民間又用銀制成飾品佩帶，我國民間很早就開始認(rèn)識到銀有抗菌作用。

定義抗菌劑（anti-bacterial agents）指能夠在一定時間內(nèi)，使某些微生物（細(xì)菌、真菌、酵母菌、藻類及病毒等）的生長或繁殖保持在必要水平以下的化學(xué)物質(zhì)?？咕鷦┦蔷哂幸志蜌⒕阅艿奈镔|(zhì)或產(chǎn)品。

抗菌原理銀離子及其化合物的抗菌機(jī)理：

接觸反應(yīng)抗菌機(jī)理：銀離子接觸反應(yīng)，造成微生物共有成分破壞或產(chǎn)生功能障礙。當(dāng)微量的銀離子到達(dá)微生物細(xì)胞膜時，因后者帶負(fù)電荷，依靠庫侖引力，使兩者牢固吸附，銀離子穿透細(xì)胞壁進(jìn)入胞內(nèi)，并與SH基反應(yīng)，使蛋白質(zhì)凝固，破壞細(xì)胞合成酶的活性，細(xì)胞喪失分裂增殖能力而死亡。銀離子還能破壞微生物電子傳輸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和物質(zhì)傳輸系統(tǒng)。1

應(yīng)用抗菌劑在紡織品上的應(yīng)用紡織品抗菌劑隨著抗菌衛(wèi)生整理技術(shù)而生, 主要用于紡織品材料及其制品。隨著科技的進(jìn)步和生活水平的提高, 人們對紡織品的舒適性、透氣性、安全性等要求越來越高, 因此, 相應(yīng)的紡織品抗菌劑也必須跟上時代潮流才能更好地滿足人們的要求。這將使紡織品抗菌整理劑日臻完善, 抗菌衛(wèi)生整理技術(shù)也將日趨成熟?？咕l(wèi)生整理是用抗菌劑處理織物 (包括天然纖維、化學(xué)纖維及其混紡織物) , 以使其獲得抗菌、防霉、防臭等功能;其目的不僅是為了防止織物被微生物沾污、損傷和穿著舒適, 更重要的是為了降低交叉感染, 防止傳播疾病, 保證人體的安全健康。

進(jìn)入21世紀(jì), 抗菌防臭和抑菌整理成為織物的四大功能性整理之一?？咕l(wèi)生整理織物的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段。第一階段為1955~1965年, 這是抗菌織物發(fā)展的孕育時期, 當(dāng)時, 很多人認(rèn)識到織物抗菌的可行性和使用價值, 積極參與研究開發(fā)工作。1965~1975年為抗菌織物發(fā)展的第二階段。這一階段的前期主要是追求抗菌效果, 當(dāng)時, 抗菌劑主要成分是有機(jī)汞、有機(jī)錫、有機(jī)銅、有機(jī)鋅以及一些含硫化合物, 這些藥物用量少, 效果顯著。20世紀(jì)后半期, 即第二階段后半期, 抗菌劑的安全性引起人們的關(guān)注。人們發(fā)現(xiàn)部分有機(jī)金屬化合物對人體的細(xì)胞和組織有毒害作用, 會引起皮膚斑疹和炎癥。美國環(huán)保局 (EAP) 和食品醫(yī)藥局 (FDA) 開始實施抗菌劑的安全性檢驗。日本于1973年制定了關(guān)于家庭用品中有害物質(zhì)的規(guī)定, 并實施醫(yī)藥品安全性檢驗, 停止使用有機(jī)汞等有害物質(zhì)。在這一階段內(nèi), 主要發(fā)展方向是解決抗菌性和安全性的矛盾, 加緊開發(fā)安全型抗菌劑。1973年, 美國道康寧公司 (Dow Corning Company) 宣布成功開發(fā)高效安全型有機(jī)硅季銨鹽型抗菌劑, 商品名為DC-5700。這種抗菌劑開發(fā)耗資1.9億美元, 歷時25年, 使抗菌與安全同時得到社會的認(rèn)可。1975年, 該抗菌劑得到美國環(huán)境保護(hù)局和食品醫(yī)藥局的批準(zhǔn), 開始投放市場。從此, 抗菌整理走上穩(wěn)定發(fā)展的道路。

90年代以來, 抗菌衛(wèi)生整理進(jìn)入第三階段, 出現(xiàn)了抗菌阻燃、抗菌防污、抗靜電、抗菌拒水拒油等多功能產(chǎn)品, 以及抗菌漂白一浴法、抗菌染色一浴法等新工藝?？咕l(wèi)生整理產(chǎn)品在美國、日本等國分別實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn), 大量產(chǎn)品投放市場。國外已開發(fā)出許多系列的紡織品抗菌防霉劑, 應(yīng)用比較成熟的抗菌防臭整理劑主要有:無機(jī)化合物、與纖維配位的絡(luò)合金屬、季銨鹽、胍類、酚類、脂肪酸及脂肪酸鹽、有機(jī)銅化合物、脫乙酞基甲殼質(zhì)和含氮雜環(huán)化合物等。

國內(nèi)外織物抗菌衛(wèi)生整理技術(shù)已開始進(jìn)入成熟階段, 抗菌整理棉織物的抗菌性、耐久性明顯好于抗菌合成纖維。多功能產(chǎn)品和新工藝的相繼出現(xiàn)表明抗菌整理紡織品的新時代即將來臨。隨著人們生活水平的不斷提高, 對衣料及家用制品的衛(wèi)生要求也越來越高, 抗菌紡織品要求的不斷提高對提高我國衛(wèi)生保健水平和降低公共環(huán)境交叉感染具有重要的實用價值。因此, 研究安全高效的抗菌劑勢在必行。

抗菌劑在塑料上的應(yīng)用抗菌塑料的抗菌性應(yīng)當(dāng)具有高效、廣譜、持續(xù)性等特點, 且無毒、無異味, 對環(huán)境無影響。抗菌劑還應(yīng)當(dāng)與各種塑料具有良好的配合性, 不與塑料中各種助劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 不因光和熱變色。抗菌塑料的加工方法一般是將抗菌粉體或抗菌母料與樹脂混煉, 在加工成型的條件下制成各種制品。國外在抗菌塑料的開發(fā)應(yīng)用方面比較活躍, 美國、日本、英國等國已大量使用抗菌性PP、PE、PVC、ABS、PS等生產(chǎn)冰箱、洗衣機(jī)、飲水機(jī)、洗碗機(jī)、衛(wèi)生潔具、水管、玩具、電腦鍵盤、各類遙控器、食品器皿和醫(yī)用衛(wèi)生材料等, 日本洗衣機(jī)70%~80%的洗滌桶用抗菌性PP制造。1998年, 國內(nèi)海爾集團(tuán)成功試制并上市帶有抗菌功能的空調(diào)、波輪洗衣機(jī)、冷柜、冰箱、電話等, 采用的抗菌劑是復(fù)合型無機(jī)抗菌劑。聚丙烯管材得到了廣泛應(yīng)用, 但存在一個致命的缺陷, 即管材易滋生真菌。由于聚丙烯是一種有機(jī)高分子材料, 容易被微生物侵蝕, 在使用一段間后表面就會產(chǎn)生一層滑膩物;實際上是滋生了真菌, 且管道一旦安裝便難以清理。華東理工大學(xué)的鄭安吶等采用分子組裝抗菌化新技術(shù), 將經(jīng)過優(yōu)選的有機(jī)抗菌功能團(tuán)組裝到聚丙烯基體樹脂的分子鏈上, 得到抗菌母粒;由于抗菌功能團(tuán)是以化學(xué)鍵接到樹脂上的, 克服了普通有機(jī)抗菌劑不耐熱、與PP基體相容性差、不耐浸泡洗滌的缺點。研究發(fā)現(xiàn), 抗菌母粒在體系中可起到成核劑的作用, 提高了結(jié)晶溫度, 加快了材料的結(jié)晶速率, 在一定程度上改善了材料的力學(xué)性能;當(dāng)抗菌官能團(tuán)組裝量在0.5%以上時, 材料即具有優(yōu)良的抗菌作用, 對革蘭氏陰性、陽性菌以及真菌、霉菌均有很強(qiáng)的抑制效果, 且耐久性優(yōu)良, 其抗菌性能優(yōu)于進(jìn)口無機(jī)銀系抗菌母粒, 具有優(yōu)秀的使用安全性。無機(jī)抗菌劑為粉末狀, 粒徑小到幾微米。近年來, 隨著納米技術(shù)的廣泛研究, 納米級抗菌劑逐漸投入生產(chǎn)。納米多功能塑料不僅具有抗菌功能, 而且有抗老化、增韌和增強(qiáng)作用。納米級抗菌劑是在納米級粉體的基礎(chǔ)上包覆抗菌物質(zhì)而制成的。

分類抗菌劑一般分為無機(jī)抗菌劑，有機(jī)抗菌劑和天然抗菌劑。

無機(jī)抗菌劑利用銀、銅、鋅等金屬的抗菌能力，通過物理吸附離子交換等方法，將銀、銅、鋅等金屬（或其離子）固定在氟石、硅膠等多孔材料的表面制成抗菌劑，然后將其加入到相應(yīng)的制品中即獲得具有抗菌能力的材料。水銀、鎘、鉛等金屬也具有抗菌能力，但對人體有害；銅、鎳、鉛等離子帶有顏色，將影響產(chǎn)品的美觀，鋅有一定的抗菌性，但其抗菌強(qiáng)度僅為銀離子的1/1000 。因此，銀離子抗菌劑在無機(jī)抗菌劑中占有主導(dǎo)地位。

銀離子類抗菌劑是最常用的抗菌劑，呈白色細(xì)粉末狀，耐熱溫度可達(dá)1300℃以上。。銀離子類抗菌劑的載體有玻璃、磷酸鋯、沸石、陶瓷、活性炭等。有時為了提高協(xié)同作用，再添加一些銅離子、鋅離子。

此外還有氧化鋅、氧化銅、磷酸二氫銨、碳酸鋰等無機(jī)抗菌劑。2

有機(jī)抗菌劑有機(jī)抗菌劑的主要品種有香草醛或乙基香草醛類化合物，常用于聚乙烯類食品包裝膜中，起抗菌作用。另外還有?；桨奉悺⑦溥蝾?、噻唑類、異噻唑酮衍生物、季銨鹽類、雙呱類、酚類等。有機(jī)抗菌劑的安全性尚在研究中。一般來說有機(jī)抗菌劑耐熱性差些，容易水解，有效期短。

天然抗菌劑天然抗菌劑主要來自天然植物的提取，如甲殼素、芥末、蓖麻油、山葵等，使用簡便，但抗菌作用有限，耐熱性較差，殺菌率低，不能廣譜長效使用且數(shù)量很少。

測試抗菌測試分為紡織品抗菌測試標(biāo)準(zhǔn)和其他材料抗菌測試標(biāo)準(zhǔn)。

國內(nèi)紡織品的常見抗菌測試標(biāo)準(zhǔn)為： FZ/T 73023（針織面料） QB/T 2881（鞋材） GB/T 20944（紡織品）

塑料料及其他材料抗菌標(biāo)準(zhǔn)為：QB/T 2591

國際上常見的紡織品抗菌標(biāo)準(zhǔn)為：AATCC 100（美國紡織品抗菌標(biāo)準(zhǔn) 定量），AATCC147（美國紡織品抗菌標(biāo)準(zhǔn) 定性）JIS L 1902（日本紡織品抗菌標(biāo)準(zhǔn)），ISO 20743（國際通用紡織品抗菌標(biāo)準(zhǔn)）

非紡織品類： ASTM E 2149（美國材料協(xié)會抗菌標(biāo)準(zhǔn)），JIS Z 2801(日本抗菌標(biāo)準(zhǔn))，ISO 22196（國際通用抗菌標(biāo)準(zhǔn)）。

常見測試菌種為：金黃色葡萄球菌（革蘭氏陽性菌）、大腸桿菌、克萊伯氏菌（革蘭氏陰性菌）、白色念珠菌、綠膿桿菌等

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張磊 - 副教授 - 重慶師范大學(xué)