无机抗菌剂的分类、应用及发展
抗菌材料在公共卫生中的应用
抗菌材料在公共卫生中的应用在当今社会，公共卫生问题备受关注，人们对于预防疾病传播、保障健康的需求日益增长。
抗菌材料作为一种创新的解决方案，在公共卫生领域发挥着越来越重要的作用。
抗菌材料，顾名思义，是指能够抑制或杀灭微生物生长的材料。
这些微生物包括细菌、真菌、病毒等，它们在日常生活中无处不在，可能引发各种感染和疾病。
抗菌材料的出现，为我们提供了一种主动预防微生物污染的手段。
在医疗领域，抗菌材料的应用至关重要。
医院是各种病原体聚集的地方，患者的免疫力往往较低，容易受到感染。
例如，医院的病床、医疗器械表面如果使用了抗菌材料，可以有效减少细菌的定植和传播。
手术器械采用抗菌涂层，能够降低手术过程中的感染风险。
公共交通工具也是抗菌材料应用的重要场景。
地铁、公交车的扶手、座椅等经常被不同的人接触，容易滋生和传播病菌。
使用抗菌材料制作这些部件，可以减少病菌在乘客之间的传播，保障公众的健康。
学校是人员密集的场所，孩子们的抵抗力相对较弱。
教室里的桌椅、黑板擦、文具等如果具备抗菌性能，能够降低传染病在校园内的流行几率。
特别是在流感高发季节，抗菌材料的作用更加凸显。
抗菌材料在食品加工和储存领域也大有用武之地。
食品包装材料采用抗菌技术，可以延长食品的保质期，减少食品变质和污染的风险。
在厨房用品中，如砧板、刀具等使用抗菌材料，能防止细菌滋生，保障食品安全。
在日常生活中，我们所使用的纺织品也可以融入抗菌材料。
比如内衣、袜子、毛巾等，这些物品经常处于潮湿的环境，容易滋生细菌和真菌。
抗菌纺织品能够有效抑制微生物的生长，保持衣物的清洁和卫生，减少皮肤感染和过敏的发生。
目前，常见的抗菌材料主要包括金属离子类（如银、铜、锌等）、有机抗菌剂（如季铵盐、酚类化合物等）和无机抗菌剂（如二氧化钛、氧化锌等）。
金属离子类抗菌材料通过释放金属离子来破坏微生物的细胞结构和代谢过程，从而达到抗菌的效果。
有机抗菌剂则通过与微生物的细胞膜或细胞内物质相互作用，抑制其生长和繁殖。
细菌性杀菌剂的大哥大-无机铜制剂简析
细菌性杀菌剂的大哥大-无机铜制剂简析无机铜制剂是结构上不含碳元素的一类杀菌剂，作为多作用位点保护性杀菌剂的一种，自1885 年上市以来已有百年以上的历史，存在形式主要包括氢氧化铜、氧氯化铜、氧化亚铜等，因其具有高效长效广谱、低毒低残留、低成本、低抗性等特性。
但由于无机铜制剂的缺点也非常的明显，其在我国的使用时也饱受诟病：一般不能和其他酸性农药混用，因为大多数无机铜制剂呈强碱性，二者混配后，会发生中和反应，铜制剂无法发挥效果；无机铜制剂的长期连续使用容易引起螨类、蚧壳虫等猖獗发生。
因为铜制剂的杀菌机理是在一定湿度条件下释放出铜离子杀菌，但对螨类害虫无杀伤作用，反而刺激螨类害虫大量产卵；在花期和幼果期使用时容易产生药害。
作用机理无机铜制剂喷洒在植物体表后，以粒子的形式粘附在作物表面，形成一层保护药膜，在空气（或雨水）中，通过 CO2 和 NH3 的作用与铜制剂发生反应，同时呈弱酸性的植物组织以及病原菌代谢产物也与铜制剂发生反应而逐步释放出铜离子，铜离子与病原菌膜表面的钾、钠、氢等阳离子置换，使病原菌细胞膜上蛋白质凝固，同时部分铜离子进入到病原菌细胞内与带-SH、-NH3、-COOH 以及-OH等基团结合，导致蛋白质的错误折叠，改变病菌细胞内的氧化还原状态从而干扰酶的正常功能，损伤蛋白和核酸导致病菌死亡，从而抑制病菌萌发和菌丝发育。
铜离子不是进入到作物体内杀死病原菌，而是在作物体表阻断病原微生物入侵或杀死刚萌发的病原孢子。
它是保护性杀菌剂，不具备内吸性。
虽然有很多的缺点，其优势也非常明显：广谱无机铜制剂是细菌性和真菌性都能预防的保护性杀菌剂，而且是防治细菌性病害的首选药剂，对多数细菌性病害均有突出防效，如高温多雨易发的溃疡病、软腐病等，同时对部分真菌性病害如霜霉病、叶斑病、炭疽病等都有很好的防效。
长效施药后释放出的带正电荷的铜离子粘着性强，能在作物表面形成致密的药膜，从而耐雨水冲刷，持效期长，可在较长时间内阻止病菌侵入。
抗菌防霉剂的研究进展及其在纺织品中的应用
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液 制成抗 菌 物 品进 行 抗 菌 防病 的记 载 。 １３ ９ ５年 德
纺织用抗菌剂的种类、特性及使用方法
纺织用抗菌剂的种类、特性及使用方法纺织用抗菌剂可分为天然、有机和无机三大类。
每类抗菌剂各有其优缺点，有机类抗菌剂效果好，品种多，是目前使用最为广泛的一类抗菌剂，但存在耐高温稳定性差等问题，难以用于合成纤维纺丝工艺；天然类抗菌剂通常具有良好的安全性，但其应用范围窄，多数严重影响织物的色光；无机抗菌剂耐热性好，但用于纺织品后整理难以获得耐久的效果，并且大部分品种存在重金属的毒性问题。
1·1 有机抗菌整理剂有机类抗菌整理剂可以分为两大类，即溶出型与非溶出型。
溶出型抗菌整理剂与织物不是以化学方式相结合，因此能通过与水接触被带走，这类抗菌整理常剂主要用于用即弃类纺织品(一次性纺织品)上。
常见的溶出型抗菌剂主要有：醛类、酚类、醇类、某些表面活性剂(如季铵盐类)、有机杂环化合物(如吡唑类、嘧啶类、吡咯类)、有机金属化合物(如有机汞化合物、有机铜化合物、有机锌化合物、有机铅化合物、有机锡化合物以及一些其他有机金属化合物)等。
由于这类抗菌剂一经洗涤便会脱落，所以并不能用于需要多次洗涤、效果持久的纺织品。
非溶出型抗菌整理剂能与织物以化学键结合这种整理剂处理过的织物对于穿着和反复洗涤具有耐久性。
其方法是在纤维上接枝或聚合抗菌剂或在纺丝原液中混入抗菌剂，以达到控制释放活性物质从而获得耐久性的目的。
非溶出型抗菌剂与纤维通过牢固的化学键结合，一方面使药剂不能进入微生物的细胞内，对细胞核(遗传因子)没有影响，不会出现耐药菌；另一方面，抗菌剂还不会被人体的分泌物吸收而进入人体内，对人体和环境具有很高的安全性。
所以除了某些特定用途，非溶出型已经全面取代了溶出型抗菌整理剂。
常用的非溶出型抗菌整理剂主要有：有机硅季铵盐类、二苯醚类、有机氮类、硝基呋喃类、双胍类、氯苯咪唑类等。
1·2 无机抗菌整理剂无机抗菌剂是具有抗菌性的金属离子等无机物及其与无机载体的复合体。
它具有耐热加工性好的优点，可广泛用于塑料、合成纤维、建材、造纸等行业。
纺织材料的抗菌技术及其应用
纺织材料的抗菌技术及其应用在当今社会，人们对于健康和卫生的关注度日益提高，纺织材料的抗菌性能也逐渐成为研究和应用的热点。
纺织材料广泛应用于服装、床上用品、医疗用品等领域，与人们的日常生活密切相关。
因此，开发有效的抗菌技术，提高纺织材料的抗菌性能，对于保障人们的健康和生活质量具有重要意义。
一、纺织材料中细菌滋生的问题纺织材料由于其多孔性和吸湿性，容易成为细菌滋生的温床。
在日常生活中，人体的汗液、皮脂等分泌物会被纺织材料吸收，为细菌提供了丰富的营养物质。
此外，纺织材料在使用和储存过程中，容易受到外界环境的污染，如空气中的细菌、灰尘等。
这些细菌在适宜的温度和湿度条件下，会迅速繁殖，不仅会产生难闻的气味，还可能导致皮肤感染、过敏等健康问题。
例如，在夏季，人们穿着的棉质衣物容易被汗液浸湿，如果不及时清洗和干燥，就会滋生大量的细菌，导致衣物产生异味，甚至引发皮肤炎症。
在医院等特殊环境中，医疗用纺织品如手术服、床单等如果不具备良好的抗菌性能，就可能会导致交叉感染，危及患者的生命安全。
二、抗菌技术的分类为了解决纺织材料中细菌滋生的问题，科学家们研发了多种抗菌技术，主要包括以下几类：1、天然抗菌剂天然抗菌剂是从天然植物、动物或矿物质中提取的具有抗菌活性的物质。
常见的天然抗菌剂有壳聚糖、艾草提取物、茶多酚等。
这些天然抗菌剂具有良好的生物相容性和安全性，对人体和环境友好。
然而，天然抗菌剂的抗菌效果往往不如合成抗菌剂显著，且稳定性较差，容易受到外界因素的影响。
2、有机合成抗菌剂有机合成抗菌剂是通过化学合成方法制备的具有抗菌活性的有机化合物。
常见的有机合成抗菌剂有季铵盐类、双胍类、酚类等。
这些抗菌剂具有较强的抗菌效果，能够迅速杀灭细菌。
但有机合成抗菌剂可能存在一定的毒性和刺激性，对人体健康和环境有潜在的危害。
3、无机抗菌剂无机抗菌剂是基于无机材料的抗菌剂，如银离子、铜离子、锌离子等金属离子及其化合物，以及纳米二氧化钛、纳米氧化锌等纳米材料。
抗菌材料
抗菌材料的出现势在必行!!
何谓抗菌材料？
• 抗菌材料：自身具有杀灭或抑制微生物功 能的新型功能材料。 • 抗菌本质：抗菌剂的加入使基体材料具有 抑制或杀灭其表面细菌能力。
二.抗菌剂
• 抗菌剂：一些微生物高度敏感、少量添加到材料中即可赋 予材料抗微生物性能的化学物质，属于抗生素。 分为无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂.
性电子,h+代表空穴)
特点
• 光催化特性
• 对光照的选择性吸收 • 分解有机物速度快、彻底有效，是目前使 用最广泛的光催化抗菌剂
存在的问题及解决办法
存在的问题
• 太阳能利用率低 (<385nm) • 空气中易氧化、吸湿 • 电子—空穴对极易复 合，降低其杀菌性能
解决办法
• 控制晶型（锐钛型+金 红石型） • 金属离子的掺杂,使其 获得可见光催化活性 （Co2+、Fe3+） • 重金属沉积掺杂,抑制 电子—空穴对的复合 （Ag Pt）
改进前后的比较
• 将金属Ag+的抗菌效果 与纳米TiO2抗菌剂的 光催化性能相结合,不 仅能杀死细菌,而且能 穿透细胞膜,破坏细胞 膜机构,并降解内毒素 引起的后期污染 • 其抗菌性能不会随抗 菌剂消耗而降低甚至 消失,而会产生持久的 抗菌性.
四.抗菌材料的应用
Ⅰ.抗菌材料在医疗领 域的应用:
• 抗菌生物活性陶瓷 • 新型生物敷料膜
复合抗菌剂的协同作用模式
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无 机 银 系 抗 菌 剂
抗菌剂的特点
• 抗菌谱：具有广谱抗菌性或特异抗菌性 ；
• 持久性：耐洗涤、耐磨损、寿命长； • 耐候性(居室 办公室 露天)：耐热、耐日照，物性 不易变化；
无机抗菌材料
（4）抗菌日用制品
细菌等致病性微生物是人类健康的主要杀手之 各种塑料制品表面污染和滋生的细 菌，会对使用和接触它的人们的健康构成一定的威胁。在这些塑料制品中加入一 定量的抗菌剂，可以使细菌在一定时间内杀死或抑制其繁殖，保持自身清洁状态， 减少因使用这些制品而发生的人与人、人与物、物与物之问的细菌交叉污染。抗 菌剂是对一些细菌、霉菌、真菌、酵母菌等微生物高度敏感的化学成分，在塑料 中的添加量很少，但能在保持塑料常规性能和加工性能不变的前提下，起到杀菌 的功效，对塑料制品的发展起着十分重要的作用。
（2）抗菌纤维制品
抗菌纤维及织物的抗菌方式分为溶出型与非溶出型。溶出型抗菌物质易被外 界带走，试验中发现，其在培养基上样品周围扩散并形成抑菌环；非溶出型 抗菌方式的纺织品耐穿着和具有缓释性，在培养基上样品周围不易形成抑菌 环，而与样品接触的细菌均会被杀死，亦称吸附灭菌。在抗菌纺织品使用过 程中，抗菌物质的溢出会破坏人体表面的菌落的平衡，使皮肤失去抵御外来 微生物侵害的屏障，降低人体免疫力，甚至诱导微生物的变异，因此纺织品 不宜使用溶出型的抗菌物质。抗菌纤维有人工合成和天然抗菌纤维两种，人 工合成的抗菌纤维是在化学纤维的基础之上通过各种不同的方式添加抗菌物 质得到的，天然抗菌纤维是指植物本身具有的抗菌性能，在纺织加工过程中 得以保存下来。在抗菌纤维及织物的加工生产过程中，注意绿色环保问题， 选择安全环保的抗菌剂及加工方式达到最佳的抗菌性能是今后研究的重点方 向。天然物质本身具有很好的抗菌性能，但目前用于抗菌纤维或抗菌织物时 存在缺陷和不足，更多的关注天然抗菌材料在纺织方面的应用是未来研究的 一个重要方向。
4.有机抗菌剂特点：有机抗菌剂具有杀菌能力强，加工方便，种类多等特点，它
包括天然有机抗菌剂和合成有机抗菌剂两大类 。
抗菌剂基本知识
抗菌剂基本知识抗菌材料中的核心成分是抗菌剂。
抗菌剂是一些细菌、霉菌等微生物高度敏感的化学成分。
极少量的抗菌剂添加至普通材料中，可制成抗菌材料。
抗菌剂可分为有机类、无机类和天然类等。
有机抗菌剂包括多种传统的抗菌杀菌剂，杀菌力强、效果好，来源丰富，但存在安全性较差、容易产生微生物耐药性、耐热性较差、易迁移等不足。
天然抗菌剂耐热性较差，应用范围较窄。
无机抗菌剂具有长效、不产生耐药性等特点，突出的耐热性（＞600~1000℃）使其近年来在塑料、化纤、陶瓷等材料中的应用备受重视。
材料的抗菌功能化技术开发,必须注意材料的配方与材料加工、制品加工、制品使用等生产环节和应用环境相适应。
例如,在有机高分子材料经历200℃以上、高剪切的加工过程中,抗菌添加剂将会发生抗菌活性降低的变化,导致其抗菌作用大幅度下降,因此有必要采用稳定剂来提高抗菌配方与基础树脂的配伍性,以确保材料和制品的抗菌性。
还有,抗菌制成品的使用环境与抗菌持久性有着密切关系。
日常生活中,有些物品经常与水接触(如洗衣机、洗碗机、饮水机的涉水部件、给水管),会加快抗菌部件中抗菌成分的流失和抗菌性能的下降,所以所使用的抗菌材料必须具备耐水性。
另外,近年来业已开发的抗菌剂品种和数量增加较快,使用时要注意选择合适的抗菌剂产品。
抗菌剂的热稳定性、抗菌性(抗菌广谱性及其以最低抑菌浓度MIC值为代表的性能指标)、毒性(以毒理试验结果为代表)、与材料的相容性(以分散性为特征)、制成的抗菌材料的抗菌长效性等方面都是我们选择抗菌剂时需要认真考虑的内容。
除了抗菌剂的性能外,抗菌剂的类型、价格、用量、产品质量稳定性、使用便利性等因素也与抗菌剂和抗菌材料的应用目的(往往在产品品质和成本两个方面反映出来)是十分相关的。
抗菌塑料母粒前景好制造不同的抗菌产品,可用不同的方法添加抗菌剂。
当然,添加后的综合效果也不同以生产塑料抗菌制品为例,可采用抗菌剂、抗菌母粒、抗菌塑料来生产。
由于直接使用抗菌剂的方法会影响塑料制品的外观、导致抗菌效率降低,而使用抗菌塑料生产的加工成本较高,所以这两种方法在国际上已处于落后状态。