有机抗菌剂的抗菌机理
有机氮-卤代胺抗菌剂
有机氮-卤代胺抗菌剂张新航;耿志刚;常建国;邵晶;陈兆彬【摘要】微生物引起的各种污染给人类生命健康带来了严重威胁.防止微生物,特别是病原性微生物引起的污染及交叉感染成为当今研究的热点.氮-卤代胺类化合物是一种抗菌性能很强的有机抗菌剂,具有高效持久、稳定性好、毒性低、可再生等优点.自氮-卤代胺类化合物被发现以来,研究者们对其设计与合成、抗菌机理、抗菌性能、应用等方面进行了大量研究.系统描述了此类抗菌剂结构及性质,探讨了该类抗菌剂的抗菌机理和毒副作用,详尽介绍了该类物质表征的技术手段,以及该类物质的应用及前景.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)003【总页数】6页(P68-72,79)【关键词】氮-卤代胺;可再生;抗菌高分子材料【作者】张新航;耿志刚;常建国;邵晶;陈兆彬【作者单位】西安长峰机电研究所,西安 710065;西安长峰机电研究所,西安710065;长春理工大学化学与环境工程学院,长春 130022;长春理工大学化学与环境工程学院,长春 130022;中科院长春应用化学研究所高分子复合材料工程实验室,长春 130022【正文语种】中文【中图分类】O621.2目前，微生物引起的各种污染给人类生命健康带来了严重威胁。
如何防止微生物，特别是病原微生物引起的污染及交叉感染成为当今微生物研究的话题。
大家使用的物理方法有温度、粒子射线、电磁波等方法，化学方法为利用化学药品、调节溶液的酸碱度进行了相关抑菌研究。
通过抗菌剂赋予材料抗菌性能是应用较多的有效方法之一。
常用的抗菌剂可分为无机抗菌剂、天然抗菌剂及有机抗菌剂三大类，常用无机抗菌剂，如银等添加量大，易变色［1］；天然抗菌剂加工复杂，溶解性不好，耐热性较差［2］；而有机抗菌剂因其抗菌速度快，易操作等，愈来愈受到人们的重视［3］。
氮-卤代胺作为一类含有一个或多个氮-卤键（N-X）的有机抗菌剂，其稳定性好，低毒，低环境污染，具有广谱高效的抗菌性能，且具有可再生性［4］（式1），近来颇受关注。
有机高分子抗菌剂的制备及抗菌机理
基金项目:国家自然科学基金资助项目(N O .20976068/B060805);作者简介:李淳(1986-),男,硕士,暨南大学生科院高分子化学与物理专业;＊通讯联系人:E -mail :tao nj @jnu .edu .cn .有机高分子抗菌剂的制备及抗菌机理李 淳1,孙 蓉1,曾秋苑2,敖宁建2＊(1.暨南大学化学系,2.暨南大学生物医学工程系,广州 510632) 摘要:综述了有机高分子抗菌剂的研究进展,分别对带有季铵盐、季鏻盐、有机锡、吡啶类、胍盐类、卤代胺类和壳聚糖衍生物类七种抗菌基团的有机高分子抗菌剂的合成及应用等方面作了评述,重点介绍了季铵盐与季鏻盐两种有机高分子抗菌剂的发展情况,对季铵盐和季鏻盐应用于抗菌剂领域的优劣进行了比较。
介绍了近几年发展较快的几种有机高分子抗菌剂的制备方法和抗菌机理,并对高分子抗菌剂的发展趋势做出了展望,指出提高抗菌性能和稳定性将是今后研究的热点。
关键词:高分子抗菌剂;抗菌基团;制备方法;抗菌机理引言为了抑制细菌生长,减少细菌对人类的危害,各种新型的抗菌材料不断涌现出来,尤其在医疗卫生行业,抗菌材料的使用更为广泛。
如何采用简便的方法,制备出具有高抗菌效率的抗菌剂和抗菌材料一直被国内外从事抗菌剂研究的团队所关注。
抗菌剂分为无机抗菌剂和有机抗菌剂两大类,其中有机抗菌剂又分为天然、低分子和高分子有机抗菌剂。
低分子有机抗菌剂的研究已经颇为成熟,主要有季铵盐类、季鏻盐类、双胍类、醇类、酚类、有机金属、吡啶类、咪唑类等[1]。
然而低分子有机抗菌剂存在如下缺点:易挥发、不易加工、化学稳定性差、毒性较大、对环境污染较大、释放难以控制以及时效短[2,3]。
相对低分子有机抗菌剂来说,高分子有机抗菌剂具有性能稳定,不挥发,使用寿命长,易于加工,易于贮存,不会渗入人或动物表皮等优点[1],且通过改变材料表面的物理化学性质,可以从源头上防止细菌生物膜的形成,达到治标先治本,事半功倍的效果[4],因此有机高分子抗菌材料成为了近几年的研究热点。
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
Good things are for sharing with good Friends
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；
防腐剂,杀菌剂,抑菌剂
【抗菌剂起源】抗菌材料的起源从远古时代人们就开始使用，人们发现用银和铜容器留存的水不宜变质，后来皇宫达贵富人吃饭时又习惯使用银筷子，民间又用银制成饰品佩带，我国民间很早就开始认识到银有抗菌作用。
【抗菌剂定义】能够在一定时间内，使某些微生物（细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等）的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。
抗菌剂是一类具有抑菌和杀菌性能的新型助剂。
【抗菌剂特点】抗菌剂应具有以下特点：a. 抗菌能力和广谱抗菌性；b. 特效性，既耐洗涤、耐磨损、寿命长；c. 耐候性：既耐热、耐日照，不宜分解失效；d. 与基材的相容性或可加工性好，既易添加到基材中、不变色、不降低产品使用价值或美感；e. 安全性好，对健康无害，不造成对环境的污染；f. 细胞不易产生耐【银离子抗菌原理】银离子及其化合物的抗菌机理：接触反应抗菌机理：银离子接触反应，造成微生物共有成分破坏或产生功能障碍。
当微量的银离子到达微生物细胞膜时，因后者带负电荷，依靠库仑引力，使两者牢固吸附，银离于穿透细胞壁进入胞内，并与SH基反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡。
银离子还能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。
【抗菌剂分类】抗菌剂一般分为无机类和有机类两大类。
前者以银、锌、铜等为主原料，以无机填料为载体，制成无机抗菌剂，耐高温性能好。
后者以酯类、醇类、酚类为主要原料，耐高温性较低，一般在200℃以下，个别为250℃，杀菌时间短，偶有析出等现象。
一、无机抗菌剂利用银、铜、锌等金属的抗菌能力，通过物理吸附离子交换等方法，将银、铜、锌等金属（或其离子）固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。
水银、镉、铅等金属也具有抗菌能力，但对人体有害；铜、镍、钻等离子带有颜色，将影响产品的美观，锌有一定的抗菌性，但其抗菌强度仅为银离子的 1/1000 。
因此，银离子抗菌剂在无机抗菌剂中占有主导地位。
抗菌纤维的抗菌机理、加工方法与未来发展展望
专选课《新型纺织纤维》大作业姓名学号班级抗菌纤维的抗菌机理、加工方法与未来发展展望摘要目前,对抗菌纤维的研究、开发是一个很活跃的领域。
文章综述了抗菌纤维的研究概况,重点阐述抗菌纤维的抗菌机理和加工方法,对抗菌纤维生态未来进行分析，给出抗菌纤维开发的建议。
关键词：抗菌纤维；抗菌机理；加工方法；未来发展The antibacterial mechanism ,processing methods and futuredevelopment prospect of antibacterial fiberAbstract Nowadays, the study of antibacterial fiber is a very active field. The article summarizes the general research situation of antibacterial fiber,emphasis on antibacterial mechanism and the processing method of antibacterial fiber, analysis the future of antibacterial fiber, and give a recommendation on antibacterial fiber development.Key words Antibacterial fiber; Antibacterial mechanism; Processing method; Future development.在生活中,人们不可避免地接触到各种各样的细菌、真菌等微生物,这些微生物在合适的外界条件下会迅速繁殖,并通过接触等方式传播疾病,影响人们的身体健康和正常的工作、学习和生活。
人的皮肤是一种很好的营养基,而各种各样的纺织品则是这些微生物的优良寄居场所,也是疾病的重要传播源。
抗菌纤维的最新进展_采用有机抗菌体系的永久性抗菌纤维
性能。如纳米级的 ＴｉＯ２、ＺｎＯ 在 阳光或紫外光的照射下，在空气
和水份存在的环境里，自行分解
出自由电子并产生带正电的空穴：
ＺｎＯ／ＴｉＯ２＋ｈｖ ｅ －＋ ｈ＋ ｅ－＋ Ｏ２ ·Ｏ２－ ｈ ＋ Ｈ２Ｏ ·ＯＨ ＋ Ｈ＋ 所 产 生 的 羟 基 自 由 基·Ｏ Ｈ
和
超
氧
（平均粒径 ０．５μｍ）和 １．５％的可流
动的聚酯增塑剂与 Ｐ Ｅ Ｔ 共混熔
纺，抗菌效果的耐洗性良好。日
本帝人公司将 ０．２％～１０％ 由磷酸
铝、磷酸钙陶瓷粉和金属（Ａｇ）化
合物组成的复合抗菌剂在 ＰＥＴ 缩
聚时加入，然后纺丝。帝人公司
的另一项专利是：将黏度≤ ３０ 泊
（２５ ℃）、羟值（Ｖ） ≤１０ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ、
国内最早开发成功的是原中 国纺织大学的 ＡＢ 抗菌腈纶纤维， 其原理是在 ＰＡＮ 纤维上接枝两个 具有协同效应的基团，使纤维具 有抗菌功能。但由于含有 Ｃｕ离子 而使纤维带有特定的蓝绿色，对 扩大应用带来很大的局限。
采用含 Ａｇ沸石，以共混熔纺 制备抗菌纤维近年来在我国取得 长足进展，产品包括 ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＡ 和黏胶等。
针 织 工 业
· ５ １ ·
目前世界上已全面进入推广 应用阶段的抗菌腈纶是由英国 考陶尔兹公司开发的 Ａｍｉｃｏｒ ＡＢ （抗细菌型）和 Ａｍｉｃｏｒ ＡＦ（抗真 菌型）两种抗菌聚丙烯腈系短纤 维。其中 Ａｍｉｃｏｒ ＡＢ 采用的抗菌 剂为化妆品中常用的Ｔｒｉｃｌｏｓａ（ｎ 二 氯苯氧基氯酚）， Ａｍｉｃｏｒ ＡＦ 采用 的则是可消灭毛癣菌的抗菌剂 Ｔｒｉｃｈｏｐｈｔｏｎ。这两种纤维可混纺 使用（Ａｍｉｃｏｒ Ｐｌｕｓ）。
通常情况下不会对人体造成 聚酰胺纤维—Ｌｙｖｅｆｒｅｓｈ－Ｎ，１９９１ 当活跃，而且对抗菌剂的选择范
抗菌剂分类
有机系抗菌剂有机系抗菌剂的优点是：初始杀菌力强、杀菌即效和抗菌广谱性好，无论是粉状或液态，都能比较容易地分散使用。
加上已开发几十年，技术成熟，价格也相对便宜。
但是它也有诸多致命弱点：如化学稳定性差，不耐热。
遇热、光或水等容易挥发，难以实现长效；在许多高聚物的高温、高压、高剪切加工条件下易分解失效，甚至产生有毒的分解产物。
特别是在塑料中使用时易迁移，导致抗菌寿命短（使用寿命只有2-3年），成本高。
有机系抗菌剂的分类有机系抗菌剂可分为化学合成抗菌剂和天然抗菌剂两大类。
1.化学合成抗菌剂（见下表）：类别主要产品2. 天然抗菌剂：主要来自天然物质的提取物，如壳聚糖由来自于天然贝壳、蟹壳、虾壳、鱼骨及昆虫等动物壳体的非常坚硬的部分，经脱去N-乙酰基获得。
类别主要产品天然抗菌剂的优点是，不属化学制品，完全是从天然食物或植物中提取，或直接使用的，在生产和使用过程中，对人畜或环境一般不产生污染危害，生物相容性好，因而受到青睐。
但其缺点也是明显的：抗菌功能有限，做不到广谱长效。
使用这种抗菌剂后，会使食品、用品产生异味或变色，特别是天然类抗菌剂在150~180℃就开始炭化分解，使应用范围受到极大限制。
有机系抗菌剂的灭菌机理有机抗菌剂因品种繁多，灭菌原理不尽相同。
天然抗菌剂：酸碱性物质是通过其破坏微生物的细胞壁、细胞膜，进而使细胞蛋白质凝固，实现灭菌；各种醇类是使细胞蛋白质变性，干扰细胞代谢，完成灭菌的；脱乙酰壳多糖类天然抗菌剂，其灭菌原理是，本身含有氨基酸，属阳离子，而微生物细胞壁是由酸和磷脂阴离子等组成的。
两者结合后，阻碍微生物的发育和繁殖。
化学合成抗菌剂有的是阻碍微生物细胞的能量代谢，有的是阻碍微生物细胞的蛋白质合成（DNA合成），有的是阻碍微生物细胞壁的合成等。
无机系抗菌剂:无机系抗菌剂可分为4类：1. 含金属离子的抗菌剂；2. TiO2光催化（或叫光触媒）抗菌剂；3. 金属氧化物抗菌剂4. 具有远红外辐射功能的抗菌剂。
抗菌剂及其抗菌机理
中南大学学报( 自然科学版) J. CENT. SOUTH UNIV. ( NATURAL SCIENCE)
抗菌剂及其抗菌机理
Vol. 35 No1 1 Feb. 2004
夏金兰, 王 春, 刘新星
( 中南大学 资源加工与生物工程学院, 湖南长沙, 410083)
金属元素以其离子形式起抗菌作用。在金属离 子浓度相对过高的环境中, 微生物生存受到的影响 是多方面的。
首先, 微生物膜外存在高浓度的金属阳离子, 改 变了正常的生物膜内外的极化状态, 并引起新的离 子浓差, 从而阻碍或破坏细胞维持生理所需的小分 子和大分子物质的运输, 如在 N a+ / K +- 泵的驱动作 用下糖和氨基酸的运送, 一些金属离子也可以进入 微生物胞内。实验结果证明, 重金属能使大多数酶 失活, 但其失活机理还不清楚。有人认为是正价的 重金属离子与蛋白质的 N 和 O 元素络合后, 破坏酶 蛋白分子的空间构象; 也可能是重金属离子与 ) SH 基反应, 替换出质子, 甚至破坏或置换维持酶活力所 必需的金属离子, 如 M g2+ , F e3+ 和 Ca2+ 等。酶是一 切生物的催化剂, 控制着微生物生化反应, 酶一旦失 活, 引起催化效率降低或性能丧失, 从而使其所催化 的生化反应无法正常进行, 并影响相关的生化反应, 导致微生物的能量代谢和物质代谢受阻, 从而达到 抗菌的目的。此外, 进入细胞内的金属离子也可以 与核酸结合, 破坏细胞的分裂繁殖能力。
质, 影响微生物的运动、跨膜物质运输或生化反应等。不同 的抗菌 剂对同 一种病 原菌有 不同的抗 菌作用 机理和 有
效性 , 同一种抗菌剂对于不同的病原菌也有不同的抗菌作 用机制和抑制范围; 得到 既长效又广 谱、既 高效又安全 的
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
有机抗菌剂的抗菌机理
有机抗菌剂的主要作用机理式通过和微生物细胞膜表面阴离子结合组逐渐进入细胞，或与细胞表面的巯基等基团反应，破坏蛋白质和细胞膜的合成系统，抑制微生物的繁殖。
微生物细胞的外膜是半透膜，由脂肪层和蛋白质构成，内外两层是蛋白质，中间夹着脂肪层，因此要渗透生物细胞膜需要有机抗菌剂具有亲水性和亲油性。
抗菌纺织品所采用的有机抗菌剂根据其种类不同具有不同的抗菌机理，
总括而言，抗菌剂的抗菌机理主要有以下几类：
使细菌细胞内的各种代谢酶失活，阻碍生物的呼吸作用，达到杀菌效果；
微生物在呼吸时消耗糖类物质、释放能量维持细胞内各种成分的合成和
利用、能量贮存及转化都涉及酶类物质。
酶是一种大分子蛋白质，带有巯基、氨基或微量金属离子。
如果抗菌剂进入菌体后能和酶类物质结合，并在一定程度上影响酶的活性，能量代谢体系的运转就会受到影响，呼吸作用也就被抑制或停止。
如硫氰酸酯类化合物进入菌体后就可和菌体内酶分子中的巯基、氨基起作用，使之失活而产生抗菌效果：
一般铜、汞、砷制剂、有机硫等具有这种作用机制。
与细菌细胞内的蛋白酶发生反应，破坏其机能，达到杀菌效果；
抑制孢子的生成，阻断DNA的合成，从而抑制细菌的生长；
极大的加快磷酸氧化还原体系，打乱细胞的正常生长体系；
破坏细胞内的能量释放体系；
阻碍电子转移系统及氨基酸转酯的生成；
专注下一代成长，为了孩子。