国内外无机抗菌材料研究动态
国内外无机抗菌材料研究动态
发表时间:2007-3-23 8:27:00
近年来,无机抗菌材料获得了异常迅猛的发展和日益广泛的应用,在保护人类的生存环境、提高人们的健康水平中发挥着越来越重要的作用。抗菌材料一般是通过一定工艺将抗菌剂添加到基体材料中制备而成的具有杀灭和抑制微生物生长的功能材料,其主要作用是抑制材料和制品表面微生物繁殖和滋生蔓延,切断有害微生物传播源。
抗菌剂主要有无机、有机和天然三大类。有机抗菌剂的主要成分为季胺盐类、醇类、双胍类等含有反应性功能团的化合物,具有见效快,杀菌能力强的特点,但易产生微生物耐(抗)药性,并存在作用期短、耐热性差以及产生二次污染等缺点;天然抗菌剂来自于天然提取物,如壳聚糖、日柏醇等,其主要抗菌机理被认为与有机季胺盐类似,但效果不如有机抗菌剂,且产品尚不成熟。初期产业化的无机抗菌剂主要采用物理吸附或离子交换方法,将银、铜、锌等金属离子附载于多孔材料微孔内,利用金属离子的抗菌能力,通过缓释作用达到长效抑菌的目的。近年来,又出现了纳米银、氧化锌和光催化材料等无机抗菌剂。通常把无机抗菌剂及以其为功能添加剂制备的各种具有抗菌功能的复合材料统称为无机抗菌材料。
我国无机抗菌材料的发展
产业发展现状
我国自20世纪90年代开始研究开发塑料用无机抗菌剂材料,并取得了快速发展。1998年我国抗菌剂的产量才有50t,销售额400万元,抗菌制品销售额70亿元;到2004年,我国无机抗菌材料及制品产值已超过1000亿元。这样的发展速度,显示出这类产品、这一行业强大的市场需求。目前,无机抗菌材料在家用电器、建筑材料、装饰材料、纤维与纺织品、日用品、卫生用品、食品包装等行业中都得到成功应用。
我国无机抗菌材料发展的一个显著特点是著名企业和名牌产品的快速跟进和强势介入,有力地推动了该产品和相关行业的发展。海尔集团是最早将无机抗菌材料用于生产抗菌家电的大型名牌企业。紧接着,一大批行业的龙头和骨干知名企业提出了研制抗菌产品的要求,并很快推向市场。以中科院理化所作为技术后盾的海尔科化公司(工程塑料国家工程研究中心)先后对多种多孔载体类银离子抗菌剂、银锌复合抗菌剂和纳米抗菌剂进行了研究。西南交通大学从20世纪90年代开始开展四针状ZnO晶须(T-ZnOw)制备和功能控制研究,发明了具有自主知识产权的T-ZnOw抗菌材料制备技术,获得多项国家发明专利,并申请欧洲专利,通过四川省成果鉴定,达到国际先进水平,并成功实现产业化。中科院金属所从1999年起开展抗菌不锈钢及其结构控制的研究,取得了具有自主知识产权的铁素体和奥氏体两种类型的抗菌不锈钢,通过成果鉴定,达到国际同类产品的先进水平。
技术研究成果
国内对于无机抗菌材料的研究是从多孔材料载银体系开始的,在解决银离子抗菌材料变色方面,先后有十多家单位都作过相关基础研究工作。例如,将载银或锌沸石复合抗菌剂通过一定的表面包覆处理后,颜色稳定性可以得到提高;通过添加颜色稳定剂和制备工艺过程的严格控制,所制备的载银磷酸锆型抗菌剂颜色比较稳定。
西南交通大学周祚万教授领导的课题组先后提出并建立了氧化锌晶须抗菌材料制备控制技术,提出了氧化锌晶须原位共生和固溶掺杂的基本原理和方法,并对掺杂前后的能级和发光激子进行了研究,发现并解释了其中特征发光与抗菌活性之间的关系。在此基础上,先后研究了结构、形貌、尺寸、掺杂与能级控制及表面状态等因素对抗菌效果的影响,并对氧化锌类无机抗菌材料的抗菌活性机理作了初步研究,提出了抗菌活性中心理论的基本框架和学术思路。
中科院金属所杨柯教授领导的课题组在抗菌不锈钢的成分设计、冶炼及热加工、抗菌热处理、微观结构与析出相、抗菌持久性等方面都开展了一些研究工作。在透射电镜下观察到了抗菌不锈钢中的富铜析出相(ε-Cu),并认为其应该是对细菌起到杀灭作用的关键材料特征。还利用生物电镜直接观察到了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌与抗菌不锈钢接触后,随时间从细菌体消瘦到脱水、干瘪和死亡过程,这是首次对抗菌不锈钢杀灭细菌的直接观察。
国外对无机抗菌材料的研究
金属离子抗菌材料
在金属离子抗菌材料中,综合考虑安全性、使用性和抗菌效果等因素,能够被应用的抗菌金属离子主要有银、锌和铜离子。由于铜离子有较深的颜色,锌离子效果相对较差。所以金属离子类抗菌剂中以载银系列抗菌剂的研究最为系统和深入,其主要品种有分子筛载银、玻璃载银、氟石载银、铝硅酸盐载银、磷酸盐载银等。
解决载银无机抗菌材料的变色问题一直是该类抗菌材料研究的重点和难点。控制载体微孔尺寸或使用可与金属离子形成稳定螯合物的材料可以使银离子更加稳定而减少变色的机会。S.Ohsumi研究了制备工艺和载银抗菌剂的颜色稳定性的关系,发现高温焙烧可以在一定程度上延缓载银抗菌剂的变色。以玻璃为载体,将银离子载入玻璃化学结构中,不仅解决了持久性,而且可以应用在一些透明基体材料中。以纳米材料为载体,研究制备各种银系抗菌材料也是近年来的发展趋势。
关于金属离子类抗菌材料的作用机理,目前主要有两种假说,即离子缓释抗菌机理和活性氧抗菌机理。金属离子缓释抗菌机理的基本思想是在使用过程中,抗菌活性离子缓慢释放,靠金属离子活性破坏细菌细胞膜或与细菌酶蛋白的巯基等基团结合,破坏酶的活性,从而发挥抗菌作用。由于金属离子缓慢释放,所以载银无机抗菌剂可发挥持久的抗菌效果。活性氧抗菌机理认为,在光的作用下,Ag+和水或空气作用,生成具有高活性(强氧化性或还原性)的活性氧O2-和·OH,破坏微生物结构和活性。
A. Amanatido用实验初步证实ACF(Ag)能产生·O2和H2O2,并推断可能产生·OH。而Y.Inoue等的研究则认为,Ag+需要光照和溶解氧才能产生抗菌活性。最近的研究工作通过电化学方法控制银的氧化状态,当Ag+变成Ag时,没有抗菌活性;而当Ag变成Ag+时,又出现抗菌活性。所以,认为抗菌活性是由氧化作用而不是由还原作用引起的。另一方面,溶解氧在银的氧化态时会减少,通过细胞染色方法测定载银沸石溶液,已检测到氧分子还原作用的产物是活性氧·O2。所以,认为活性氧是载银沸石的抗菌活性中心。
纳米银在抗菌领域的研究进展
84实验研究
消毒工艺是生活饮用水处理中的一项重要工艺,目标是灭活水中多种病原微生物,对于保障人类的安全和健康有着重要意义。各个国家均对饮用水的抗菌消毒予以高度重视。传统的氯化消毒工艺过程中,氯会与水中天然有机物反应生成三卤甲烷和非挥发性的卤代有机物等消毒副产物(DBPs)。其他的化学消毒工艺如二氧化氯、臭氧消毒等,也可能会使水中生成氯酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐等DBPs。DBPs对人体具有致癌、致畸、致突变的“三致”作用,严重威胁人们健康。因此,在消毒过程避免DBPs的生成是亟待解决的难题。而作为一种新型的抗菌消毒材料,纳米银在抗菌方面的优越性,引起了众多学者的研究。1.纳米材料简介纳米材料是指三维空间中至少一维的尺寸介于1~100 nm之间的材料。由于尺寸处于纳米级别,纳米材料表现出一些特有的效应,如表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。此外,纳米材料往往具有非常大的比表面积以及较高的化学活性。这些性质有利于其抗菌能力的发挥。常作为抗菌剂的纳米材料主要有两类:碳系纳米材料和纳米金属材料。碳系纳米材料包括碳纳米管、氧化石墨烯等。碳纳米材料对水中溶壁微球菌、变异链球菌、沙门氏菌属等均具有抗菌作用。氧化石墨烯对于大肠杆菌具有很强的灭活能力。纳米金属材料包括纳米银、纳米铁、纳米氧化锌等。纳米金属材料由于特有的界面效应,其表面原子缺少临近的配位原子导致化学活性极强,也因此提高了对于细菌的亲和力,易于杀死细菌。纳米铁即可在氧和无氧的条件下高效的灭活细菌。纳米银作为最具前景的纳米金属材料之一,其抗菌方面的应用得到了越来越多的关注。2.纳米银的抗菌研究2.1纳米银抗菌的优势在众多的纳米材料之中,纳米银(nAg)脱颖而出,被广泛研究主要得益于以下特性。nAg的抗菌活性极高。银的杀菌能力是锌的上千倍。银离子对多种革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、霉菌等均有广谱、强烈的杀灭作用,这是其作为抗菌材料被研究的基础。许多学者就nAg对细菌的抗菌性能进行了深入研究。Dankovich等人报道nAg可以高效的灭活水中的大肠杆菌和粪肠球菌;Guzman等人发现小尺寸的nAg颗粒相比于大尺寸的对于革兰氏阴性菌(大肠杆菌、绿脓杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)均具有更好的抗菌效果,同时还发现,纳米银对于革兰氏阴性菌的灭活效果往往强于革兰氏阳性菌,这与细菌的结构有关。nAg是一种对人体无害的金属。银的使用已有上千年历史,银质餐具具有抑制细菌滋生的能力,银丝纱布可以防止伤口腐烂。nAg虽然具有广谱的灭活能力,但对哺乳动物的毒性却很低,因此是一种对人类友好性的材料,至今未报导水体中纳米银危害人类安全的事件发生。进而nAg也被广泛应用到个人护理用品、食品、卫生等领域。nAg不易使细菌产生耐药性。nAg可迅速杀死细菌,使其无法产生具有耐药性的下一代,进而避免了细菌耐药性的产生。在抗生素滥用导致的细菌耐药性日益严重的今天,nAg在抗菌领域的出现和应用,必将受到越来越广泛的关注。综上,nAg凭借其极高的抗菌活性、对人体无害和不产生耐药性的特点,拥有传统无机抗菌剂无法比拟的优势。2.2.纳米银抗菌机理对于nAg的抗菌机制至今仍未被完全阐明,目前较为广泛接受的观点主要有以下几点:nAg颗粒及nAg释放出的银离子均具有一定的抗菌作用。He等人认为银离子的释放为主导因素,颗粒纳米银在抗菌领域的研究进展马占芳(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海 200092)摘 要:传统的水处理抗菌消毒工艺,往往会产生有毒害的消毒副产物,其安全性也受到了质疑。纳米银作为一种新兴的纳米抗菌材料,展现出了很高的灭活性能和无消毒副产物生成的优势,其抗菌机理也得到了广泛研究。纳米银的表面修饰剂往往会对材料的抗菌性能产生影响,带正电的纳米银材料具有更强的抗菌活性。关键词:纳米银 ;抗菌;机理;表面修饰剂文章编号:ISSN2096-0743/2019-02-0084
抗菌剂与功能化EVA抑菌材料的研究进展
・18・ 广州化工 2010年38卷第l2期
抗菌剂与功能化EVA抑菌材料的研究进展
杨明,朱凤博,汪明 ,吴泽政,李心林,齐珂,聂玉静
(湖北汽车工业学院材工系,湖北 十堰442002)
摘 要:高分子抗菌剂的合成和应用是国内外处于起步阶段的重要研究领域,本文综述了高分子抑菌材料的研究进展以及特
定高分子材料乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)抑菌功能化进展。
关键词:高分子抗菌剂;乙烯一醋酸乙烯共聚物;进展
Recent Progress of Antimicrobial and EVA Antibacterial Functionality Polymer
YANG ng,ZHU 一bo,WANG胁ng—yue,删Ze—zheng,LI Xin— ,Q,Ke,NIE Yu— ng
(Department of Material Engineering,Hubei Automotive Industries Institute,Hubei Shiyan 442002,China)
Abstract:At present,the synthesis and application of antibacterial polymer became the most impo ̄ant research
area.The research progress of recent years on antibacterial and EVA(ethylene—vinyl acetate copolymers)antibacterial
functionality polymer were reviewed.
Key words:antibacterial polymer;EVA;progress
随着社会的不断发展以及人们生活水平的不断提高,人们
对于生活用品的态度,不再仅仅局限于吃饱穿暖的要求,而更加
注重生活品质的提升;因此,健康的生存环境便日益成为了人们
添加纳米载银无机抗菌剂的室温固化PMMA材料体外抗菌效果评价
[
文章编号]
1671
-587
Ⅹ(
2012)
05
-0899
-05
[
收稿日期]
2012
-05
-21
[
基金项目]
吉林省科技厅科技发展计划项目资助课题(
20090462)
[
作者简介]
贾春丽(
1984-),
女,
吉林省白城市人,
医师,
医学硕士,
主要从事全口义齿、
附着体义齿及口腔材料的
基础与临床研究。
[
通信作者]
王晓容(
Tel:
0431
-88796018,
E
-mail:
wan
gxr135
@hotmail.com)添加纳米载银无机抗菌剂的室温固化
PMMA材料体外抗菌效果评价
贾春丽,
王晓容,
张赐童,
孙世群,
杨
芸
(
吉林大学口腔医院修复科,
吉林长春
130021)
[
摘
要]
目的:
研究添加纳米载银无机抗菌剂的室温固化聚甲基丙烯酸甲酯(
PMMA)
材料在体外对变形链球
菌和白色念珠菌的抗菌效果,
并检测纳米载银无机抗菌剂对室温固化
PMMA材料机械性能的影响。
方法:
采用
球磨法将纳米载银无机抗菌剂按
0%、
0.5%、
1.0%、
1.5%、
2.0%、
2.5%和
3.0%添加到室温固化
PMMA材
料中,
并制成抗菌试件,
应用贴膜法测定这些抗菌试件在体外对变形链球菌和白色念珠菌的抗菌率。
并在电子
万能材料试验机、
冲击试验机和摩擦磨损试验机上对这
7种添加比例的抗菌试件进行弯曲强度、
冲击强度和磨
损性能的测试。
结果:
抗菌剂含量为
1.0%时,
对变形链球菌和白色念珠菌的抗菌率均达到
50%以上;
抗菌剂的
含量为
2.5%时,
对变形链球菌和白色念珠菌的抗菌率均达到
90%以上。
抗菌剂含量在
1.0%
~1.5%范围内
3种
机械性能较对照组均有所提高,
随着抗菌剂含量的增加,
3种机械性能逐渐降低。
当抗菌剂含量超过
2.0%时,
磨损性能与对照组比较差异有统计学意义(
P
<0.05);
当抗菌剂含量超过
2.5%时,
弯曲强度和冲击强度与对照
组比较差异有统计学意义(
P
<0.05)。
结论:
添加纳米载银无机抗菌剂的室温固化
PMMA材料显示了良好的抗
菌效果,
随抗菌剂含量增加,
抗菌率逐渐提高。
纳米材料的抗菌性能的研究进展
纳米材料的抗菌性能的研究进展
某某
(学校,系部,地方 邮编)
摘要:近些年,随着科技的飞速发展,纳米材料受到了越来越多的关注,也有越来越多的人开始开发以及使用纳米材料。由于纳米抗菌材料的安全、高效、广谱等优点将成为纳米科技和生物工程发展的主要方向。纳米抗菌产品不断进入人们的日常生活,为人们的健康带来了很大的好处。纳米抗菌产品正在蓬勃发展,朝着实用化、多样化方向发展。文章以纳米抗菌材料为目标,研究其抗菌性能及制备方法。
关键词:纳米材料 抗菌性能 制备方法
Antibiotic property of Nano-materials
CHEN Qiu-yue
(Changzhou Institute of Engineering Technology, chemical engineering, Changzhou, 213100)
Abstract: These years, with the rapid development of nanotechnology, nanoscale materials catch
more and more attention,more and more people begin to develop and use nanoscale materials。As a
result of nano antibacterial material safety, efficient, broad-spectrum and nanotechnology and
biotechnology will become the main direction of development. Nano antibacterial products continue to
enter the daily life of people, for the people's health has brought great benefits. Nano antibacterial
抗菌材料的研究与开发
抗菌材料的研究与开发
随着各种菌群的激增和繁殖,人类对于抗菌材料的需求也逐步增长。抗菌材料,即具有阻止微生物愈合和繁殖的特性材料,是近年来生物材料领域中的一种重要研究方向。其开发不仅可应用于医疗、食品加工、环保等领域,也有着广泛的社会意义。本文将深入探讨抗菌材料的研究与开发。
一、抗菌材料的发展现状
1.传统抗菌材料
传统的抗菌材料主要是通过添加抗菌剂来实现对于微生物的阻止和杀死。常见的抗菌材料有银、铜、锌等离子材料、抗生素类化合物、降解产物等。
其中,银材料的抗菌效果最佳,广泛应用于医疗、保健、餐具等领域。但银离子会在环境中释放、累积,长期使用会对于环境造成影响,同时会使得细菌逐渐产生耐药性和免疫性。此外,银材料的成本较高,使用成本也较高。
2.新型抗菌材料
新型抗菌材料是近年来的研究热点,其主要利用新兴技术和研究手段来实现对于微生物的抑制作用。主要有以下技术: (1)纳米材料技术。纳米技术对于传统抗菌材料的提升非常大,可以制备出具有较高抗菌性能的静电纺丝纤维、载银纳米颗粒的聚合物和高分子复合材料等。纳米材料具有大比表面积、强吸附性、高增强性、高抗菌率等优点。但纳米材料的生产成本较高,应用场景仍需要进一步完善。
(2)生物技术。
生物技术主要利用微生物,如细菌、真菌、酵母等的代谢过程,产生出具有抗菌性能的物质。如利用乳酸菌发酵产生的乳酸和醋酸等物质,可以制备出生物降解材料,也可以通过基因工程手段生成类乙酰葡萄糖胺等高效抑菌剂。
(3)表面改性技术。
表面改性技术是指在材料表面进行一系列改性来实现对微生物防止或杀死的作用。如改性表面材料,表面涂层、表面纳米结构和化学修饰表面,可以通过调节表面上的化学、物理特性来实现杀菌效果。
二、抗菌材料的应用领域
1.医疗领域
抗菌材料在医疗领域中的应用较多。其中主要应用包括医用防护服、口罩、手套等,以及骨科、牙科、眼科、耳鼻喉科等领域的生物医用材料。如银纳米颗粒修饰的医用纤维、抑菌性能强的生物降解材料等可以实现对于病菌的抑制,减少医院感染风险。
抗菌材料的研究进展和应用前景
抗菌材料的研究进展和应用前景
抗菌材料是一类具有抑制和杀灭细菌、真菌等微生物能力的材料。它们可以应用于医疗、食品加工、建筑材料、家居用品等不同领域,发挥防止疾病传播、保障健康的作用。近年来,随着科技的发展和人们对卫生健康的关注度的提高,抗菌材料的研究成果和应用前景受到了越来越多的关注。本文将对抗菌材料的研究进展和应用前景进行简要介绍。
一、抗菌材料的类型
目前,常用的抗菌材料主要包括物理、化学、生物三种类型。
1.物理型抗菌材料。它们通过物理方法,如过滤、紫外线等手段,在材料表面形成障碍,从而抵御细菌的侵袭。这类抗菌材料的耐用性较强,适用于一些不易更换的材料,如建筑材料和医疗器械。但由于物理型抗菌材料在清洁方面存在困难,它的清洁和换新频率等问题需要得到更好的解决。
2.化学型抗菌材料。它们通过化学合成等方法,使材料表面产生一些具有杀菌、抑菌作用的化学物质,以达到防止细菌繁殖的目的。化学型抗菌材料具有稳定性好、合成方法多、应用广泛等优点。但是,它们也存在一些问题,如手术用具等不适宜应用化学型抗菌材料。
3.生物型抗菌材料。这类抗菌材料常常利用天然的抗菌物质,如酵素、植物提取物等。相对于其他类型,生物型抗菌材料具有较好的生物相容性和环保性,适用于一些需要高度健康标准的领域,如医疗用品和家居用品等。但受原材料来源和选取方式的影响,生物型抗菌材料的稳定性和抗菌效果容易受到影响。
二、抗菌材料应用前景
抗菌材料具有广泛的应用前景,在医疗、环保、食品加工、工业制造等领域发挥着重要作用。以下是几个典型的应用场景:
1.医疗领域。抗菌材料可以用于医疗器械、手术室等高卫生标准的场所,能够有效防止交叉感染。如纳米银抗菌材料,可以应用于各种医疗用品的生产和使用中。
2.家居用品。随着环保意识的提高,抗菌材料越来越被人们所重视。无纺布、塑料、木板、玻璃等家居材料均可以应用抗菌技术,达到保护健康、提升家居品质的目的。
抗菌粘结材料的研究现状
第31卷总第78期 2 0 1 0年6月 西北民族大学学报(自然科学版) J伽rIIal of Northwest University for Nationalities(Natural Science) Vo1.31,No.2 June,2010
抗菌粘结材料的研究现状
刘梅天,聂红兵,周海静
(西北民族大学口腔医学国家民委重点实验室,甘肃兰州730030)
【摘要]龋病充填修复治疗后继发龋较常见,只有灭活致龋菌才是根除龋病病因的一个直接手段,粘结修复材料 比传统齿科银汞合金在美观和保存剩余牙体组织方面都具有很大的优势,研制具有抗菌作用的充填材料很有必要,现将
抗菌粘接修复材料的研究现状作一总结. [关键词]抗菌剂;粘接材料;口腔修复 [中图分类号]Q811.9 [文献标识码】A [文章编号]1009—2102(2010)02—0051—04
龋病是人类最普遍的疾病,随着人们生活水平的提高,对美的追求也不断加强,在龋病的充填治疗
中,现代粘结充填材料在美学和保存剩余牙体组织方面都具有很大的优势,已被广泛应用.然而大量研
究表明 ¨,这种材料比其他修复材料更易于被细菌粘附并形成菌斑.口腔医学的发展与口腔材料学的
发展密切相关,近些年来,抗菌口腔粘接修复材料的研发逐渐兴起,现将抗菌粘接材料的研究现状作介
绍性的总结.
・1抗菌剂的种类
1.1天然有机抗菌剂
天然抗菌剂主要是从动植物中提取的天然有机物,包括壳聚糖、香精油、血根碱、蜂胶等.天然抗菌
剂由于其耐热性差,药效持续时间短,同时受到安全性和加工条件的制约,目前还未实现大规模的商品 化,所以使用范围也比较有限.
1.2有机抗菌剂
有机抗菌剂是指化学合成的具有抗菌活性的有机物质,包括季铵盐、酚类、醚类、双胍类、昧唑类、有
机酸、吖啶类、醇类,等等.其中洗必泰、三氯新、氯化十六烷基吡啶都常用于牙科领域,尤其常见于牙膏
和含漱液的配方中.
甲基丙烯酰氧十二烷基溴吡(12一methacryloyloxydodecylpyridiniumbromide,MDPB)MDPB是一种
纳米抗菌材料及石墨烯复合抗菌材料的研究进展
纳米抗菌材料及石墨烯复合抗菌材料的研究进展
王秀平;静大鹏;温晓蕾;齐晨希;齐慧霞
【摘 要】对纳米抗菌材料进行分类对比,介绍了无机纳米抗菌材料的研究进展,并主要介绍了新型石墨烯复合抗菌材料的制备方法,总结了石墨烯复合材料的杀菌机理.
【期刊名称】《河北科技师范学院学报》
【年(卷),期】2016(030)004
【总页数】8页(P71-77,84)
【关键词】纳米抗菌剂;石墨烯复合抗菌材料;杀菌机理
【作 者】王秀平;静大鹏;温晓蕾;齐晨希;齐慧霞
【作者单位】河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600
【正文语种】中 文
【中图分类】TB383
1.1 抗菌剂的分类
抗菌剂是将少量高效的抗菌材料添加到一定的材料中,使之能够在一定时间内抑制某些微生物的生长或者繁殖的化学物质。抗菌剂的种类繁多,概括起来可分为无机系、有机系和天然生物系三大类[1],各种抗菌剂的具体分类及特性如表1所示[2~5]。其中天然生物系抗菌剂是人类使用最早的抗菌剂,主要是从植物和动物中提取出抗菌物质经纯化而获得,但资源有限且加工较为困难,极大的限制了其发展[3]。目前天然抗菌剂主要有山梨酸、芥末、蓖麻油等。其中壳聚糖因具有较强的抗菌能力,当其含量达到0.1%时就具有明显的抗菌效果,为生活中最为常用的抗菌剂。但壳聚糖耐酸性较差,持效性差,且受环境因素影响较大,而使其在生产中使用受到了严重的限制[6]。有机系抗菌剂虽发展历史长、品种也较多但大多耐热性差且容易产生有害物质,虽然高分子有机抗菌剂表现出了较强抗菌性、耐高温等优点,但因研究起步较晚、制备工艺复杂及成本较高等条件限制,目前还不能大规模市场化生产。有机抗菌剂以化学合成为主,最具有代表性的是季铵盐和季鏻盐类抗菌材料,但二者都存在使用用量大、抗菌持续时间较短,长期使用易于使细菌产生抗性且使用时会对人、畜的健康造成一定的威胁。无机系抗菌剂因其抗菌能力强、持效性好以及无毒无污染的特性,受到了广泛的关注与研究,尤其是以纳米抗菌剂为代表的无机抗菌剂,现已经广泛地应用到皮革制品、卫生陶瓷制品和医药等与人们生活息息相关的多个领域中[2,7]。
纳米抗菌材料国内外研究现状
1. 国内外研究现状和发展趋势
(1)多尺度杂化纳米抗菌材料的国内外研究进展
Ag+、Zn2+和Cu2+等金属离子具有抗菌活性,且毒性小、安全性高而被广泛用作抗菌剂使用。但是,由于其存在易变色、抗菌谱窄、长效性差、耐热性和稳定性不好等缺点而成为其进一步发展的障碍。相比而言,纳米银、纳米金、纳米铜、纳米氧化锌等纳米材料则可以在一定程度上克服这些问题。例如纳米银,在抗菌长效性和变色性方面均比银离子(多孔纳米材料负载银离子)抗菌剂有显著改善,而且其毒性也更低(Adv. Mater. 2010);关于其抗菌机理,被认为是纳米银释放出银离子而产生抗菌效果(Chem. Mater 2010,ACS Nano 2010)。纳米金也有类似的效果(Adv. Mater. ),尽管活性比纳米银稍差,但其对耐药菌株表现出良好的抗菌活性(Biomaterials 2012)。铜系抗菌材料可阻止“超级细菌”(NDM-1)的传播(Lancet . 2010)。活性氧化物是使用时间最长、使用面最广泛的一类长效抗菌剂,其中氧化锌是典型代表,特别是近年来随着纳米技术的发展,一系列低维结构氧化锌的出现,为氧化锌系抗菌材料提供了极大的发展空间,由于其良好的安全性,氧化锌甚至可用于牙科等口腔材料(Wiley Znter Sci.,2010)。本项目相关课题组多年的研究发现,ZnO的形貌差异、结构缺陷和极化率等都会影响其抗菌活性(Phys. Chem. Chem. Phys. 2008);锌离子还可以与多种成分杂化,产生协同抗菌活性而提高其抗菌性能(Chin. J. Chem. 2008,
J. Rare Earths 2011)。
利用杂化纳米材料结构耦合所带来的协同作用提高纳米材料的抗菌活性是近年来的研究热点。例如:纳米铜与石墨烯杂化体系中存在显著的协同抗菌作用(ACS Nano 2010)。用络氨酸辅助制备的Ag-ZnO杂化纳米材料,表现出良好的抗菌和光催化性能(Nanotechnology 2008);但是Ag的沉积量过大,催化活性反而有所降低(J. Hazard. Mater. 2011)。以壳聚糖为媒质,通过静电作用合成得到均匀的ZnO/Ag纳米杂化结构,结果显示,ZnO/Ag纳米杂化结构比单独的ZnO 和单独纳米Ag的抗菌活性都高,表现出明显的协同抗菌作用(RSC Adv.
纳米抗菌材料的研究进展
纳米抗菌材料的研究进展
毛勇邓玉明
(杭州娃哈哈集团有限公司质监部,杭州,310018)
摘 要:纳米抗菌材料中抗菌剂以纳米尺寸分散,具有高比表面积和高反应活性,抗茵材料整体的抗菌效果较传统抗菌剂有显著提高,更能 显著的抑制细菌、真菌等微生物的生长和繁殖,并改兽抗菌材料的力学性能,引起了国内外研究者的广泛关注。本文对具有广泛应用前景的金属 型、光催化型、季铵盐或季磷盐修饰无机纳米颗粒等纳米抗菌剂的研究及应用情况进行了综述。 关键词:纳米;抗菌剂;金属型;光催化型;无机纳米颗粒
The research development of nano—antibacterial
materlaIs ● '
MaoYong DengYuming (Hangzhou Wahaha Group Co.,Ltd.QC Department,Hangzhou,3 1 001 8)
Abstract:Antibacterial agents are dispersed as nano-sized particles in nano—antibacterial materia1.Because of the high surface area and high reactivity
of antimicrobial agents,the overall antibacterial properties of nano—antibacterial materials have increased more significantly than the conventional antibacterial agents,which have more effect on inhibiting the growth and reproduction of microbial,such as bacteria,fungi and other microbia1.Moreover,antibacterial
