抗菌剂及抗菌材料的发展和应用.docx

第34卷 第1期2003 年 1月Ξ太 原 理 工 大 学 学 报JOU RNAL O F TA IYUAN UN IV ER S IT Y O F T ECHNOLOGYV o l. 34 N o.1Jan.2003文章编号:100729432(2003)0120011205抗菌剂及抗菌材料的发展和应用吉向飞1 , 李玉平2 , 杨柳青1,屈玲1 , 石晋美1 ,窦涛1(1. 太原理工大学精细化工研究所,山西太原030024; 2. 太原理工大学材料科学与工程学院,山西太原030024)摘要: 综述了近年来抗菌剂在国内外的研究开发及抗菌材料的应用发展状况, 探讨了抗菌剂在今后几年内的发展方向, 指出国内抗菌剂在发展中需要注意的问题。关键词: 抗菌材料; 抗菌剂;无机抗菌剂中图分类号: TQ 050. 4+ 21文献标识码:A随着人们对环境微生物的研究和认识水平的不断提高,在利用微生物有益性的同时,也十分警惕其作为病原菌的危害性。据《WHO》报道,全世界1995年死亡5 200万人,其中因细菌传染引起的死亡人数为1 700万,约占1?3. 这些传染病包括霍乱、肺炎、痢疾、结核等。1996年日本发生的病原性大肠杆菌O2157引起的全国范围内的食物中毒事件,曾一度引起全世界的恐慌。另外,微生物还会引起各种工业材料、化妆品、医药品等的分解、变质和腐败,从而使产品的寿命减短。因此,控制和消灭有害细菌的生长和繁殖,在高科技发展的今天,仍然是一项与人类健康息息相关的重要课题,受到人们的不断关注。抗菌剂是对细菌、霉菌等微生物高度敏感的化 学成分,它能通过物理作用或化学反应杀死附着在材料表面的微生物。抗菌材料是指经抗菌剂处理,具 有抗菌性能的各种材料。在使用过程中抗菌材料可以抑制对人类身体或生活、生产环境有害的微生物的生长和繁殖。本文就抗菌剂的分类、抗菌的原理及目前国内外抗菌剂(特别是无机抗菌剂)与抗菌材料 的应用发展等做了综述。1抗菌剂的分类及抗菌原理抗菌剂按结构分类可分为有机抗菌剂和无机抗菌剂。1. 1有机抗菌剂有机抗菌剂包括天然有机抗菌剂和合成有机抗菌剂。天然抗菌剂主要是从动植物中提炼精制而成 的, 例如山嵛、孟宗竹、薄荷、柠檬叶等的提取物,蟹 和虾中提炼的壳聚糖等。壳聚糖是一种带正电荷的 单体物质, 具有良好的生物活性,与生物体能亲和相 容, 可对多种菌类表现出抗菌性[ 1]。合成有机抗菌剂一般根据其化学分子结构可分 成20余大类[2],像结构较为简单的醛基水溶液(如 福尔马林)及结构较为复杂的异噻唑和咪唑类等。有机抗菌剂是通过化学反应破坏细胞膜,使蛋白质变性、代谢受阻,从而起到杀菌、防腐及防霉等作用。1. 2无机抗菌剂无机抗菌剂是通过物理吸附、离子交换等方法,将银、铜、锌等金属离子或其化合物固定在沸石、硅胶等多孔材料的表面得到的。无机抗菌剂从载体上可分为硅酸盐系、磷酸盐系、氧化物系和其他(如活性炭、络合物等)。根据抗菌剂的有效成分不同可分为银系(含Ag+,Cu2+,Zn2+等金属离子)和钛系(具 有光催化作用的TiO2等)抗菌剂。载银硅酸盐系抗 菌剂主要用于低温加工的纤维、塑料等产品,载银磷酸盐系抗菌剂和氧化物光触媒抗菌剂主要用于高温 加工的陶瓷产品[ 3]。1. 2. 1钛系抗菌剂 钛系抗菌剂是一类能被光子激活的材料,包括TiO2,ZrO2,V2O3,CdS,SeO2,GaP, SiC等半导体材 料和Pa,Pb,Pt等金属离子光催化剂。其抗菌机理 是, 当 T iO 2 在受到波长小于或等于 387. 5 nm的光 照射时, 价带电子被激活到导带,形成空穴2电子对,Ξ 收稿日期:2002209202基金项目: 国家自然科学基金资助项目作者简介: 吉向飞(1979- ) , 女, 山西临猗人, 硕士研究生,主要从事分子筛的研究。12太原理工大学学报第34卷它们与吸附于其表面的H2O和O2形成活性很强的 羟基自由基和活性氧:hΜ+ T iO 2 → h+ + e- ,H 2O + h+ →·O H + H + ,O 2 + e- →·O 2 -.生成的原子氧和氢氧自由基有很强的化学活性,能 与多数有机物(包括细菌内的有机物)反应,生成CO 2 和 H 2O , 从而在短时间内杀死细菌,消除恶臭和油污。东京大学的藤岛昭教授等人经实验证明[4],T iO 2 具有分解病原菌和毒素的作用:在玻璃上涂一 薄层TiO2,光照射3h达到了杀灭大肠菌的效果,光照射4 h时毒素的含量控制在 5 %以下。1. 2. 2 银系抗菌剂关于银系抗菌剂的抗菌机理[ 5 ] ,有下面的两种观点。1) 缓释机