淺議無(wú)機(jī)非金屬材料中的抗菌性能

李殿瑜 謝廣文(青島科技大學(xué)材料學(xué)院 山東 青島 266042)

一、抗菌性無(wú)機(jī)非金屬材料和金屬制品

所謂抗菌也即抑制細(xì)菌增長(zhǎng)和發(fā)育的性能，殺死細(xì)菌或接近無(wú)菌狀態(tài)的性能稱為殺菌。抗菌材料可分為天然系、有機(jī)系、無(wú)機(jī)系抗菌材料，而并非所有具有抗菌性能的材料對(duì)人類都是百分百有利的，如有機(jī)抗菌材料的抗菌性時(shí)效較短，對(duì)人體健康就有一定程度上的負(fù)面影響。與此相反，無(wú)機(jī)抗菌材料因其耐高溫性、抗菌性、抗菌持久性等特點(diǎn)，對(duì)于人體健康有著正能量功效，因此，在開(kāi)發(fā)前景和應(yīng)用范圍都有著廣闊的發(fā)展空間。就當(dāng)前的研究所得無(wú)機(jī)抗菌材料主要有金屬氧化物抗菌材料、稀土激活保健抗菌材料、含金屬離子的抗菌材料、光催化抗菌材料等。

二、無(wú)機(jī)非金屬材料中抗菌機(jī)理探究

材料的抗菌作用，一般說(shuō)是指某種材料對(duì)微生物的生命活動(dòng)所產(chǎn)生的不良影響和后果?？咕牧系目咕饔门c微生物的關(guān)系可以視作為微生物與環(huán)境之間的關(guān)系，抗菌性能主要針對(duì)其毒性進(jìn)行化解向正方向發(fā)展，整體而言其發(fā)生的機(jī)理主要如下：其一，可損傷細(xì)胞膜：指的是通過(guò)其內(nèi)部的因素的作用將微生物的細(xì)胞膜進(jìn)行破壞，進(jìn)而達(dá)到殺死細(xì)菌的目的；其二，抑制蛋白質(zhì)的合成：指的是通過(guò)改變或阻礙蛋白質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或其中的某一環(huán)節(jié)，從而破壞與阻止蛋白質(zhì)的合成，使之細(xì)菌的生長(zhǎng)進(jìn)程停滯直至死亡；其三，干擾細(xì)胞壁的合成：指的是通過(guò)對(duì)細(xì)菌細(xì)胞壁進(jìn)行干擾，抑制其與四肽交聯(lián)的連結(jié)，使細(xì)胞壁失去保護(hù)作用進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)菌的死亡；其四，干擾核酸的合成：指的是阻礙遺傳信息的復(fù)制，包括DNA、RNA的合成以及按DNA模板轉(zhuǎn)錄mRNA等。

1.活性氧抗菌機(jī)理

銀離子的活性氧抗菌機(jī)理認(rèn)為：高氧化態(tài)銀的還原勢(shì)極高，在光的作用下，抗菌劑和水或空氣作用，生成的活性氧O-2和OH，具有很強(qiáng)的氧化還原作用。總體來(lái)說(shuō)，脂是細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的主要組成組成部分，其中多數(shù)為磷脂。而脂分子的親水頭部以磷酸基或磷酸膽堿基為主的極性基團(tuán)所構(gòu)成，主要分布在細(xì)胞膜的內(nèi)表面與外表面，其中心區(qū)域是脂分子的疏水尾部由鏈脂肪酸烴基為主的疏水基因構(gòu)成，其中中脂肪酸烴鏈對(duì)細(xì)胞膜的性質(zhì)產(chǎn)生直接影響。在此前提下，抗菌材料與微生物相接觸或在一定范圍內(nèi)靠近時(shí)，抗菌材料將會(huì)產(chǎn)生O-2和OH的自由基向細(xì)胞膜發(fā)起攻擊，并生成持久的抗菌效果。

2.銀離子緩釋殺菌機(jī)理

銀離子在產(chǎn)生抗菌功能過(guò)程中會(huì)釋放出Ag+，并迅速與細(xì)胞發(fā)生作用，降低細(xì)胞原生質(zhì)活性酶的活性，進(jìn)而達(dá)到抗菌的功能。因?yàn)槠溽尫懦龅腁g+對(duì)濃度要求較低，在低濃度的環(huán)境下即可對(duì)細(xì)胞膜進(jìn)行破壞，并生成持久的抗菌效果。

三、無(wú)機(jī)非金屬抗菌材料的發(fā)展新動(dòng)向

1.多功能陶瓷材料和功能制品分析

多功能與全方位發(fā)展是抗菌材料未來(lái)發(fā)展的重要方面之一，也即將天然礦物中的多重屬性與稀土納米材料的中稀土元素進(jìn)行組合，制作成功能更強(qiáng)、性能更強(qiáng)、抗菌性更佳的環(huán)保陶瓷材料。使之不僅既有持久性的抗菌功效，而且具超長(zhǎng)輻射的遠(yuǎn)紅外線和活化水的多重利于人體健康的功能。在當(dāng)前與未來(lái)的陶瓷、環(huán)保、精華水、釀酒等行業(yè)中將會(huì)取得更大的發(fā)展前景。

2.稀土、粘土納米復(fù)合無(wú)機(jī)抗菌材料分析

也即將金屬離子與粘土材料發(fā)生作用，使其離子進(jìn)行相互交換，增強(qiáng)其性能。其一，可以降低抗菌材料發(fā)生色變的概率甚至避免；其二，降低抗菌材料中抗菌離子團(tuán)聚的概率，使之分布的更加均衡，更加全面的發(fā)揮出抗菌效果；其三，能夠發(fā)揮出抗菌離子的緩釋功效，進(jìn)一步提升其抗菌的持久性。

3.稀土和復(fù)合磷酸鹽無(wú)機(jī)抗菌材料分析

發(fā)展稀土與復(fù)合磷酸鹽無(wú)機(jī)抗菌材料不僅可以有效降低抗菌材料中的貴金屬的含量，而且能夠抑制抗菌材料的色變，同時(shí)在一定程度還可以有效降低生產(chǎn)的成本。另外，因此材料其能在可見(jiàn)性的環(huán)境中釋放出大量的羥基自由基，從而使得其抗菌性能得到進(jìn)一步的提升。

4.稀土與納米氧化鈦無(wú)機(jī)抗菌凈化功能材料

從當(dāng)前的研究成果來(lái)看，稀土納米中的TiO2通過(guò)與紫外線的相互作用，釋放出羥基自由基即可實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)光線的環(huán)境下產(chǎn)生抗菌功效，達(dá)到抗菌的目的。此項(xiàng)功效的研究對(duì)于當(dāng)前以及未來(lái)人們室內(nèi)裝修具備良好的促進(jìn)作用，隨著人們對(duì)于健康環(huán)保意識(shí)的提升，此類抗菌材料的研究無(wú)疑對(duì)其有著巨大的推動(dòng)作用。

結(jié)語(yǔ)

無(wú)機(jī)抗菌功能材料是當(dāng)前研究的重點(diǎn)的項(xiàng)目，不論是在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都獲得了極高的重視，其重點(diǎn)用于生活和醫(yī)療當(dāng)中，為人類的健康創(chuàng)造新的發(fā)展點(diǎn)。其抗菌性能在與人們生活息息相關(guān)的各類活動(dòng)有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，對(duì)于凈化環(huán)境，提升人們健康等將發(fā)揮著巨大促進(jìn)作用。

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