關(guān)于無機非金屬材料的抗菌性能的研究

張驥 楊健

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平也在逐步提高，與此同時，引發(fā)的食品質(zhì)量安全和環(huán)境污染等問題越來越嚴(yán)重，而無機抗菌材料以其優(yōu)越的抗菌性能被人們應(yīng)用于解決這類問題當(dāng)中?；诖耍疚耐ㄟ^對無機非金屬材料的抗菌機理進行分析，從活性氧抗菌性能、離子緩釋殺菌性能、凈化性能等方面入手，詳細的論述了無機非金屬材料的抗菌性能。

關(guān)鍵詞：無機非金屬材料；抗菌性能；活性氧抗菌

前言

具有殺菌和抗菌性能的材料被人們成為抗菌材料，在材料中添加一些抗菌外加劑，那么這種材料被稱為抗菌劑?？咕牧现饕ㄈ箢悾謩e是有機、天然以及無機等。其中有機材料的應(yīng)用對人體有著比較大的損害作用，同時有效抗菌時間非常短。對于天然材料來說，大多數(shù)隸屬于有機材料。而無機材料與前兩者相比，具有很大的優(yōu)勢，耐高溫且抗菌時間長，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1無機非金屬材料抗菌機理

在應(yīng)用非金屬材料過程中，其作用主要是指在微生物活動時，材料可以對其生命活動進行抑制。微生物與抗菌材料之間的關(guān)系等同于環(huán)境與微生物的關(guān)系，材料抗菌性能主要是指材料會將微生物所具有的毒性化解，使被凈化的介質(zhì)向著更好的方向發(fā)展。無機抗菌材料抗菌機理主要體現(xiàn)在以下幾方面內(nèi)容上：1）破壞細胞膜。破壞細胞膜主要是指材料利用其內(nèi)部各種因素的相互作用破壞微生物的細胞膜，從而將細菌殺死。2）對蛋白質(zhì)合成進行抑制。該過程主要是指材料能夠改變微生物蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)或者是阻礙某一環(huán)節(jié)進行，以此來阻止和破壞蛋白質(zhì)合成，從而使微生物無法生長直至死亡為止。3）對細胞壁合成進行干擾。該過程主要是指通過對四肽交聯(lián)與細胞壁的連接進行抑制，使細胞壁不再受到保護，從而達到干擾細胞壁合成的目的，直至微生物死亡為止。4）對核酸的合成進行干擾。該過程主要是指對微生物遺傳信息傳遞和復(fù)制進行抑制，即對DNA轉(zhuǎn)錄mRNA和RAN與DNA合成進行抑制，從而使微生物無法正常生長繁殖。以上四點機理是無機抗菌材料起抗菌作用的主要途徑。

2無機非金屬材料的抗菌性能

2.1活性氧抗菌性能

在光照的作用下，無機材料與空氣或者是水進行充分接觸，在接觸之后會發(fā)生氧化反應(yīng)，生成活性氧?；钚匝醯酿B(yǎng)氧化還原功效非常強烈。微生物細胞膜的構(gòu)成成分主要是磷脂，廣泛分布于細胞膜的表面，使之形成一個雙分子磷脂層。在此過程中脂肪酸烴鏈不飽和度和長短都會嚴(yán)重影響細胞膜的功能。在應(yīng)用無機抗菌材料過程中，當(dāng)有微生物或者是細菌接近無機抗菌材料表面時，在無機抗菌材料周圍所產(chǎn)生的OH-和O-等自由基團會自動對細菌或者是微生物的細胞膜進行攻擊，從而殺死微生物，起到抗菌效果。例如：應(yīng)用半導(dǎo)體光催化非金屬材料過程中，其最典型的半導(dǎo)體材料有氧化鋅和二氧化鈦。在紫外線照射的情況下，與有機物質(zhì)進行反應(yīng)，可生成大量OH-和O-等自由基團。介質(zhì)中OH-和O-的氧化還原能力非常強，在空氣與水的作用下，破壞微生物的細胞膜。細胞膜內(nèi)物質(zhì)的變化情況為：1）蛋白質(zhì)內(nèi)部的二級結(jié)構(gòu)被強行改變，在改變二級結(jié)構(gòu)過程中，α-螺旋含量也會隨之改變，而且被強行改變的二級結(jié)構(gòu)損傷是不可逆轉(zhuǎn)的，從而影響微生物的生長。2）碳氧雙鍵IR峰值會變得越來越強，在極性區(qū)域中，碳氧雙鍵越來越多，與其他區(qū)域相比明顯增多。但是從整體方面考慮，碳氧雙鍵的整體數(shù)量越來越少，碳氫鏈所具有的不飽和度越來越低，致使甘基油骨架取向發(fā)生很大的變化，從而影響細胞膜的功能。

2.2離子緩釋殺菌性能

離子緩釋殺菌主要是指在應(yīng)用無機抗菌材料過程中，抗菌材料會主動釋放出一些金屬離子，這些離子在高氧化狀態(tài)下，具有非常強的氧化還原功能。即使這些離子處于濃度非常低的狀態(tài)下，它們也能夠吸引細菌體和微生物的酶蛋白疏基或者是破壞細菌體和微生物體的細胞膜。這些功能相互作用、相互結(jié)合，使微生物細胞酶的活性大幅度降低，從而形成一定的抗菌性能。例如：由于金屬離子能夠抑制病原體和殺菌，因此，常用含金屬離子的非金屬材料對介質(zhì)進行緩釋殺菌，而金屬殺菌活性最好的便是銀離子。使用含銀離子非金屬材料過程中，在高氧化狀態(tài)，銀離子會與微生物相互作用。而銀離子在殺菌過程中與殺菌時間和離子濃度是密切相關(guān)的。如作用時間為1h時，銀離子在大腸菌的最小殺菌濃度為0.1μg/mL，在黃色葡萄球菌中的最小殺菌濃度為0.5μg/mL，在黑色葡萄球菌中的最小殺菌濃度為10μg/mL；作用時間為6h時，銀離子在大腸菌的最小殺菌濃度為0.05μg/mL，在黃色葡萄球菌中的最小殺菌濃度為0.05μg/mL，在黑色葡萄球菌中的最小殺菌濃度為0.5μg/mL；作用時間為24h時，銀離子在大腸菌的最小殺菌濃度為0.05μg/mL，在黃色葡萄球菌中的最小殺菌濃度為0.05μg/mL，在黑色葡萄球菌中的最小殺菌濃度為0.5μg/mL。由此可見，含金屬離子抗菌材料的離子緩釋殺菌性能的應(yīng)用具有顯著的效用。

2.3凈化性能

凈化性能是抗菌材料中最重要的性能之一。由于有些抗菌材料只能將細菌殺死，卻不能對細菌殘骸進行凈化。因此，利用合適的抗菌材料可以起到有效的凈化作用。例如：將載銀活性炭應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中，可以起到非?？捎^的抗菌作用。在創(chuàng)口上利用含有載銀活性炭的紗布時，載銀活性炭通過與細菌和微生物體進行接觸，在極短的時間內(nèi)將載銀活性炭的抑菌作用觸發(fā)，利用其中釋放出來的銀離子進行氧化還原反應(yīng)，破壞微生物或者是細菌的細胞膜。然后利用載銀活性炭的吸附作用將創(chuàng)口死亡的膿液和細菌吸附干凈，同時形成一個隔離膜，防止創(chuàng)口二次感染，從而消除炎癥。

結(jié)論：

綜上所述，合理應(yīng)用非金屬抗菌性能對生態(tài)環(huán)境保護和人類健康發(fā)展有著非常大的現(xiàn)實意義。經(jīng)過上文分析可得，基于無機抗菌材料的應(yīng)用機理，可以將材料抗菌性能細化為三類，這三種抗菌性能是無機抗菌材料始終保持良好殺菌效果的重要保障。

參考文獻

[1]黃希.關(guān)于無機非金屬材料抗菌性能的探究[J].福建建材，2017（05）：26-27.

[2]戴曉云.無機非金屬材料的抗菌性能研究[J].輕工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014（03）：79-80.

（作者單位：淮安市建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司）