抗菌材料是一類新型功能材料,具有抑菌和殺菌性能。在通用材料中,如塑料、合成纖維、陶瓷等,添加一種或幾種特定的抗菌劑,復合后可獲得抗菌功能材料??咕牧霞夹g(shù)的應用使普通材料升級為抗菌材料,即抗菌塑料、抗菌纖維、抗菌陶瓷等??咕牧现械目咕鷦┏煞志哂薪佑|殺菌或抑制材料表面的微生物繁殖的功能,用這些抗菌材料制成的各種制品可減少細菌交叉感染的機會,從而達到長期衛(wèi)生、安全的目的。采用抗菌加工技術(shù)是為了避免制品在運輸、儲存、銷售、使用等環(huán)節(jié)中,因受到二次污染,繼而造成的對使用者健康的危害??咕破返膽锰峁┝艘环N防止微生物危害的“一勞永逸”的解決方案??咕鷦┑目咕硎峭ㄟ^以下幾種途徑與發(fā)生接觸的細菌作用,從而達到抑制細菌生長,進而殺死細菌的效果。
(1)金屬離子接觸反應
這是無機抗菌劑.普遍的抗菌作用機理。金屬離子帶有正電荷,當微量金屬離子接觸到微生物的細胞膜時,與帶負電荷的細胞膜發(fā)生庫侖吸引,使兩者牢固結(jié)合,金屬離子穿透細胞膜進入細菌內(nèi)與細菌體內(nèi)蛋白質(zhì)上的巰基、氨基等發(fā)生反應。細胞合成酶的活性中心由含巰基、氨基、羥基等功能基團組成,與金屬離子結(jié)合后該蛋白質(zhì)活性中心的結(jié)構(gòu)被破壞,造成微生物死亡或喪失分裂增殖能力。例如,銀離子與蛋白質(zhì)巰基的結(jié)合破壞了微生物的電子傳輸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和物質(zhì)傳輸系統(tǒng)。常見金屬離子殺滅、抑制病原菌的活性順序為: Ag+>Hg2+>Cu2+>Cd2+>Cr3+>Ni2+>Pb2+>Co4+>Zn2+>Fe3+。Ag+的抗菌性高,是Zn2+的1000倍,是Cu2+的200倍。
(2)催化激活機理
有些微量的金屬元素,能起到催化活性中心的作用,如銀、鈦、鋅。該活性中心能吸收環(huán)境的能量,如紫外光,激活空氣或水中的氧,產(chǎn)生羥自由基(·OH)和活性氧離子(O2-)。它們能氧化或使細菌細胞中的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、糖苷等發(fā)生反應,破壞其正常結(jié)構(gòu),從而使其死亡或喪失增殖能力。
(3)陽離子固定機理
細菌由細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核構(gòu)成,細胞壁和細胞膜由磷脂雙分子層組成,在中性條件下帶負電荷。帶負電荷的細菌會被抗菌材料上的陽離子(如有機季胺鹽基團)所吸引,束縛細菌的活動自由,抑制其呼吸機能,即發(fā)生“接觸死亡”。另外,細菌在電場引力的作用下,細胞壁和細胞膜上的負電荷分布不均勻造成變形,發(fā)生物理性破裂,使細胞的內(nèi)容物如水、蛋白質(zhì)等滲出體外,發(fā)生“溶菌”現(xiàn)象而死亡。
(4)細胞內(nèi)容物、酶、蛋白質(zhì)、核酸損壞機理
許多有機抗菌劑屬于這種抗菌作用機理,如對細胞器的作用、對蛋白質(zhì)和核酸等結(jié)構(gòu)物質(zhì)的作用、對酶體系的作用(酶形成、酶活性)、對呼吸作用的影響(糖酵解、電子傳遞系統(tǒng)、氧化磷酸化等過程)、對有絲分裂的影響。 從長遠預防疾病的角度來看,社會公眾選擇和使用抗菌制品,是一種防患于未然的有效途徑??咕a(chǎn)品的使用,將減少人們的患病機會,減少醫(yī)藥支出,提升消費者的生活質(zhì)量。