无机抗菌剂的分类、应用及发展

抗菌材料在公共卫生中的应用在当今社会，公共卫生问题备受关注，人们对于预防疾病传播、保障健康的需求日益增长。

抗菌材料作为一种创新的解决方案，在公共卫生领域发挥着越来越重要的作用。

抗菌材料，顾名思义，是指能够抑制或杀灭微生物生长的材料。

这些微生物包括细菌、真菌、病毒等，它们在日常生活中无处不在，可能引发各种感染和疾病。

抗菌材料的出现，为我们提供了一种主动预防微生物污染的手段。

在医疗领域，抗菌材料的应用至关重要。

医院是各种病原体聚集的地方，患者的免疫力往往较低，容易受到感染。

例如，医院的病床、医疗器械表面如果使用了抗菌材料，可以有效减少细菌的定植和传播。

手术器械采用抗菌涂层，能够降低手术过程中的感染风险。

公共交通工具也是抗菌材料应用的重要场景。

地铁、公交车的扶手、座椅等经常被不同的人接触，容易滋生和传播病菌。

使用抗菌材料制作这些部件，可以减少病菌在乘客之间的传播，保障公众的健康。

学校是人员密集的场所，孩子们的抵抗力相对较弱。

教室里的桌椅、黑板擦、文具等如果具备抗菌性能，能够降低传染病在校园内的流行几率。

特别是在流感高发季节，抗菌材料的作用更加凸显。

抗菌材料在食品加工和储存领域也大有用武之地。

食品包装材料采用抗菌技术，可以延长食品的保质期，减少食品变质和污染的风险。

在厨房用品中，如砧板、刀具等使用抗菌材料，能防止细菌滋生，保障食品安全。

在日常生活中，我们所使用的纺织品也可以融入抗菌材料。

比如内衣、袜子、毛巾等，这些物品经常处于潮湿的环境，容易滋生细菌和真菌。

抗菌纺织品能够有效抑制微生物的生长，保持衣物的清洁和卫生，减少皮肤感染和过敏的发生。

目前，常见的抗菌材料主要包括金属离子类（如银、铜、锌等）、有机抗菌剂（如季铵盐、酚类化合物等）和无机抗菌剂（如二氧化钛、氧化锌等）。

金属离子类抗菌材料通过释放金属离子来破坏微生物的细胞结构和代谢过程，从而达到抗菌的效果。

有机抗菌剂则通过与微生物的细胞膜或细胞内物质相互作用，抑制其生长和繁殖。

细菌性杀菌剂的大哥大-无机铜制剂简析无机铜制剂是结构上不含碳元素的一类杀菌剂，作为多作用位点保护性杀菌剂的一种，自1885 年上市以来已有百年以上的历史，存在形式主要包括氢氧化铜、氧氯化铜、氧化亚铜等，因其具有高效长效广谱、低毒低残留、低成本、低抗性等特性。

但由于无机铜制剂的缺点也非常的明显，其在我国的使用时也饱受诟病：一般不能和其他酸性农药混用，因为大多数无机铜制剂呈强碱性，二者混配后，会发生中和反应，铜制剂无法发挥效果；无机铜制剂的长期连续使用容易引起螨类、蚧壳虫等猖獗发生。

因为铜制剂的杀菌机理是在一定湿度条件下释放出铜离子杀菌，但对螨类害虫无杀伤作用，反而刺激螨类害虫大量产卵；在花期和幼果期使用时容易产生药害。

作用机理无机铜制剂喷洒在植物体表后，以粒子的形式粘附在作物表面，形成一层保护药膜，在空气（或雨水）中，通过 CO2 和 NH3 的作用与铜制剂发生反应，同时呈弱酸性的植物组织以及病原菌代谢产物也与铜制剂发生反应而逐步释放出铜离子，铜离子与病原菌膜表面的钾、钠、氢等阳离子置换，使病原菌细胞膜上蛋白质凝固，同时部分铜离子进入到病原菌细胞内与带-SH、-NH3、-COOH 以及-OH等基团结合，导致蛋白质的错误折叠，改变病菌细胞内的氧化还原状态从而干扰酶的正常功能，损伤蛋白和核酸导致病菌死亡，从而抑制病菌萌发和菌丝发育。

铜离子不是进入到作物体内杀死病原菌，而是在作物体表阻断病原微生物入侵或杀死刚萌发的病原孢子。

它是保护性杀菌剂，不具备内吸性。

虽然有很多的缺点，其优势也非常明显：广谱无机铜制剂是细菌性和真菌性都能预防的保护性杀菌剂，而且是防治细菌性病害的首选药剂，对多数细菌性病害均有突出防效，如高温多雨易发的溃疡病、软腐病等，同时对部分真菌性病害如霜霉病、叶斑病、炭疽病等都有很好的防效。

长效施药后释放出的带正电荷的铜离子粘着性强，能在作物表面形成致密的药膜，从而耐雨水冲刷，持效期长，可在较长时间内阻止病菌侵入。

纺织用抗菌剂的种类、特性及使用方法纺织用抗菌剂可分为天然、有机和无机三大类。

每类抗菌剂各有其优缺点，有机类抗菌剂效果好，品种多，是目前使用最为广泛的一类抗菌剂，但存在耐高温稳定性差等问题，难以用于合成纤维纺丝工艺；天然类抗菌剂通常具有良好的安全性，但其应用范围窄，多数严重影响织物的色光；无机抗菌剂耐热性好，但用于纺织品后整理难以获得耐久的效果，并且大部分品种存在重金属的毒性问题。

1·1 有机抗菌整理剂有机类抗菌整理剂可以分为两大类，即溶出型与非溶出型。

溶出型抗菌整理剂与织物不是以化学方式相结合，因此能通过与水接触被带走，这类抗菌整理常剂主要用于用即弃类纺织品(一次性纺织品)上。

常见的溶出型抗菌剂主要有：醛类、酚类、醇类、某些表面活性剂(如季铵盐类)、有机杂环化合物(如吡唑类、嘧啶类、吡咯类)、有机金属化合物(如有机汞化合物、有机铜化合物、有机锌化合物、有机铅化合物、有机锡化合物以及一些其他有机金属化合物)等。

由于这类抗菌剂一经洗涤便会脱落，所以并不能用于需要多次洗涤、效果持久的纺织品。

非溶出型抗菌整理剂能与织物以化学键结合这种整理剂处理过的织物对于穿着和反复洗涤具有耐久性。

其方法是在纤维上接枝或聚合抗菌剂或在纺丝原液中混入抗菌剂，以达到控制释放活性物质从而获得耐久性的目的。

非溶出型抗菌剂与纤维通过牢固的化学键结合，一方面使药剂不能进入微生物的细胞内，对细胞核(遗传因子)没有影响，不会出现耐药菌；另一方面，抗菌剂还不会被人体的分泌物吸收而进入人体内，对人体和环境具有很高的安全性。

所以除了某些特定用途，非溶出型已经全面取代了溶出型抗菌整理剂。

常用的非溶出型抗菌整理剂主要有：有机硅季铵盐类、二苯醚类、有机氮类、硝基呋喃类、双胍类、氯苯咪唑类等。

1·2 无机抗菌整理剂无机抗菌剂是具有抗菌性的金属离子等无机物及其与无机载体的复合体。

它具有耐热加工性好的优点，可广泛用于塑料、合成纤维、建材、造纸等行业。

纺织材料的抗菌技术及其应用在当今社会，人们对于健康和卫生的关注度日益提高，纺织材料的抗菌性能也逐渐成为研究和应用的热点。

纺织材料广泛应用于服装、床上用品、医疗用品等领域，与人们的日常生活密切相关。

因此，开发有效的抗菌技术，提高纺织材料的抗菌性能，对于保障人们的健康和生活质量具有重要意义。

一、纺织材料中细菌滋生的问题纺织材料由于其多孔性和吸湿性，容易成为细菌滋生的温床。

在日常生活中，人体的汗液、皮脂等分泌物会被纺织材料吸收，为细菌提供了丰富的营养物质。

此外，纺织材料在使用和储存过程中，容易受到外界环境的污染，如空气中的细菌、灰尘等。

这些细菌在适宜的温度和湿度条件下，会迅速繁殖，不仅会产生难闻的气味，还可能导致皮肤感染、过敏等健康问题。

例如，在夏季，人们穿着的棉质衣物容易被汗液浸湿，如果不及时清洗和干燥，就会滋生大量的细菌，导致衣物产生异味，甚至引发皮肤炎症。

在医院等特殊环境中，医疗用纺织品如手术服、床单等如果不具备良好的抗菌性能，就可能会导致交叉感染，危及患者的生命安全。

二、抗菌技术的分类为了解决纺织材料中细菌滋生的问题，科学家们研发了多种抗菌技术，主要包括以下几类：1、天然抗菌剂天然抗菌剂是从天然植物、动物或矿物质中提取的具有抗菌活性的物质。

常见的天然抗菌剂有壳聚糖、艾草提取物、茶多酚等。

这些天然抗菌剂具有良好的生物相容性和安全性，对人体和环境友好。

然而，天然抗菌剂的抗菌效果往往不如合成抗菌剂显著，且稳定性较差，容易受到外界因素的影响。

2、有机合成抗菌剂有机合成抗菌剂是通过化学合成方法制备的具有抗菌活性的有机化合物。

常见的有机合成抗菌剂有季铵盐类、双胍类、酚类等。

这些抗菌剂具有较强的抗菌效果，能够迅速杀灭细菌。

但有机合成抗菌剂可能存在一定的毒性和刺激性，对人体健康和环境有潜在的危害。

3、无机抗菌剂无机抗菌剂是基于无机材料的抗菌剂，如银离子、铜离子、锌离子等金属离子及其化合物，以及纳米二氧化钛、纳米氧化锌等纳米材料。

抗菌剂基本知识抗菌材料中的核心成分是抗菌剂。

抗菌剂是一些细菌、霉菌等微生物高度敏感的化学成分。

极少量的抗菌剂添加至普通材料中，可制成抗菌材料。

抗菌剂可分为有机类、无机类和天然类等。

有机抗菌剂包括多种传统的抗菌杀菌剂，杀菌力强、效果好，来源丰富，但存在安全性较差、容易产生微生物耐药性、耐热性较差、易迁移等不足。

天然抗菌剂耐热性较差，应用范围较窄。

无机抗菌剂具有长效、不产生耐药性等特点，突出的耐热性（＞600~1000℃）使其近年来在塑料、化纤、陶瓷等材料中的应用备受重视。

材料的抗菌功能化技术开发,必须注意材料的配方与材料加工、制品加工、制品使用等生产环节和应用环境相适应。

例如,在有机高分子材料经历200℃以上、高剪切的加工过程中,抗菌添加剂将会发生抗菌活性降低的变化,导致其抗菌作用大幅度下降,因此有必要采用稳定剂来提高抗菌配方与基础树脂的配伍性,以确保材料和制品的抗菌性。

还有,抗菌制成品的使用环境与抗菌持久性有着密切关系。

日常生活中,有些物品经常与水接触(如洗衣机、洗碗机、饮水机的涉水部件、给水管),会加快抗菌部件中抗菌成分的流失和抗菌性能的下降,所以所使用的抗菌材料必须具备耐水性。

另外,近年来业已开发的抗菌剂品种和数量增加较快,使用时要注意选择合适的抗菌剂产品。

抗菌剂的热稳定性、抗菌性(抗菌广谱性及其以最低抑菌浓度MIC值为代表的性能指标)、毒性(以毒理试验结果为代表)、与材料的相容性(以分散性为特征)、制成的抗菌材料的抗菌长效性等方面都是我们选择抗菌剂时需要认真考虑的内容。

除了抗菌剂的性能外,抗菌剂的类型、价格、用量、产品质量稳定性、使用便利性等因素也与抗菌剂和抗菌材料的应用目的(往往在产品品质和成本两个方面反映出来)是十分相关的。

抗菌塑料母粒前景好制造不同的抗菌产品,可用不同的方法添加抗菌剂。

当然,添加后的综合效果也不同以生产塑料抗菌制品为例,可采用抗菌剂、抗菌母粒、抗菌塑料来生产。

由于直接使用抗菌剂的方法会影响塑料制品的外观、导致抗菌效率降低,而使用抗菌塑料生产的加工成本较高,所以这两种方法在国际上已处于落后状态。

I：无机抗菌剂季君晖中国科学院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心，北京，100101摘要本文详细介绍了塑料添加剂的性能要求和无机抗菌剂的发展、种类及各种抗菌剂的抗菌性能。

关键词：无机抗菌剂抗菌性能塑料沉睡在埃及狮身人面像中木乃伊的包裹布可能就是人类有意识地使用的最早的抗菌物品了，当然其所用的植物浸渍液也就成为了人类最早使用的抗菌剂了。

在我国早期也有利用植物浸渍液制成抗菌物品进行抗菌防病的事迹记载。

1935年德国人采用季铵盐处理军服以防止伤口感染，从此揭开了现代抗菌剂研究的序幕[1]。

随着科技的发展和人们生活水平的提高，抗菌剂的应用也逐渐从军用品转变为了民用品而迅速发展起来。

抗菌塑料、抗菌纤维、抗菌陶瓷及抗菌钢铁等抗菌材料均已面市，应用于各领域，深受消费者欢迎。

1 塑料用抗菌剂抗菌剂指能杀灭微生物或抑制微生物的繁殖物质。

塑料用抗菌剂是一类新型的塑料添加剂，即通过添加少量的这类物质即可赋予塑料及其制品长期的抗菌或杀菌的功能。

塑料用抗菌剂不仅需要具有高效、广谱的抗菌性能，还需具有抗菌持续性好，保持抗菌塑料能长期抗菌；无毒无异味，对制品和环境无污染，以免妨碍塑料的应用；同塑料有一定的相容性，配伍好，对塑料制品的性能没有不良影响；颜色稳定性好，在保存和使用过程中不变色；有较高的热稳定性，在塑料挤出和加工过程中不分解、不变质；良好的化学稳定性，耐酸、碱和化学药品；有较低廉的价格，使用后不会大幅度地提高材料的成本[2]。

适用于塑料的抗菌物质很多，主要可分成有机抗菌剂、无机抗菌剂、天然抗菌剂和高分子型抗菌剂等四类。

这四类抗菌剂形态、性能及在塑料中的使用情况各有特点。

2 无机抗菌剂无机抗菌剂是利用银、铜、锌、钛等金属及其离子的杀菌或抑菌能力而制得一类抗菌剂。

人们早就利用了银、铜、锌金属及其化合物具有的杀菌功能，早在4000多年前，印度就用铜壶储水消毒，公元前5世纪的古希腊战士用银器盛水直接饮用[3]。

有关金属离子在临床医学也早有应用，如使用AgNO3溶液或胶态银处理伤口、用硫胺嘧啶银抗真菌、抑制病毒等[4]。

银及银锌复合抗菌剂及其应用李毕忠银及银锌复合抗菌剂及其应用李毕忠北京崇高纳米科技有限公司一、概述抗菌剂是细菌、霉菌等微生物及病毒等病原体高度敏感的化学物质。

通过研制和筛选适当的抗菌剂品种，我们只需将其少量添加于其它通用材料中，经适当加工工艺过程后，便可制成符合特定使用要求的抗菌材料及制品。

无机抗菌剂与有机类、天然类抗菌剂相比，具有安全性高、长效性好等优点，而且尤其是其优异的耐热性（使用加工温度常可经受>600-1000℃高温），使其成为在塑料、化纤、甚至陶瓷等材料中使用的首选抗菌剂。

无机抗菌剂一般含有银、锌、铜等金属离子成分负载在某些无机载体，如沸石、磷酸盐、羟基磷灰石、可溶性玻璃等类型的结构中或表面层间，具有缓释抗菌金属离子的作用，所以有优异的抗菌长效性。

日本从1980年代开始重点投入开发无机抗菌剂，目前在无机抗菌剂的制备和应用中处于国际领先地位。

石冢硝子、品川燃料、东亚合成、钟纺等几大制造商的抗菌剂占有整个日本市场的80％以上。

1999年，日本无机抗菌剂产量为1000吨，销售额约为60亿日元。

1996年抗菌塑料约35000吨，1999年约74,000吨（6000亿日元）。

欧美地区主要沿用有机抗菌剂，但Ciba、Dupont等公司近年来也有无机抗菌剂品种在销售。

无机抗菌剂的主要有效成分为银、铜、锌金属离子，它们的使用安全性有科学评价的结论，已获得美国FDA和EPA的准许，同时也为人类长期实践所检验。

但是，无机抗菌剂的制备技术复杂，产品性能和成本控制难度大。

其中，最为突出的是抗菌性很强的银化学性质活泼，易转变为棕色的氧化银或还原成黑色的单质银，即出现变色，而且银的使用成本高。

所以，国际上始终将解决变色问题和降低成本问题视为无机抗菌剂制备技术的核心和两大难点。

我国科学家从1990年代开始跟踪研究无机抗菌剂和抗菌防霉材料，如西北有色金属研究院、昆明贵金属研究所、中国建筑材料研究院等。

其中，具有代表性的是中国科学院化学研究所及其所属的工程塑料国家工程研究中心，在沸石基银及银锌复合无机抗菌剂的研制和应用中，发挥了学科交叉和“产学研”结合的优势，开发出一种成本适中、耐变色的无机抗菌剂，并获得中国发明专利[1]。

抗菌剂的分类及应用王小娟【摘要】综述了抗菌剂的概念、分类及应用,分析了不同类别抗菌整理剂的抗菌机理及特点,重点分析了抗菌剂在纺织品、塑料上的应用.【期刊名称】《染整技术》【年(卷),期】2018(040)007【总页数】5页(P14-17,21)【关键词】抗菌剂;纺织品;应用【作者】王小娟【作者单位】陕西工业职业技术学院,陕西咸阳 712000【正文语种】中文【中图分类】TS195.2微生物在自然界中的分布极其广泛，为生产、生活带来了很多益处；但也造成不少危害。

由细菌、霉菌和酵母菌等导致的微生物危害，如动植物的病变；另外，饲料、木材、纸张、纺织品、皮革、化妆品、涂料以及某些塑料等营养源在环境条件适宜的情况下会令微生物迅速生长和繁殖，从而破坏材料的物质结构，使其劣化、腐蚀、破坏和变质，致使造成了巨大的经济损失。

因此，抗菌一直是全人类共同关注的课题[1]。

抗菌的方法可以分为物理法、化学法和生物法三类。

物理方法主要通过改变温度、压力、水分含量（干燥），或使用滤菌器、电磁波、电子射线等物理手段杀菌。

化学方法则通过调节pH、利用化学药剂等手段灭菌。

生物方法包括控制营养源、改变材料抗微生物性能及应用抗微生物的生物体，如乳酸菌等。

其中，使用抗菌防腐剂防止微生物生长是迄今采用最广泛的方法。

从古埃及、古巴比仑、古代中国到21世纪的美国，从战国时代的“流赭以涂牛马之病，熏草佩之可以己疠”到1996年日本在全国范围掀起的“抗菌潮”，这些都表明抗菌剂已引起人们的高度重视并被应用于各个领域，以消灭病菌和抑制菌体的滋生[2]。

1 抗菌剂的概念自然界存在的微生物至少在10万种以上，常见的微生物主要是病毒、细菌、真菌等。

根据杀灭微生物种类的不同，抗菌剂通常可分为杀（抗）病毒剂、抗（细）菌剂、杀真菌剂、防霉剂、杀粘液菌剂、杀孢子剂、杀念珠菌剂、灭藻剂等，若按照抗微生物作用程度和方式的不同，则可分为杀菌剂、抑菌剂和治疗剂。

可以直接导致微生物死亡的杀菌剂又称铲除剂、杀灭剂。