有机抗菌剂的抗菌机理

有机氮-卤代胺抗菌剂张新航;耿志刚;常建国;邵晶;陈兆彬【摘要】微生物引起的各种污染给人类生命健康带来了严重威胁.防止微生物,特别是病原性微生物引起的污染及交叉感染成为当今研究的热点.氮-卤代胺类化合物是一种抗菌性能很强的有机抗菌剂,具有高效持久、稳定性好、毒性低、可再生等优点.自氮-卤代胺类化合物被发现以来,研究者们对其设计与合成、抗菌机理、抗菌性能、应用等方面进行了大量研究.系统描述了此类抗菌剂结构及性质,探讨了该类抗菌剂的抗菌机理和毒副作用,详尽介绍了该类物质表征的技术手段,以及该类物质的应用及前景.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)003【总页数】6页(P68-72,79)【关键词】氮-卤代胺;可再生;抗菌高分子材料【作者】张新航;耿志刚;常建国;邵晶;陈兆彬【作者单位】西安长峰机电研究所,西安 710065;西安长峰机电研究所,西安710065;长春理工大学化学与环境工程学院,长春 130022;长春理工大学化学与环境工程学院,长春 130022;中科院长春应用化学研究所高分子复合材料工程实验室,长春 130022【正文语种】中文【中图分类】O621.2目前，微生物引起的各种污染给人类生命健康带来了严重威胁。

如何防止微生物，特别是病原微生物引起的污染及交叉感染成为当今微生物研究的话题。

大家使用的物理方法有温度、粒子射线、电磁波等方法，化学方法为利用化学药品、调节溶液的酸碱度进行了相关抑菌研究。

通过抗菌剂赋予材料抗菌性能是应用较多的有效方法之一。

常用的抗菌剂可分为无机抗菌剂、天然抗菌剂及有机抗菌剂三大类，常用无机抗菌剂，如银等添加量大，易变色［1］；天然抗菌剂加工复杂，溶解性不好，耐热性较差［2］；而有机抗菌剂因其抗菌速度快，易操作等，愈来愈受到人们的重视［3］。

氮-卤代胺作为一类含有一个或多个氮-卤键（N-X）的有机抗菌剂，其稳定性好，低毒，低环境污染，具有广谱高效的抗菌性能，且具有可再生性［4］（式1），近来颇受关注。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(N O .20976068/B060805);作者简介:李淳(1986-),男,硕士,暨南大学生科院高分子化学与物理专业;＊通讯联系人:E -mail :tao nj @jnu .edu .cn .有机高分子抗菌剂的制备及抗菌机理李　淳1,孙　蓉1,曾秋苑2,敖宁建2＊(1.暨南大学化学系,2.暨南大学生物医学工程系,广州　510632) 摘要:综述了有机高分子抗菌剂的研究进展,分别对带有季铵盐、季鏻盐、有机锡、吡啶类、胍盐类、卤代胺类和壳聚糖衍生物类七种抗菌基团的有机高分子抗菌剂的合成及应用等方面作了评述,重点介绍了季铵盐与季鏻盐两种有机高分子抗菌剂的发展情况,对季铵盐和季鏻盐应用于抗菌剂领域的优劣进行了比较。

介绍了近几年发展较快的几种有机高分子抗菌剂的制备方法和抗菌机理,并对高分子抗菌剂的发展趋势做出了展望,指出提高抗菌性能和稳定性将是今后研究的热点。

关键词:高分子抗菌剂;抗菌基团;制备方法;抗菌机理引言为了抑制细菌生长,减少细菌对人类的危害,各种新型的抗菌材料不断涌现出来,尤其在医疗卫生行业,抗菌材料的使用更为广泛。

如何采用简便的方法,制备出具有高抗菌效率的抗菌剂和抗菌材料一直被国内外从事抗菌剂研究的团队所关注。

抗菌剂分为无机抗菌剂和有机抗菌剂两大类,其中有机抗菌剂又分为天然、低分子和高分子有机抗菌剂。

低分子有机抗菌剂的研究已经颇为成熟,主要有季铵盐类、季鏻盐类、双胍类、醇类、酚类、有机金属、吡啶类、咪唑类等[1]。

然而低分子有机抗菌剂存在如下缺点:易挥发、不易加工、化学稳定性差、毒性较大、对环境污染较大、释放难以控制以及时效短[2,3]。

相对低分子有机抗菌剂来说,高分子有机抗菌剂具有性能稳定,不挥发,使用寿命长,易于加工,易于贮存,不会渗入人或动物表皮等优点[1],且通过改变材料表面的物理化学性质,可以从源头上防止细菌生物膜的形成,达到治标先治本,事半功倍的效果[4],因此有机高分子抗菌材料成为了近几年的研究热点。

【抗菌剂起源】抗菌材料的起源从远古时代人们就开始使用，人们发现用银和铜容器留存的水不宜变质，后来皇宫达贵富人吃饭时又习惯使用银筷子，民间又用银制成饰品佩带，我国民间很早就开始认识到银有抗菌作用。

【抗菌剂定义】能够在一定时间内，使某些微生物（细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等）的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。

抗菌剂是一类具有抑菌和杀菌性能的新型助剂。

【抗菌剂特点】抗菌剂应具有以下特点：a. 抗菌能力和广谱抗菌性；b. 特效性，既耐洗涤、耐磨损、寿命长；c. 耐候性：既耐热、耐日照，不宜分解失效；d. 与基材的相容性或可加工性好，既易添加到基材中、不变色、不降低产品使用价值或美感；e. 安全性好，对健康无害，不造成对环境的污染；f. 细胞不易产生耐【银离子抗菌原理】银离子及其化合物的抗菌机理：接触反应抗菌机理：银离子接触反应，造成微生物共有成分破坏或产生功能障碍。

当微量的银离子到达微生物细胞膜时，因后者带负电荷，依靠库仑引力，使两者牢固吸附，银离于穿透细胞壁进入胞内，并与SH基反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡。

银离子还能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。

【抗菌剂分类】抗菌剂一般分为无机类和有机类两大类。

前者以银、锌、铜等为主原料，以无机填料为载体，制成无机抗菌剂，耐高温性能好。

后者以酯类、醇类、酚类为主要原料，耐高温性较低，一般在200℃以下，个别为250℃，杀菌时间短，偶有析出等现象。

一、无机抗菌剂利用银、铜、锌等金属的抗菌能力，通过物理吸附离子交换等方法，将银、铜、锌等金属（或其离子）固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。

水银、镉、铅等金属也具有抗菌能力，但对人体有害；铜、镍、钻等离子带有颜色，将影响产品的美观，锌有一定的抗菌性，但其抗菌强度仅为银离子的 1/1000 。

因此，银离子抗菌剂在无机抗菌剂中占有主导地位。

专选课《新型纺织纤维》大作业姓名学号班级抗菌纤维的抗菌机理、加工方法与未来发展展望摘要目前,对抗菌纤维的研究、开发是一个很活跃的领域。

文章综述了抗菌纤维的研究概况,重点阐述抗菌纤维的抗菌机理和加工方法,对抗菌纤维生态未来进行分析，给出抗菌纤维开发的建议。

关键词：抗菌纤维；抗菌机理；加工方法；未来发展The antibacterial mechanism ,processing methods and futuredevelopment prospect of antibacterial fiberAbstract Nowadays, the study of antibacterial fiber is a very active field. The article summarizes the general research situation of antibacterial fiber,emphasis on antibacterial mechanism and the processing method of antibacterial fiber, analysis the future of antibacterial fiber, and give a recommendation on antibacterial fiber development.Key words Antibacterial fiber; Antibacterial mechanism; Processing method; Future development.在生活中,人们不可避免地接触到各种各样的细菌、真菌等微生物,这些微生物在合适的外界条件下会迅速繁殖,并通过接触等方式传播疾病,影响人们的身体健康和正常的工作、学习和生活。

人的皮肤是一种很好的营养基,而各种各样的纺织品则是这些微生物的优良寄居场所,也是疾病的重要传播源。

有机系抗菌剂有机系抗菌剂的优点是：初始杀菌力强、杀菌即效和抗菌广谱性好，无论是粉状或液态，都能比较容易地分散使用。

加上已开发几十年，技术成熟，价格也相对便宜。

但是它也有诸多致命弱点：如化学稳定性差，不耐热。

遇热、光或水等容易挥发，难以实现长效；在许多高聚物的高温、高压、高剪切加工条件下易分解失效，甚至产生有毒的分解产物。

特别是在塑料中使用时易迁移，导致抗菌寿命短（使用寿命只有2-3年），成本高。

有机系抗菌剂的分类有机系抗菌剂可分为化学合成抗菌剂和天然抗菌剂两大类。

1.化学合成抗菌剂（见下表）：类别主要产品2. 天然抗菌剂：主要来自天然物质的提取物，如壳聚糖由来自于天然贝壳、蟹壳、虾壳、鱼骨及昆虫等动物壳体的非常坚硬的部分，经脱去N-乙酰基获得。

类别主要产品天然抗菌剂的优点是，不属化学制品，完全是从天然食物或植物中提取，或直接使用的，在生产和使用过程中，对人畜或环境一般不产生污染危害，生物相容性好，因而受到青睐。

但其缺点也是明显的：抗菌功能有限，做不到广谱长效。

使用这种抗菌剂后，会使食品、用品产生异味或变色，特别是天然类抗菌剂在150~180℃就开始炭化分解，使应用范围受到极大限制。

有机系抗菌剂的灭菌机理有机抗菌剂因品种繁多，灭菌原理不尽相同。

天然抗菌剂：酸碱性物质是通过其破坏微生物的细胞壁、细胞膜，进而使细胞蛋白质凝固，实现灭菌；各种醇类是使细胞蛋白质变性，干扰细胞代谢，完成灭菌的；脱乙酰壳多糖类天然抗菌剂，其灭菌原理是，本身含有氨基酸，属阳离子，而微生物细胞壁是由酸和磷脂阴离子等组成的。

两者结合后，阻碍微生物的发育和繁殖。

化学合成抗菌剂有的是阻碍微生物细胞的能量代谢，有的是阻碍微生物细胞的蛋白质合成（DNA合成），有的是阻碍微生物细胞壁的合成等。

无机系抗菌剂:无机系抗菌剂可分为4类：1. 含金属离子的抗菌剂；2. TiO2光催化（或叫光触媒）抗菌剂；3. 金属氧化物抗菌剂4. 具有远红外辐射功能的抗菌剂。

天然抗菌剂的杀菌原理研究天然抗菌剂是指从天然植物或动物中提取的具有抗菌活性的物质。

它们在食品工业、医药领域和生活日用品中具有广泛的应用。

近年来，随着人们对化学抗菌剂安全性的关注不断增加，天然抗菌剂得到了更多的重视和研究。

本文将对天然抗菌剂的杀菌原理进行研究，主要包括植物抗菌物质和动物抗菌物质。

天然植物抗菌物质是指从植物中提取的具有杀菌作用的化合物。

植物抗菌物质主要包括鞣酸类、黄酮类、生物碱类、多糖类等，它们通过以下几种机制发挥杀菌作用。

首先是破坏菌体的细胞膜结构。

一些植物抗菌物质能破坏细菌细胞膜的完整性，导致细胞内外物质的交换紊乱，进而引起菌体的死亡。

例如，鞣酸类物质可与细菌膜蛋白结合，改变其结构，导致细菌死亡。

其次是抑制细菌酶和蛋白质的活性。

某些植物抗菌物质能抑制特定的细菌酶活性，阻断其生理代谢过程，从而对细菌产生抑制作用。

同时，它们还可以结合细菌蛋白质，干扰其正常功能，影响其生长和繁殖。

此外，天然植物抗菌物质还可以通过调节细菌细胞内的信号传导通路，从而影响细菌的生长和繁殖。

一些植物抗菌物质可以干扰细菌的代谢途径，使其无法正常获取能量和营养物质，导致菌体死亡。

还有一些植物抗菌物质能影响细菌细胞内的DNA合成和蛋白质合成，抑制细菌的遗传物质复制和基因表达。

与植物抗菌物质相比，动物抗菌物质的研究相对较少。

动物抗菌物质主要包括抗菌肽和抗菌蛋白。

它们通过以下几种机制发挥杀菌作用。

首先是破坏细菌膜的完整性。

动物抗菌肽和蛋白可以与细菌膜上的磷脂类物质相互作用，破坏细菌膜的完整性，导致细胞内外物质的交换紊乱，最终导致细菌死亡。

其次是与细菌DNA或RNA结合，干扰其复制和转录过程。

动物抗菌物质可以与细菌的遗传物质结合，干扰细菌的DNA复制和RNA转录，阻碍细菌的遗传物质的复制和表达，从而抑制细菌的生长和繁殖。

此外，动物抗菌物质还可以通过增强宿主的免疫力发挥抗菌作用。

一些抗菌肽和蛋白可以刺激宿主机体产生相关的免疫因子，促进免疫细胞的活化和杀菌活性的提高，进一步加强对细菌的杀灭作用。

银离子抗菌剂的原理特点和用途银离子抗菌剂是指添加了银离子的化合物，用于杀灭或抑制细菌的生长。

银离子具有非常广泛的抗菌作用，可以有效抵抗细菌、真菌和病毒等微生物的侵害。

本文将简要介绍银离子抗菌剂的原理特点及其应用领域。

银离子抗菌剂的原理银离子可以通过与蛋白质结合，从而抑制细胞的生长和繁殖。

银离子稳定性较好，其电子结构使其与细菌细胞膜上的磷酸基团和硫醇基团结合，破坏了其功能，从而导致了微生物的死亡。

银离子抗菌剂不仅可以杀死细菌和真菌，还可以接触面上的病毒和细菌，从而达到杀灭它们的目的。

银离子抗菌剂的特点银离子抗菌剂有许多特点，使其成为微生物抑制和消灭的有用工具。

•银离子抗菌剂可以杀菌和抑制多种微生物。

•银离子抗菌剂无毒无害，对人类和动物没有伤害。

•银离子抗菌剂的稳定性较好，不受光、温度和湿度等因素的影响。

•银离子抗菌剂的杀菌效果持久，不易产生耐药性。

•银离子抗菌剂可以应用于各种不同的领域，例如医疗、生物科技、环保、民用和军事等。

银离子抗菌剂的用途银离子抗菌剂可以用于许多不同的领域。

医疗领域银离子抗菌剂可作为外科用品、医疗器械、医疗材料、药物等的杀菌剂，可有效预防手术切口感染、敷料性感染、导管感染等。

生物科技领域银离子抗菌剂可以用于制造生物传感器、质谱预处理、DNA测序等过程中的抑菌和消毒。

环保领域银离子抗菌剂可以用作水资源处理、废水处理、空气杀菌、地下水受污染场地等环保领域。

民用领域银离子抗菌剂可以用作皮革、纺织品、塑料制品、电子产品等民用产品的抗菌处理。

军事领域银离子抗菌剂可以用于士兵的抗菌消毒，以及军用水资源处理等方面。

结论银离子抗菌剂的应用非常广泛，随着人们对健康和卫生的重视，其使用范围还会不断扩大。

尽管银离子抗菌剂有诸多优点，但它也有一些潜在的副作用和风险。

因此，在其应用方面还需加强研究，以期发挥其最大的优势。