关于无机非金属材料的抗菌性能的研究

张骥 杨健

摘 要：随着社会经济的不断发展，人们生活水平也在逐步提高，与此同时，引发的食品质量安全和环境污染等问题越来越严重，而无机抗菌材料以其优越的抗菌性能被人们应用于解决这类问题当中。基于此，本文通过对无机非金属材料的抗菌机理进行分析，从活性氧抗菌性能、离子缓释杀菌性能、净化性能等方面入手，详细的论述了无机非金属材料的抗菌性能。

关键词：无机非金属材料；抗菌性能；活性氧抗菌

前言

具有杀菌和抗菌性能的材料被人们成为抗菌材料，在材料中添加一些抗菌外加剂，那么这种材料被称为抗菌剂。抗菌材料主要包括三大类，分别是有机、天然以及无机等。其中有机材料的应用对人体有着比较大的损害作用，同时有效抗菌时间非常短。对于天然材料来说，大多数隶属于有机材料。而无机材料与前两者相比，具有很大的优势，耐高温且抗菌时间长，具有广阔的应用前景。

1无机非金属材料抗菌机理

在应用非金属材料过程中，其作用主要是指在微生物活动时，材料可以对其生命活动进行抑制。微生物与抗菌材料之间的关系等同于环境与微生物的关系，材料抗菌性能主要是指材料会将微生物所具有的毒性化解，使被净化的介质向着更好的方向发展。无机抗菌材料抗菌机理主要体现在以下几方面内容上：1）破坏细胞膜。破坏细胞膜主要是指材料利用其内部各种因素的相互作用破坏微生物的细胞膜，从而将细菌杀死。2）对蛋白质合成进行抑制。该过程主要是指材料能够改变微生物蛋白质结构或者是阻碍某一环节进行，以此来阻止和破坏蛋白质合成，从而使微生物无法生长直至死亡为止。3）对细胞壁合成进行干扰。该过程主要是指通过对四肽交联与细胞壁的连接进行抑制，使细胞壁不再受到保护，从而达到干扰细胞壁合成的目的，直至微生物死亡为止。4）对核酸的合成进行干扰。该过程主要是指对微生物遗传信息传递和复制进行抑制，即对DNA转录mRNA和RAN与DNA合成进行抑制，从而使微生物无法正常生长繁殖。以上四点机理是无机抗菌材料起抗菌作用的主要途径。

2无机非金属材料的抗菌性能

2.1活性氧抗菌性能

在光照的作用下，无机材料与空气或者是水进行充分接触，在接触之后会发生氧化反应，生成活性氧。活性氧的养氧化还原功效非常强烈。微生物细胞膜的构成成分主要是磷脂，广泛分布于细胞膜的表面，使之形成一个双分子磷脂层。在此过程中脂肪酸烃链不饱和度和长短都会严重影响细胞膜的功能。在应用无机抗菌材料过程中，当有微生物或者是细菌接近无机抗菌材料表面时，在无机抗菌材料周围所产生的OH-和O-等自由基团会自动对细菌或者是微生物的细胞膜进行攻击，从而杀死微生物，起到抗菌效果。例如：应用半导体光催化非金属材料过程中，其最典型的半导体材料有氧化锌和二氧化钛。在紫外线照射的情况下，与有机物质进行反应，可生成大量OH-和O-等自由基团。介质中OH-和O-的氧化还原能力非常强，在空气与水的作用下，破坏微生物的细胞膜。细胞膜内物质的变化情况为：1）蛋白质内部的二级结构被强行改变，在改变二级结构过程中，α-螺旋含量也会随之改变，而且被强行改变的二级结构损伤是不可逆转的，从而影响微生物的生长。2）碳氧双键IR峰值会变得越来越强，在极性区域中，碳氧双键越来越多，与其他区域相比明显增多。但是从整体方面考虑，碳氧双键的整体数量越来越少，碳氢链所具有的不饱和度越来越低，致使甘基油骨架取向发生很大的变化，从而影响细胞膜的功能。

2.2离子缓释杀菌性能

离子缓释杀菌主要是指在应用无机抗菌材料过程中，抗菌材料会主动释放出一些金属离子，这些离子在高氧化状态下，具有非常强的氧化还原功能。即使这些离子处于浓度非常低的状态下，它们也能够吸引细菌体和微生物的酶蛋白疏基或者是破坏细菌体和微生物体的细胞膜。这些功能相互作用、相互结合，使微生物细胞酶的活性大幅度降低，从而形成一定的抗菌性能。例如：由于金属离子能够抑制病原体和杀菌，因此，常用含金属离子的非金属材料对介质进行缓释杀菌，而金属杀菌活性最好的便是银离子。使用含银离子非金属材料过程中，在高氧化状态，银离子会与微生物相互作用。而银离子在杀菌过程中与杀菌时间和离子浓度是密切相关的。如作用时间为1h时，银离子在大肠菌的最小杀菌浓度为0.1μg/mL，在黄色葡萄球菌中的最小杀菌浓度为0.5μg/mL，在黑色葡萄球菌中的最小杀菌浓度为10μg/mL；作用时间为6h时，银离子在大肠菌的最小杀菌浓度为0.05μg/mL，在黄色葡萄球菌中的最小杀菌浓度为0.05μg/mL，在黑色葡萄球菌中的最小杀菌浓度为0.5μg/mL；作用时间为24h时，银离子在大肠菌的最小杀菌浓度为0.05μg/mL，在黄色葡萄球菌中的最小杀菌浓度为0.05μg/mL，在黑色葡萄球菌中的最小杀菌浓度为0.5μg/mL。由此可见，含金屬离子抗菌材料的离子缓释杀菌性能的应用具有显著的效用。

2.3净化性能

净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将细菌杀死，却不能对细菌残骸进行净化。因此，利用合适的抗菌材料可以起到有效的净化作用。例如：将载银活性炭应用于生物医学中，可以起到非常可观的抗菌作用。在创口上利用含有载银活性炭的纱布时，载银活性炭通过与细菌和微生物体进行接触，在极短的时间内将载银活性炭的抑菌作用触发，利用其中释放出来的银离子进行氧化还原反应，破坏微生物或者是细菌的细胞膜。然后利用载银活性炭的吸附作用将创口死亡的脓液和细菌吸附干净，同时形成一个隔离膜，防止创口二次感染，从而消除炎症。

结论：

综上所述，合理应用非金属抗菌性能对生态环境保护和人类健康发展有着非常大的现实意义。经过上文分析可得，基于无机抗菌材料的应用机理，可以将材料抗菌性能细化为三类，这三种抗菌性能是无机抗菌材料始终保持良好杀菌效果的重要保障。

参考文献

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[2]戴晓云.无机非金属材料的抗菌性能研究[J].轻工标准与质量，2014（03）：79-80.

（作者单位：淮安市建筑工程质量检测中心有限公司）