銀系抗菌材料的應(yīng)用研究進(jìn)展

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1、銀系抗菌材料的應(yīng)用研究進(jìn)展【摘要】本文介紹了銀系抗菌材料的種類和抗菌機(jī)制，著重介紹了銀系抗菌材料在建材、醫(yī)療、紡織及家電等行業(yè)的應(yīng)用研究進(jìn)展和對未來銀系抗菌材料的展望?！娟P(guān)鍵詞】納米銀；銀系抗菌材料；應(yīng)用目前，有研究表明，80%家庭廚房中使用的抹布帶有多種危害健康的病菌，14%的廚房水龍頭上附著大量大腸桿菌,美國疾控中心衛(wèi)生保健委員會對美國35個(gè)家庭里的30個(gè)地方進(jìn)行擦拭細(xì)菌檢查，計(jì)算每平方英寸的細(xì)菌數(shù)量，結(jié)果馬桶上有320萬個(gè)細(xì)菌，浴缸（排水管附近）有12萬個(gè)細(xì)菌,浴室水龍頭把手有6267個(gè)細(xì)菌

2、［1］。人們健康受到各種細(xì)菌病毒的威脅，因此，抗菌材料的開發(fā)和應(yīng)用顯得尤為重要。1銀系抗菌材料抗菌材料主要有三類：天然抗菌材料，有機(jī)抗菌材料和無機(jī)抗菌材料。天然抗菌劑雖然抗菌效果較好，而且對環(huán)境和人體危害較小，但其在150-180°C就開始炭化分解，應(yīng)用范圍窄。有機(jī)類抗菌劑包括多種傳統(tǒng)抗菌殺菌劑如雙孤類、異嗟呢咻酮類、有機(jī)硅季鐵鹽類和酚類等溶出型有機(jī)抗菌劑，殺菌力強(qiáng)、即效好，但存在安全性較差、會產(chǎn)生微生物耐藥性、化學(xué)穩(wěn)定性較差、導(dǎo)致抗菌制品壽命短等不足，另外耐熱性較差，在高溫、高壓和高剪切條件下易

3、分解失效，其分解產(chǎn)物甚至有毒。無機(jī)抗菌殺菌劑具有抑菌持久性、廣譜性、突出的耐熱性（＞600°C）［2］和高度安全性和不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，因而其在建材、醫(yī)療和紡織品等領(lǐng)域應(yīng)用不斷擴(kuò)展。金屬離子抗菌劑是一類重要的無機(jī)抗菌劑，銀離子的抗菌能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于其他抗菌金屬離子，故銀系無機(jī)抗菌劑的應(yīng)用越來越廣泛。目前，國內(nèi)外研究和應(yīng)用最多的銀系抗菌材料，主要有兩大類：一是，納米銀抗菌材料；二是，以不同物質(zhì)為載體的載銀型抗菌材料。1.1納米銀抗菌材料納米銀是指半徑在l-100nm的銀簇，由于納米顆粒具有較大的比表面積

4、，因此納米銀比金屬銀塊有更高的生物活性，納米銀至少對12種多重耐藥的細(xì)菌具有較好的抗菌性,且在較低濃度下仍然顯示出抗菌作用［3］。大量研究證明銀納米顆粒具有廣譜抗菌性，對革蘭陽性、革蘭陰性菌，真菌、假單鞄桿菌及噬菌體都有良好的抑制作用［4］o納米銀顆粒的尺寸和形貌對其抗菌性有顯著影響，JoseRubenMorones［5］等研究了納米銀顆粒對革蘭氏陰性菌的殺菌效果，研究表明納米銀顆粒殺菌與尺寸相關(guān)，l-10nm的納米銀顆粒與細(xì)菌可直接相互作用，殺菌效果較好。有關(guān)納米銀抗菌機(jī)制，Dibro［6］等認(rèn)

5、為納米銀的作用方式與銀離子相似，但它們的有效濃度不同，納米銀是在納摩爾水平，而銀離子是在微摩爾水平。納米銀顆粒獨(dú)特的小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)可以輕易地進(jìn)入病原體，與細(xì)菌體中酶蛋白中的蔬基-SH迅速結(jié)合，一些以硫基-SH為必要基團(tuán)的酶便失去活性使病菌不能代謝而死亡。此外，還有學(xué)者認(rèn)為活性氧自由基是納米銀顆?？咕牧硪粰C(jī)制。自由基是帶有不成對電子的分子、原子或離子，一般均顯示極活潑的化學(xué)性質(zhì)。在有氧環(huán)境的光催化作用下，銀納米顆?？梢孕纬杉{米氧化銀進(jìn)而激活水或空氣中的氧，催化形成活性氧離子及餐基自由基，與細(xì)

6、菌發(fā)生氧化反應(yīng)，使磷酸二酯鍵斷裂，束縛DNA分子中的供電子體，抑制DNA的復(fù)制，起到抑制或殺滅細(xì)菌的作用［4］。1.2載銀型抗菌材料載銀型無機(jī)抗菌材料主要是指通過離子交換和物理吸附等作用將銀離子沉淀到無機(jī)材料的表面或介孔材料中制成無機(jī)抗菌劑使其具有抗菌作用，常見的載體有沸石、蒙脫石、可溶性玻璃、釋基磷灰石和磷酸鹽等介孔材料［1］。2銀系抗菌劑的應(yīng)用目前，銀系抗菌材料應(yīng)用十分廣泛，在建材、醫(yī)學(xué)、紡織品和家電等領(lǐng)域均有應(yīng)用。2.1銀系抗菌不銹鋼、陶瓷和涂料等建材目前，國內(nèi)對含銀抗菌不銹鋼的研發(fā)較多，已

7、有許多文獻(xiàn)和專利的報(bào)導(dǎo)，寶鋼通過在不銹鋼的冶煉過程中添加銀銅二元中間合金的方法，得到了使用性能和抗菌性能兼優(yōu)的含銀抗菌不銹鋼［7］。銀系抗菌陶瓷制備一般有兩種方法：一是，將耐高溫載銀抗菌劑添加到陶瓷面層釉料中，經(jīng)施釉和燒結(jié)使抗菌組分均勻分散在釉層表面，國內(nèi)大部分陶瓷企業(yè)生產(chǎn)的抗菌陶瓷均采用此工藝；二是，在陶瓷燒結(jié)后期將含銀抗菌劑漿體通過離子噴射方法噴在陶瓷釉層表面在一定溫度下與釉層融合達(dá)到表面抗菌目的日本INAX公司采用此工藝生產(chǎn)抗菌陶瓷［1］。徐伏秋［8］等人以水熱法一步合成載銀軽基磷灰石抗菌粉

8、體，并將制備的抗菌粉體應(yīng)用于抗菌陶瓷的制備，采用中華人民共和國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T8972002（抗菌陶瓷制品抗菌性能）測定抗菌陶瓷的殺菌率，研究表明選擇4.50%載銀釋基磷灰石作為抗菌粉體，抗菌粉體的摻入量為9wt%時(shí)，陶瓷的抗菌率＞99.9%，滿足JC/T8972002（抗菌陶瓷制品抗菌性能）對抗菌陶瓷抗菌性能的要求。崔天順［9］等人將紅輝沸石經(jīng)過改型處理后，交換上具有抗菌性能的金屬離子Zn2+、Cu2+、Ag+,制備成抗菌沸石。再將抗菌沸石與釉面混合制成具有抗菌性能的抗菌釉面