无机抗菌材料抗菌机理研究进展

无机材料作为抗菌剂进入人们的视野以来,其材料特性与抗菌机理不断得到研究。无机抗菌材料主要分为金属离子型(如Ag、Cu、Zn等)与金属氧化物光催化型(如TiO 2、ZnO等),将其制备成纳米级材料后,其由于比表面积增大,可以更好地吸附于微生物,获得更好的抗菌效果。同时,相比于有机抗菌材料和天然抗菌材料,无机抗菌材料具有毒性低、稳定性高、耐久性好、不容易引起细菌耐药性的优点。然而,近些年对无机抗菌材料抗菌机理的提出与研究缺乏系统的分析和论证,大部分研究人员仅对某一金属型抗菌材料提出该种材料的抗菌机理。银系抗菌材料的抗菌机理是无机抗菌材料中研究较为深入的,一般认为银系抗菌材料释放出Ag+,Ag+吸附于细菌表面,然后击穿细胞膜进入细胞内部与细胞内容物发生反应,最后导致细菌失活。而金属氧化物光催化型(如TiO 2)抗菌材料由于其较宽的光学带隙在光照的条件下可发生光催化反应,从而产生大量如·OH、·O 2-一类的自由基,当这些自由基与细胞接触时,与细胞内有机物反应,导致细菌失活。本文归纳了各种无机材料的抗菌机理研究方式及内容,并对其进行了总结分析,根据抗菌活性物质和作用对象将抗菌机理分为三类:直接接触型、溶出-渗透型和催化氧化型。目前的研究表明,三种抗菌机理往往共同存在,相互交错,对其机理分析仍不透彻,因此建议从分子生物学和基因层面,比如细胞修复、蛋白质转换等方面揭示抗菌机理。

锌-镱无机抗菌材料的抗菌性能研究

采用溶胶-凝胶法制备具有抗菌性能的Zn-Yb白炭黑。通过单因素实验获得该材料的较优制备条件:锌离子浓度为0.7mol/L,稀土元素镱离子浓度为0.007mol/L,反应时间为1h。以大肠杆菌为菌种,采用涂布平板法进行抗菌性能的检测。选用扫描电镜、能谱、BET比表面积、X射线衍射、电感耦合等离子体发射光谱仪和粒径分析等手段对产品进行表征。结果表明:掺杂稀土镱后的抗菌白炭黑结构蓬松,粒径较小,比表面积大且为无定形态,锌离子与镱离子的加入并没有改变载体的结构。抗菌结果表明该材料对大肠杆菌具有较好的抗菌性能,添加镱后抗菌率从71%提升到94%,稀土镱具有良好的协同抗菌能力。

钼系光催化抗菌材料的制备及性能研究

以水玻璃和碳酸氢钠作为硅胶原料,采用溶胶-凝胶法将钼离子负载到硅胶表面以制备钼系抗菌硅胶,通过单因素实验得到了其最佳制备条件。利用XRD、ICP、SEM、EDS、XPS、BET等对材料的晶体结构、离子浓度、表观形貌、负载形式、比表面积等进行了表征。另外,通过平板涂布法对样品的抗菌性能进行了检测;观察不同光源下亚甲基蓝溶液的降解情况,检测了复合材料的光催化效果。结果表明:在未改变硅胶结构形态的基础上成功制备钼系光催化抗菌材料,且在最佳制备条件下对大肠杆菌的杀菌效果可达99%以上;在紫外光持续照射240 min后可以将98%的染料降解,可见光在持续照射360 min后降解率为93.5%。最后,结合表征和检测结果探讨了光催化抗菌机理,证明该材料主要杀菌方式为活性氧杀菌。