無(wú)機(jī)金屬類(lèi)抗菌劑抗菌機(jī)理劑及優(yōu)缺點(diǎn)

一、金屬類(lèi)的接觸反應(yīng)論：

以銀離子為例，當(dāng)微量的銀離子到達(dá)微生物的細(xì)胞表面時(shí)，因細(xì)胞膜帶有負(fù)電荷，銀離子能依靠庫(kù)侖力牢固吸附在細(xì)胞膜上，而且銀離子還能進(jìn)一步穿透細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)，并與細(xì)菌中的巰基（－SH）、氨基（－NH2）等含硫、氨的官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，使細(xì)菌的蛋白質(zhì)凝固變性，破壞細(xì)菌細(xì)胞里酶的活性，使細(xì)胞喪失分裂繁殖能力而死亡，最終達(dá)到抗菌。

銀的抗菌作用與自身的化合價(jià)態(tài)有關(guān)，這種能力按下列順序遞減：Ag3+>Ag2+ >Ag+。高價(jià)態(tài)銀的還原勢(shì)極高，并能使體系產(chǎn)生原子氧，具有高效抗菌作用，但制備較難，穩(wěn)定性較差。Ag+可強(qiáng)烈吸引細(xì)菌體內(nèi)酶蛋白質(zhì)，并迅速結(jié)合， 使以此為必須基團(tuán)的酶喪失活性，致使細(xì)菌死亡：當(dāng)菌體被殺滅后，Ag+又游離出來(lái)，與其他菌落接觸， 發(fā)揮新一輪抗菌作用，周而復(fù)始。

鋅離子活性抗菌，鋅離子與細(xì)菌的反應(yīng)與銀離子類(lèi)似。當(dāng)菌體被殺滅后，Zn2+又游離出來(lái)，與其他菌落接觸，進(jìn)行新一輪殺滅。所以，國(guó)外很早就使用了氧化鋅作為抗菌材料和傷口收斂劑，并取得良好效果。

氧化鋅晶須尖端納米活性抗菌：

ZnOw的尖端相當(dāng)部分在納米或更低級(jí)別，其納米活性成份能夠高效殺滅和清除細(xì)菌及其殘骸，同時(shí)還能分解細(xì)菌分泌的毒素，而傳統(tǒng)的銀系抗菌劑無(wú)法消除殘骸和毒素。

具有半導(dǎo)體特性的 ZnOw尖端的納米活性成份能在水分和空氣存在的體系中，自行分解出自由移動(dòng)的電子 (e-)， 同時(shí)留下帶正電的空穴(h+)，逐步產(chǎn)生以下反應(yīng)：

ZnO+hv→e-+h+

e-+02→·O2

h++H2→·OH+H+

產(chǎn)生的帶正電的空隙(h+)具有很強(qiáng)的氧化作用，羥基自由基(·OH)和超氧化物陰離子自由基(·O2)非常活潑，有極強(qiáng)的化學(xué)活性，能與細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物及其分泌的毒素反應(yīng)，從而將細(xì)菌、細(xì)菌殘骸和毒素殺滅、消除。

氧化鋅晶須原子氧抗菌，氧化鋅晶須是一種內(nèi)部載流子可調(diào)的半導(dǎo)體針狀纖維，其晶格巾的原子氧，可破壞絕大多數(shù)細(xì)菌的生物活性和代謝繁殖功能。

二、金屬類(lèi)的催化反應(yīng)理論：

以銀離子為例，在光的作用下，銀離子作為催化活性中心，激活附近水和空氣中的氧，產(chǎn)生羥基自由基(·OH)及活性氧離子（·O2-）,兩種離子具有極強(qiáng)的氧化性能，能短時(shí)間內(nèi)破壞細(xì)菌的繁殖能力，致使細(xì)胞死亡。

三、光催化反應(yīng)理論：

這是半導(dǎo)體類(lèi)抗菌劑的抗菌原理。半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)通常是由一個(gè)充滿電子的低能價(jià)帶和一個(gè)空的高能導(dǎo)帶構(gòu)成。價(jià)帶與導(dǎo)帶之間存在禁帶。當(dāng)能量大于或者等于導(dǎo)體帶隙能的光波輻射到半導(dǎo)體抗菌劑表面時(shí)，處于價(jià)帶的帶電子就會(huì)被激發(fā)，躍遷到導(dǎo)帶，價(jià)帶生成空穴（h＋）從而在半導(dǎo)體表面產(chǎn)生了具有很高活性的空穴／電子對(duì)，并且能與附于表面的H2O和O2反應(yīng)生成活性很強(qiáng)的羥基自由基和活性氧離子，兩種離子都可以使蛋白質(zhì)變性，從而殺滅細(xì)菌。

四、無(wú)機(jī)金屬抗菌劑：

主要是指以銀銅鋅等金屬或其離子，采用物理吸附離子交換方法，附載于多孔材料，利用金屬離子的抗菌能力，通過(guò)緩釋作用達(dá)到長(zhǎng)效抑菌的目的。在眾多金屬離子中，汞、銀、鎘、銅、鋅等均具有較強(qiáng)的抗菌能力，但使用時(shí)安全無(wú)毒的僅限于銀、鋅和銅離子，且銀離子的抗菌能力遠(yuǎn)強(qiáng)于鋅、銅等其他金屬離子。因此，無(wú)機(jī)銀系抗菌劑居于無(wú)機(jī)抗菌劑的主導(dǎo)地位。根據(jù)載體的不同，已開(kāi)發(fā)出不同種類(lèi)的銀系抗菌劑，如：沸石載銀、活性炭載銀、磷酸銅載銀、磷酸鈣載銀、硅膠載銀、磷酸鋯載銀、羥基磷灰石載銀等。

五、主要品種：

銀沸石，銀活性炭，銀硅膠，銀玻璃珠，銀羥基磷灰基抗菌劑，磷酸鈦鹽，銀/鋅復(fù)合

六、優(yōu)點(diǎn)：

耐熱性好(>600℃)，抗菌譜廣，有效抗菌期長(zhǎng)，毒性低，不產(chǎn)生耐藥性，安全性

銀系離子抗菌劑具有抗菌活性高、安全性好(毒性小、無(wú)刺激性、 無(wú)致癌性、無(wú)致畸形等)、耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)。其中， 載銀氟石對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌的MIC(最低抑菌濃度)為62.5μg／kg-250μg／kg，對(duì)酵母類(lèi)的MIC為250μg／ kg -500μg／kg，對(duì)真菌類(lèi)的MIC為500μg／kg－1000μg／kg。

七、缺點(diǎn)：

銀系抗菌劑易變色，制造困難，在材料料中使用工藝復(fù)雜；

1、這類(lèi)材料中游離出的銀離子在陽(yáng)光照射下或加熱至一定溫度后很容易被還原成單質(zhì)銀而呈灰色或褐色，影響制品顏色；

2、由于無(wú)機(jī)載體的作用，載銀抗菌劑會(huì)嚴(yán)重影響制品尤其是薄膜類(lèi)塑料制品透光度；

3、由于銀原料貴重稀少，致使銀系抗菌劑成本一直居高不下；

4、抗真菌和霉菌效果較差。