| 抗菌常识专题 |
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作者：佚名 文章来源：本站原创 点击数： 更新时间：2007-1-6 20:56:06  |
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抗菌常识专题 微生物 : 微生物的定义 微生物是一群体形细小、构造简单的微小生物的总称。人眼直接看不见，必须借助于显微镜、电子显微镜放大几十倍、几百倍、几千倍甚至几万倍才能观察到。 微生物一般包括：病毒、类病毒、立克次氏体、细菌、酵母菌、放线菌、真菌、小型藻类和原生动物。 微生物的特点 微生物具有个体微小、结构简单、繁殖迅速、代谢旺盛、种类繁多、分布广泛和容易变异等特点。 微生物与人类的关系 微生物与人类的生产和生活关系非常密切。人类利用微生物的历史已相当久远，在工业、农业、生活等诸多领域利用微生物合成、生产、提取等已占有极重要的地位。例如人们利用有益微生物工业上（发酵等生物技术）酿酒、制酱、冶金、制革、石油脱蜡、生产各种抗菌素和处理工业废水等。医学上利用有益微生物制造广谱抗菌素、合成胰岛素、肝炎疫苗和微生态活菌制剂等。 随着科学技术的进步，人们对环境微生物的研究和认识水平不断提高，在利用有益微生物的同时，也十分警惕致病性微生物的危害。防止致病细菌对人体的侵害是预防传染病发生和流行的关键措施之一。为此，抗菌材料和制品行业应运而生。 与材料及产品腐败、霉变、灾害相关的微生物有：细菌、霉菌（原生性真菌）、酵母菌和放射菌。 细菌(bacterium)和霉菌(mildew): 细菌：用革兰氏染色液染色，阳性菌为紫色，阴性菌为红色；为最为常见的微生物中的一种。 按照细菌的基本形态其可被分为球菌、杆菌和螺旋菌。 致病性细菌：能产生外毒素或死亡崩解后能释放出毒素的细菌，对人或动物有致病性，称为致病性细菌。致病性细菌是重要的病原微生物之一，对人类的危害甚大。 常见的致病性细菌有：大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、沙门氏菌、链球菌。 致病性霉菌：属真菌的一部分，是在培养基上长成绒毛状或棉絮状的菌丝体，是能引起各种产品的材料霉变的真菌。 常见的致病性霉菌有：黄曲霉、构巢曲霉、橘青霉等；常见的污染环境的霉菌有：黑曲霉、出芽短梗霉、宛氏拟青霉及绿色木霉和白色念球菌等。 抗菌的概念: 灭菌(sterilization)：将物体上所有微生物（包括病原菌和非病原菌）的繁殖体和芽孢全部杀灭，叫灭菌。灭菌方法很多，主要有物理的和化学的两大类。应用较多的有高温高压灭菌法和化学药物灭菌法。 消毒（disinfection）：只能杀灭一般病原微生物的方法，叫消毒。消毒通常只对细菌的繁殖体有效，而对芽孢无杀灭作用。具有消毒作用的药物称为消毒剂，。 杀菌：杀死微生物营养体和繁殖体的作用叫做杀菌。 杀菌剂：用以杀灭和/或抑制微生物生长的制剂叫杀菌剂。杀菌剂中的“杀菌”并不一定需要把微生物杀死。大多数的杀菌剂对微生物只起到抑制其生长和增值的效果；效果大小取决于杀菌剂的浓度和杀菌时间。 抑菌：防止或抑制微生物生长繁殖的作用叫做抑菌。 抑菌剂或防腐剂：用于抑菌的药物。 抗菌：抑菌和杀菌作用的总称为抗菌。 抗菌剂：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. 细胞不易产生耐药性。 抗菌性：抑菌和杀菌性能总称为抗菌性。抗菌性好坏主要取决于使用的抗菌剂。抗菌剂对微生物的作用与抗菌剂的浓度以及作用时间的长短有密切关系。许多药物在低浓度时只有抑菌作用，浓度增大或作用时间长时，可呈杀菌作用。 抗菌加工：为具有抗菌效果而进行的加工。 抗菌材料和制品：抗菌材料中的核心成分是抗菌剂。极少数的抗菌剂添加至普通材料中，可制成抗菌材料，再经加工成制品。抗菌材料可以使材料表面的抗菌成分及时通过接触杀菌或抑制在材料表面的细菌的繁殖，进而达到长期卫生、安全的目的。 抗菌制品具有卫生自洁功能。与普通产品相比，可减少许多清洗保洁等繁杂劳动。在医院等特殊场合，可减少环境消毒（如化学药剂消毒或紫外线等物理消毒）和减少交叉感染与传播,而且抗菌长效性可与制品使用寿命同步，一劳永逸，既方便又经济。通常在聚合物中添加一种或几种特定的抗菌剂成分制得具有抗菌功能的制品，如抗菌塑料、抗菌纤维和含有抗菌防霉剂的各种各样用途的制品；或者通过浸渍、喷涂等后处理的方法使制品具有抗菌性，如织物、涂料等；或者在陶瓷烧制前将抗菌剂加入到面釉浆料中，施釉后，进行烧制，使陶瓷材料具有抗菌性。使用化学消毒剂、物理消毒方法等虽然也可以起到暂时的洁净作用，但通过材料的功能化缔造一个长久的卫生环境是科学家们的更高追求。抗菌制品函盖了人们日常生活与工农业生产的各个领域，在家电行业、电信行业、食品行业、汽车行业、日用品、纺织品、化学建材、医药卫生、办公用品、玩具等方面得到广泛应用。 抗菌母粒：为使抗菌剂在抗菌材料中发挥出良好的抗菌性、抗菌长效性，并在使用中性能稳定，制作抗菌塑料和抗菌纤维一般采用母粒化技术。将各种抗菌剂均匀分散在基体树脂中作成浓缩体，即抗菌母粒。以一定量抗菌母粒和相应的树脂粒子掺混后，按照塑料、纤维的加工成型方法，即可制得表面具有抗菌作用（杀菌和抑菌作用）的塑料制件、制品和抗菌纤维。 何谓广谱抗菌性：抗菌材料和制品应对多种微生物都有抗菌效果。如：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、藤黄八叠球菌、紫红红球菌、白色念球菌、绿脓杆菌、黑曲霉、黄曲霉、土曲霉、出芽短梗霉、宛氏拟青霉、绳状青霉、绿色木霉、球毛壳、柄帚霉构巢曲霉、桔青霉等有害微生物具有强抑制作用；可有效防止制品微生物老化。 抗菌剂的作用机理 概括地讲抗菌机理一般可分为两大类：一类是破坏菌体的结构，另一类是影响代谢作用和生理活动。 有机抗菌剂 dsf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。 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。 含金属离子的抗菌剂 含金属离子的无机盐或络合物的无机抗菌剂品种最多，用途也最多，产量也最大。其特点是抗菌性和安全性高，耐热性好，抗菌范围广，有效期长。 制法：通过物理吸收或离子交换等方法将无机抗菌成分（各类无机氧化物和无机金属盐类的金属离子）固定在载体上而制成的抗菌剂。 抗菌成分：主要有银、铜、锌及其化合物；其中银及其化合物用得最多。 载体材料：主要有：沸石系、硅胶系、玻璃系、磷酸钙系、磷酸锆系、硅酸盐系、氧化钛系、晶须系等。 抗菌机理：①重金属离子通过与蛋白质的巯基(-SH)反应，破坏细菌的细胞合成酶的活性使细胞丧失分裂繁殖能力而死亡。②金属阴离子与细菌结合，破坏细菌正常代谢，导致微生物死亡或抑制其繁殖。 无机系抗菌材料（剂）研究是20世纪80年代中期才开发成功的新型抗菌制剂。它的盛行是20世纪80年代后期的事情。由此形成了新型无机抗菌剂的开发和抗菌加工技术的革新。由于其独特的优点，现在已成为抗菌剂研究的热点。它代表了抗菌剂的发展方向，有巨大的开发应用潜力和良好的发展前途。 TiO2光催化（或叫光触媒）抗菌剂 TiO2等氧化物半导体，其光催化作用，可应用于利用水产生氢、氧，水处理，除臭、脱臭、氧化除去NOx等大气污染物等，是一种多功能型抗菌剂。其特点是在没有光照射的状态下，不产生抗菌效果，即氧化物光催化剂为了产生活性氧，光照是必不可少的。 作用机理：主要的抗杀菌机理在于TiO2被光照后产生电子空穴对，并与其表面吸附的OH－和O2作用生成羟基自由基和超氧化物阴离子自由基O2－·,这两种自由基均非常活跃，当遇到细菌时直接攻击细菌的细胞，抽取有机物的H原子或攻击其不饱和键，导致细菌蛋白质变异和脂类分解，以此杀灭细菌并使之分解，得到杀菌、防霉、除臭的作用。 积极利用抗菌活性不同于依赖于溶出金属离子的银系抗菌剂的TiO2的特点，开发即使在暗时也有抗菌活性的光催化系抗菌剂是目前人们感兴趣的课题。 金属氧化物抗菌剂 具有抗菌活性的氧化物有氧化镁（MgO）、氧化钙（CaO）、氧化锌（ZnO）和钙制剂，其可在陶瓷、牡蛎、扇具等烧成粉末和天然矿石等中发现。其抗菌机制是细菌因受到外力作用而受伤直至死亡。与抗生物质和抗生剂的作用相似。 具有远红外辐射功能的抗菌剂 这类抗菌剂有Mg-Al-Si-Zr-稀土系（白色）和Mn-Fe-Co-Ni-Cu-Cr系（黑色）等，是一种光热转换功能材料。它从环境种吸收光和热后，以远红外辐射能量形式输出。常温下能发射出2～18微米波长的远红外线，能激活空气和水，产生羟基自由基和活性氧，从而杀死细菌。 复合型抗菌剂: 无机系抗菌剂中的银系抗菌剂，耐温高（550 oC以上），抗菌长效性好（10-15年）。虽然抗菌效果突出，但银成本高而且化学性质活泼，易转变为棕色的氧化银或经紫外线光催化还原成黑色的单质银。这样不仅降低了抗菌性，而且还使白色或浅色制品无法应用。因此，制约了它在更大范围的应用。锌系抗菌剂虽无变色问题，价格便宜，但其抗菌性低，不能满足抗菌要求。国际上，日本经过20多年的研究，在改善银抗菌剂变色问题上取得了长足的进步，使这个问题得到了初步的解决，但成本却高居不下。欧美地区以使用有机抗菌剂为主，使用无机抗菌剂也只是近几年的事。 近十几年来，我国科研人员在跟踪国际无机抗菌剂发展方向上进行了卓有成效的探索。为了使所用抗菌剂能更有效地抑制微生物，使用二种以上的药剂，利用离子交换和多层包覆等技术研制出无机－有机复合型抗菌剂。其特点： a. 克服了药剂效果的极限与范围，使抗菌广谱； b. 克服了微生物对药剂的抗药性； c. 可延长抗菌剂的时效，即延长添加周期； d. 在低浓度的添加下即产生抗菌效果。 e. 具有较大的比表面积，易于与高分子材料进行均匀混合。 国外抗菌剂生产情况 日本在无机抗菌剂的开发和应用中居国际领先地位。主要的生产厂家有：石冢硝子、品川燃料、东亚合成、锺纺、松下、兴亚硝子和大和等公司。欧美地区的抗菌材料主要采用有机抗菌剂。如瑞士的汽巴（Ciba）精化、美国的Microban、Morton、Acros、ARP、Huels、Ferro、Troy等公司。但近来汽巴（Ciba）、杜邦（Dupont）等公司也推出了无机抗菌剂。
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