1、無 機 抗 菌 材 料學生姓名： 施 璠 系 別： 化學與制藥工程學院 班 級： 化學 0802 學 號： 08230229 指導教師： 任 紅 無機抗菌材料摘要：近年來，無機抗菌材料獲得了異常迅猛的發展和日益廣泛的應用，在保護人類的生存環境、提高人們的健康水平中發揮著越來越重要的作用。抗菌材料一般是通過一定工藝將抗菌劑添加到基體材料中制備而成的具有殺滅和抑制微生物生長的功能材料，其主要作用是抑制材料和制品表面微生物繁殖和滋生蔓延，切斷有害微生物傳播源。關鍵字：無機抗菌材料 抗菌添加劑 微生物 傳播源初期產業化的無機抗菌劑主要采用物理吸附或離子交換方法，將銀、銅、鋅等金屬離子附載于多孔材料微孔

2、內，利用金屬離子的抗菌能力，通過緩釋作用達到長效抑菌的目的。近年來，又出現了納米銀、氧化鋅和光催化材料等無機抗菌劑。通常把無機抗菌劑及以其為功能添加劑制備的各種具有抗菌功能的復合材料統稱為無機抗菌材料。    我國自20世紀90年代開始研究開發塑料用無機抗菌劑材料，并取得了快速發展。1998年我國抗菌劑的產量才有50t，銷售額400萬元，抗菌制品銷售額70億元；到2004年，我國無機抗菌材料及制品產值已超過1000億元。這樣的發展速度，顯示出這類產品、這一行業強大的市場需求。目前，無機抗菌材料在家用電器、建筑材料、裝飾材料、纖維與紡織品、日用品、衛生用品

3、、食品包裝等行業中都得到成功應用。關于金屬離子類抗菌材料的作用機理，目前主要有兩種假說，即離子緩釋抗菌機理和活性氧抗菌機理。金屬離子緩釋抗菌機理的基本思想是在使用過程中，抗菌活性離子緩慢釋放，靠金屬離子活性破壞細菌細胞膜或與細菌酶蛋白的巰基等基團結合，破壞酶的活性，從而發揮抗菌作用。由于金屬離子緩慢釋放，所以載銀無機抗菌劑可發揮持久的抗菌效果。活性氧抗菌機理認為，在光的作用下，Ag+和水或空氣作用，生成具有高活性（強氧化性或還原性）的活性氧O2和·OH，破壞微生物結構和活性。A. Amanatido用實驗初步證實ACF(Ag)能產生·O2和H2O2，并推斷可能產生·

4、;OH。而Y.Inoue等的研究則認為，Ag+需要光照和溶解氧才能產生抗菌活性。最近的研究工作通過電化學方法控制銀的氧化狀態，當Ag+變成Ag時，沒有抗菌活性；而當Ag變成Ag+時，又出現抗菌活性。所以，認為抗菌活性是由氧化作用而不是由還原作用引起的。另一方面，溶解氧在銀的氧化態時會減少，通過細胞染色方法測定載銀沸石溶液，已檢測到氧分子還原作用的產物是活性氧·O2。所以，認為活性氧是載銀沸石的抗菌活性中心。    我國無機抗菌材料發展的一個顯著特點是著名企業和名牌產品的快速跟進和強勢介入，有力地推動了該產品和相關行業的發展。海爾集團是最早將無機

5、抗菌材料用于生產抗菌家電的大型名牌企業。緊接著，一大批行業的龍頭和骨干知名企業提出了研制抗菌產品的要求，并很快推向市場。以中科院理化所作為技術后盾的海爾科化公司先后對多種多孔載體類銀離子抗菌劑、銀鋅復合抗菌劑和納米抗菌劑進行了研究。西南交通大學從20世紀90年代開始開展四針狀ZnO晶須（T-ZnOw）制備和功能控制研究，發明了具有自主知識產權的T-ZnOw抗菌材料制備技術，獲得多項國家發明專利，并申請歐洲專利，通過四川省成果鑒定，達到國際先進水平，并成功實現產業化。中科院金屬所從1999年起開展抗菌不銹鋼及其結構控制的研究，取得了具有自主知識產權的鐵素體和奧氏體兩種類型的抗菌不銹鋼，通過成果鑒

6、定，達到國際同類產品的先進水平。    國內對于無機抗菌材料的研究是從多孔材料載銀體系開始的，在解決銀離子抗菌材料變色方面，先后有十多家單位都作過相關基礎研究工作。例如，將載銀或鋅沸石復合抗菌劑通過一定的表面包覆處理后，顏色穩定性可以得到提高；通過添加顏色穩定劑和制備工藝過程的嚴格控制，所制備的載銀磷酸鋯型抗菌劑顏色比較穩定。    西南交通大學周祚萬教授領導的課題組先后提出并建立了氧化鋅晶須抗菌材料制備控制技術，提出了氧化鋅晶須原位共生和固溶摻雜的基本原理和方法，并對摻雜前后的能級和發光激子進行了研究，發現并解釋了其中特征

7、發光與抗菌活性之間的關系。在此基礎上，先后研究了結構、形貌、尺寸、摻雜與能級控制及表面狀態等因素對抗菌效果的影響，并對氧化鋅類無機抗菌材料的抗菌活性機理作了初步研究，提出了抗菌活性中心理論的基本框架和學術思路。    中科院金屬所楊柯教授領導的課題組在抗菌不銹鋼的成分設計、冶煉及熱加工、抗菌熱處理、微觀結構與析出相、抗菌持久性等方面都開展了一些研究工作。在透射電鏡下觀察到了抗菌不銹鋼中的富銅析出相（-Cu），并認為其應該是對細菌起到殺滅作用的關鍵材料特征。還利用生物電鏡直接觀察到了大腸桿菌和金黃色葡萄球菌與抗菌不銹鋼接觸后，隨時間從細菌體消瘦到脫水、干癟

8、和死亡過程，這是首次對抗菌不銹鋼殺滅細菌的直接觀察。國外對無機抗菌材料的研究金屬離子抗菌材料    在金屬離子抗菌材料中，綜合考慮安全性、使用性和抗菌效果等因素，能夠被應用的抗菌金屬離子主要有銀、鋅和銅離子。由于銅離子有較深的顏色，鋅離子效果相對較差。所以金屬離子類抗菌劑中以載銀系列抗菌劑的研究最為系統和深入，其主要品種有分子篩載銀、玻璃載銀、氟石載銀、鋁硅酸鹽載銀、磷酸鹽載銀等。    解決載銀無機抗菌材料的變色問題一直是該類抗菌材料研究的重點和難點。控制載體微孔尺寸或使用可與金屬離子形成穩定螯合物的材料可以使銀離子更加穩定而減少變色的機會。S.Ohsumi研究了制備工藝和載銀抗菌劑的顏色穩定性的關系，