银系抗菌材料的应用研究进展

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1、银系抗菌材料的应用研究进展【摘要】本文介绍了银系抗菌材料的种类和抗菌机制，着重介绍了银系抗菌材料在建材、医疗、纺织及家电等行业的应用研究进展和对未来银系抗菌材料的展望。【关键词】纳米银；银系抗菌材料；应用目前，有研究表明，80%家庭厨房中使用的抹布带有多种危害健康的病菌，14%的厨房水龙头上附着大量大肠杆菌,美国疾控中心卫生保健委员会对美国35个家庭里的30个地方进行擦拭细菌检查，计算每平方英寸的细菌数量，结果马桶上有320万个细菌，浴缸（排水管附近）有12万个细菌,浴室水龙头把手有6267个细菌

2、［1］。人们健康受到各种细菌病毒的威胁，因此，抗菌材料的开发和应用显得尤为重要。1银系抗菌材料抗菌材料主要有三类：天然抗菌材料，有机抗菌材料和无机抗菌材料。天然抗菌剂虽然抗菌效果较好，而且对环境和人体危害较小，但其在150-180°C就开始炭化分解，应用范围窄。有机类抗菌剂包括多种传统抗菌杀菌剂如双孤类、异嗟呢咻酮类、有机硅季铁盐类和酚类等溶出型有机抗菌剂，杀菌力强、即效好，但存在安全性较差、会产生微生物耐药性、化学稳定性较差、导致抗菌制品寿命短等不足，另外耐热性较差，在高温、高压和高剪切条件下易

3、分解失效，其分解产物甚至有毒。无机抗菌杀菌剂具有抑菌持久性、广谱性、突出的耐热性（＞600°C）［2］和高度安全性和不产生耐药性等优点，因而其在建材、医疗和纺织品等领域应用不断扩展。金属离子抗菌剂是一类重要的无机抗菌剂，银离子的抗菌能力远远强于其他抗菌金属离子，故银系无机抗菌剂的应用越来越广泛。目前，国内外研究和应用最多的银系抗菌材料，主要有两大类：一是，纳米银抗菌材料；二是，以不同物质为载体的载银型抗菌材料。1.1纳米银抗菌材料纳米银是指半径在l-100nm的银簇，由于纳米颗粒具有较大的比表面积

4、，因此纳米银比金属银块有更高的生物活性，纳米银至少对12种多重耐药的细菌具有较好的抗菌性,且在较低浓度下仍然显示出抗菌作用［3］。大量研究证明银纳米颗粒具有广谱抗菌性，对革兰阳性、革兰阴性菌，真菌、假单鞄杆菌及噬菌体都有良好的抑制作用［4］o纳米银颗粒的尺寸和形貌对其抗菌性有显著影响，JoseRubenMorones［5］等研究了纳米银颗粒对革兰氏阴性菌的杀菌效果，研究表明纳米银颗粒杀菌与尺寸相关，l-10nm的纳米银颗粒与细菌可直接相互作用，杀菌效果较好。有关纳米银抗菌机制，Dibro［6］等认

5、为纳米银的作用方式与银离子相似，但它们的有效浓度不同，纳米银是在纳摩尔水平，而银离子是在微摩尔水平。纳米银颗粒独特的小尺寸效应和表面效应可以轻易地进入病原体，与细菌体中酶蛋白中的蔬基-SH迅速结合，一些以硫基-SH为必要基团的酶便失去活性使病菌不能代谢而死亡。此外，还有学者认为活性氧自由基是纳米银颗粒抗菌的另一机制。自由基是带有不成对电子的分子、原子或离子，一般均显示极活泼的化学性质。在有氧环境的光催化作用下，银纳米颗粒可以形成纳米氧化银进而激活水或空气中的氧，催化形成活性氧离子及餐基自由基，与细

6、菌发生氧化反应，使磷酸二酯键断裂，束缚DNA分子中的供电子体，抑制DNA的复制，起到抑制或杀灭细菌的作用［4］。1.2载银型抗菌材料载银型无机抗菌材料主要是指通过离子交换和物理吸附等作用将银离子沉淀到无机材料的表面或介孔材料中制成无机抗菌剂使其具有抗菌作用，常见的载体有沸石、蒙脱石、可溶性玻璃、释基磷灰石和磷酸盐等介孔材料［1］。2银系抗菌剂的应用目前，银系抗菌材料应用十分广泛，在建材、医学、纺织品和家电等领域均有应用。2.1银系抗菌不锈钢、陶瓷和涂料等建材目前，国内对含银抗菌不锈钢的研发较多，已

7、有许多文献和专利的报导，宝钢通过在不锈钢的冶炼过程中添加银铜二元中间合金的方法，得到了使用性能和抗菌性能兼优的含银抗菌不锈钢［7］。银系抗菌陶瓷制备一般有两种方法：一是，将耐高温载银抗菌剂添加到陶瓷面层釉料中，经施釉和烧结使抗菌组分均匀分散在釉层表面，国内大部分陶瓷企业生产的抗菌陶瓷均采用此工艺；二是，在陶瓷烧结后期将含银抗菌剂浆体通过离子喷射方法喷在陶瓷釉层表面在一定温度下与釉层融合达到表面抗菌目的日本INAX公司采用此工艺生产抗菌陶瓷［1］。徐伏秋［8］等人以水热法一步合成载银軽基磷灰石抗菌粉

8、体，并将制备的抗菌粉体应用于抗菌陶瓷的制备，采用中华人民共和国建材行业标准JC/T8972002（抗菌陶瓷制品抗菌性能）测定抗菌陶瓷的杀菌率，研究表明选择4.50%载银释基磷灰石作为抗菌粉体，抗菌粉体的掺入量为9wt%时，陶瓷的抗菌率＞99.9%，满足JC/T8972002（抗菌陶瓷制品抗菌性能）对抗菌陶瓷抗菌性能的要求。崔天顺［9］等人将红辉沸石经过改型处理后，交换上具有抗菌性能的金属离子Zn2+、Cu2+、Ag+,制备成抗菌沸石。再将抗菌沸石与釉面混合制成具有抗菌性能的抗菌釉面