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无机抗菌剂 抗菌制品及其测试方法 |
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冯乃谦1 严建华1 翟凡2 韦雪清2
传统的有机抗菌剂由于在抗菌谱、耐热耐候性、持效性、使用安全性、细菌耐药性获得方面存在固有局限性，在某些场合其应用受到了限制。作为一种新型的抗菌措施，无机抗菌剂成功地克服了有机抗菌剂的固有局限性，近年来，这类抗菌剂得到了广泛的开发和应用。
一、无机抗菌剂的抗菌机理
无机抗菌剂通过将抗菌成分和无机物载体结合而制得。所采用的抗菌成分主要有银、铜、锌及其化合物。在各种抗菌成分中，以银及其化合物用得最多，载银的无机抗菌剂也研究得最多。无机抗菌剂的抗菌机理具有两种流行解释［1］，其一为Ag+缓释，在其使用过程中抗菌剂缓慢释放出Ag+，破坏细菌的细胞膜或细胞原生质活性酶的的活性，发挥持久的抗菌效果；其二是活性氧抗菌机理，在光照条件下，抗菌剂和水或空气作用，生成具有很强的氧化还原能力的活性氧O-2和OH·，发挥持久抗菌效果。
二、无机抗菌剂
根据材料的种类，无机抗菌剂可分为：沸石抗菌剂、磷酸复盐抗菌剂、膨润土抗菌剂、可溶性玻璃抗菌剂、托勃莫来石抗菌剂和硅胶抗菌剂。衡量其抗菌性能的指标有最小抑制浓度（MIC)、最小杀菌浓度（MBC)等。
1.沸石抗菌剂：沸石是一类具有很强阳离子交换能力的无机固体材料，通过交换将Ag+结合到其结构中而制得沸石抗菌剂，沸石抗菌剂缓释Ag+或产生活性氧而具有抗菌作用。Yoshinari T等［2］利用离子交换的方法制得载银25 g/kg的沸石抗菌剂，抗菌试验表明，它对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度分别为0.062 5 g/L和0.125 g/L。由不同沸石制成的银型抗菌剂具有不同的抗菌机理，Hiyama K等［3］的研究表明，Y型沸石通过产生活性氧抗菌, 而A型沸石则通过银离子缓释而抗菌。
2.磷酸复盐抗菌剂：磷酸复盐抗菌剂有磷酸钛盐抗菌剂［4］和磷酸锆盐抗菌剂［5］。磷酸钛盐抗菌剂用多孔微晶玻璃的方法制得，通过多孔微晶玻璃首先制得Li1.4Ti1.6Al0.4(PO4)3(简称LATP)粉末，该粉末具有很强的离子交换能力。将LATP和硝酸银溶液进行离子交换，制得含Ag+量为30 g/kg的Ag-LATP抗菌剂。将大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、链球菌分别置于含0.05 g/L Ag-LATP的50 mmol/L，pH=6的磷酸盐缓冲溶液中,置于37℃下经6小时,24小时,48小时，进行抗菌试验，结果表明，6小时后，灭菌率达到100%。磷酸锆盐抗菌剂的通式为AgnHmZr2(PO4)3，通过将磷酸锆粉末以硝酸银溶液离子交换而后1 200℃热处理而制得，其抗菌机理为光触媒作用，在光照条件下对革兰阳性和革兰阴性细菌及霉菌有广谱的抗菌作用。
3.膨润土抗菌剂［6，7］：膨润土是一种具有良好一价阳离子交换性能的层状结构无机矿物（离子交换容量为100 mmol/100 g)。可通过阳离子交换将Ag+引入其层间，使用过程中通过缓释银离子而具有抗菌作用。但由于其层间的Ag+结合较弱，很容易游离出来并还原，抗菌耐久性不好且影响观感，因而实际应用中不直接用硝酸银溶液与膨润土交换，而采用银铵络合离子与膨润土离子交换制备抗菌剂，由此种方法制得的抗菌剂银离子的溶出得到了抑制，其变色性能也得到了改善，具有很好的使用性能。
4.可溶性玻璃抗菌剂［8］：采用磷酸盐、硼酸盐、氧化还原剂和铜盐、银盐制成含CuO 300～500 g/kg、含Ag2O 30～50 g/kg的可溶性玻璃,将其制成粉末状即得到可溶性玻璃抗菌剂,该抗菌剂通过玻璃粉的溶解而缓释Ag+,产生抗菌效果。抗菌试验结果表明，此种抗菌剂对大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、黑霉菌、青霉菌、枯草杆菌等细菌和霉菌均具有良好的抗菌效果。
5.托勃莫来石抗菌剂［9］：托勃莫来石为一种合成硅酸钙材料，将Al引入其晶格取代Si可使其具有一价阳离子交换性能。通过Ag+离子交换得到的托勃莫来石抗菌剂的抗菌测试结果表明：Ag+含量为0.09 mmol/g以上时，10 g/L浓度的该抗菌剂悬浊液在1小时内可100%杀灭大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。
6.硅胶抗菌剂：硅胶具有很大的比表面积, 可通过吸附络合物Nap［Agq(S2O3)］，并利用溶胶-凝胶法在其表面形成SiO2层而制得具有热稳定性和抗菌持久性的抗菌剂［10］；也可通过将硅胶用碱(NaOH,KOH,LiOH), 偏铝酸盐(NaAlO2、KAlO2、LiAlO2)混合溶液处理，在硅胶表面形成薄层的沸石(Y型和A型)结构，而后用含Ag+的溶液处理，赋予其抗菌性能。
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