高分子抗菌剂的发展现状与展望
塑料抗菌剂的应用及发展趋势
塑料抗菌剂的应用及发展趋势抗菌剂是具有抑制和杀菌性能的新型助剂,通常在聚合物材料中添加一种或者几种特定的抗菌剂成份可以制得功能性新材料,如抗菌塑料、抗菌纤维等,其中塑料是抗菌剂应用最广的领域,因此抗菌剂成为倍受关注的新型塑料助剂品种之一。
抗菌剂通常分为无机、有机、天然和高分子四大类。
在国外日本抗菌剂开发与应用居国际领先地位,2003年日本抗菌塑料几乎覆盖通用和工程塑料所有品种,抗菌塑料制品产量超过10万吨/年,其中主要采用无机抗菌剂,主要生产公司有石冢硝子、品川燃料、东亚合成、松下电子等公司;日本已将今后发展的目光投向欧美国际抗菌产品市场,预计海外市场将是国内市场的10倍,他们也极大关注中国抗菌塑料近年来的迅猛发展,纷纷抢滩中国市场。
主要品种及应用研究抗菌剂主要分为无机、有机、天然和高分子四大类,目前我国开发主要是无机抗菌剂,在其他领域也有所研究。
1.无机抗菌剂无机抗菌剂是采用含有抗菌性金属负载在一定载体,通过离子交换、吸附、合金化或者化合而成。
钛系抗菌剂,主要以TiO2这类能被光催化激活的材料为主。
日本在TiO2光催化抗菌材料研究与应用起步较早,目前日本东陶等多家公司开发的含有银离子、铜离子及TiO2光催化抗菌瓷砖和卫生洁具已经大量投放市场。
中国建材研究院采用将纳米TiO2用包覆剂进行处理,有效提高了材料的光催化活性,不仅在紫外线照射时具有较强的杀菌效果,在微光下也具有较强杀菌作用,目前纳米TiO2作为高效抗菌剂,可应用于卫生洁具、水处理、抗菌建材和涂料等方面。
银系抗菌剂,该系列抗菌剂是目前国内使用最多的品种,尤其是解决了银系抗菌剂的颜色稳定方面取得显著成果,根据制备工艺和载体不同,银系抗菌剂包括以下几大主要品种:沸石类抗菌剂,制备该类抗菌剂时,交换工艺控制比较严格,如果金属水溶液浓度过大,会在表面积银颗粒而堵塞沸石孔道,从而影响沸石的抗菌性能和表观性能。
国内海尔科化公司开发了KHFS-ZS系列复合无机抗菌剂和抗菌母粒就属于沸石类银系抗菌剂,应用于家电等材料上,达到良好的抗菌效果。
中国抗菌产业的发展历程与未来趋势
中国抗菌产业的发展历程与未来趋势0 引言中国抗菌产业发展始于上世纪80年代、催生于上世纪90年代末。
目前中国抗菌制品年产销额约800亿元。
抗菌行业从技术开发到初具产业规模,用了10多年时间进入了国际先进行列,这受惠于我国实行改革开放政策。
这是在新材料领域依靠自主创新能力促进传统产业升级的一个范例,国务院副总理回良玉同志称赞这是一个了不起的成就!(回良玉同志给中国抗菌协会2006年第六届抗菌产业发展大会的贺信)随着经济与生活水平的不断提高,人们对自身的健康会越来越重视。
而日常生活中的很多用品都存在有大量微生物,我们天天都会接触的制品上沾污或滋生着的多种致病微生物,每时每刻都在威胁着我们的健康,隐藏着意想不到的危害。
据世界卫生组织(WHO)1998年的统计资料表明,全球每年死亡人数约为5200万人,其中因微生物有关的疾病造成的死亡人数约占33%。
1996年日本发生了原生大肠杆菌O-157食物中毒事件,引起了全世界的恐慌。
预防传染病的一个重要方法就是切断传播的途径。
抗菌产品是抑制细菌生长、阻止细菌繁殖的一种控制措施,可以减少人体受外来微生物活动的侵害,防止物品因微生物生长腐蚀而腐败变质。
随着现代生活对工作、生活环境质量要求的日益提高,人们受健康卫生等现代消费理念的驱动,迫切希望能获得具有抗菌功能的家电、建材、装饰材料、纺织品、服装、厨具、卫生洁具等各类产品。
因此,近年来抗菌功能也成为传统企业向高科技产品转型、提升产品附加值的一个追求目标。
在这种驱动力的作用下,抗菌产业得到了蓬勃发展。
美国沙利文咨询公司最新发表的研究报告称,全球抗菌塑料产业将无限壮大。
1 中国抗菌产业发展历史回顾1998年中国科学院化学研究所(理化技术研究所)的抗菌材料技术和海尔集团家电制造能力联手,首次将抗菌家电推向市场,取得了空前成功,并带动了我国抗菌产品的开发热潮。
经过短短8年的发展,到2006年我国抗菌产业已发展成为年产值超过600亿元的新兴产业。
高分子抗菌塑料的研究进展
抗菌塑料的研究进展1 引言塑料制品是日常生活和工作中最常见、接触最多的物品之一,由于塑料制品在加工和使用过程中易沾染和滋生多种微生物,包括致病细菌,对人们的身体健康造成一定的危害。
随着人们环保意识的提高,越来越重视对健康环境的追求,抗菌塑料应运而生。
抗菌塑料是一类具备抑菌和杀菌性能的新型材料,能保持材料自身的清洁,减少因使用塑料制品而发生的交叉感染。
在欧美一些发达国家,早已在如电话、电梯按钮、电脑键盘、各种电器开关上使用抗菌材料,可以有效地断绝细菌的“污染源”和“传播源”。
我国的抗菌塑料近几年来发展也很迅速,应用领域不断拓宽,到目前抗菌塑料已开始用于大型家电、通讯器材、汽车制造等方面。
2008年,国家技术质量监督检疫总局陆续颁布实施家电抗菌、除菌的一系列标准。
2011年,家电抗菌国家标准的颁布,进一步规范了抗菌塑料在家电行业的应用。
目前,国内对抗菌塑料的需求量为15万吨/年,抗菌聚丙烯在抗菌塑料中占有重要的份额,国内消耗量超过5万吨/年。
与常规的物理和化学消毒方法相比,抗菌塑料的制备一般是通过在树脂中加入一定抗菌剂达到抗菌效果的,所以塑料用抗菌剂不仅需要具有高效、广谱的抗菌性能,抗菌持续性好,保持抗菌塑料能长期抗菌;无毒无异味,对制品和环境无污染;同塑料有相容性,配伍好,对塑料制品的性能没有不良影响;颜色稳定性好,在保存和使用过程中不变色;有良好的化学稳定性,耐酸、碱和化学药品;有较低廉的价格,使用后不会大幅度地提高材料的成本;还必须充分考虑到塑料加工过程中高温、高热、强剪切等苛刻条件对抗菌剂的影响,要求抗菌剂具备高的热稳定性,在塑料挤出和加工过程中不分解、不变质。
目前,抗菌剂主要包括无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂等3大类。
有机类抗菌剂存在毒性差,特别是毒理安全差,化学稳定性差,会使微生物产生耐药性;易迁移耐久性差,特别是耐热差,许多抗菌塑料在加工高温下抗菌成份易分解。
天然类抗菌剂在高温下易炭化分解,应用范围窄,抗菌效果差。
纳米银在高分子材料中的抗菌性能研究
纳米银在高分子材料中的抗菌性能研究摘要:纳米银作为一种强有效的抗菌剂,已被广泛应用于高分子材料中。
本文综述了纳米银在不同高分子材料中的抗菌性能研究,对其应用领域和机制进行了详细探讨。
结果表明,纳米银能够显著提高高分子材料的抗菌性能,可有效对抗多种细菌,并具有长效的抗菌效果。
然而,应用纳米银也面临一些挑战,如环境风险和生物毒性等。
因此,未来的研究需要深入探索纳米银在高分子材料中的抗菌机制,同时关注其环境安全性,以推动其更广泛而安全的应用。
1. 引言随着抗菌耐药性的增加和公共卫生意识的提高,寻找新型高效抗菌材料成为当今研究的热点。
纳米银由于其较大的比表面积和独特的物理化学性质,被广泛认为是一种潜力巨大的抗菌剂。
纳米银的应用领域众多,尤其在高分子材料中的抗菌性能研究引起了广泛关注。
本文旨在总结纳米银在高分子材料中的抗菌性能研究,探讨纳米银在高分子材料中的应用前景。
2. 纳米银的抗菌性能纳米银具有很强的抗菌活性,可以抑制多种细菌的生长,包括耐药菌株。
纳米银通过释放银离子和直接与细菌交互作用的方式表现出抗菌性能。
研究发现,纳米银能够破坏细菌的细胞膜和核酸,干扰其代谢过程,从而导致细菌的死亡。
此外,纳米银还能抑制细菌的生物膜形成,阻断其在高分子材料表面的生长。
3. 纳米银在高分子材料中的应用纳米银在高分子材料中的抗菌应用广泛,包括医疗器械、包装材料、纺织品等领域。
在医疗器械方面,纳米银被用于制备抗菌涂层,可以有效抑制细菌的生长,降低医院内感染的发生率。
在包装材料方面,纳米银被应用于食品包装,可以延长食品的保鲜期并保持其卫生安全。
在纺织品方面,纳米银能够使纤维表面具有抗菌性能,从而防止细菌滋生和异味产生。
4. 纳米银应用中的挑战和安全性问题尽管纳米银在高分子材料中的抗菌性能得到了广泛认可,但也面临一些挑战和安全性问题。
首先,纳米银的环境风险引起了关注,其释放的银离子可能对环境造成潜在影响。
其次,纳米银具有一定的生物毒性,长期暴露可能对人体健康产生潜在危害。
国内外抗菌剂的研究现状及发展趋势_孙洪
工业述评国内外抗菌剂的研究现状及发展趋势X孙洪1,夏英1,X,陈莉2,谭振宇3,孟令懿1(11大连轻工业学院材料系,辽宁大连116034;21大连轻工业学院生物与食品工程学院,辽宁大连116034;31宁波金海雅宝化工有限公司,浙江宁波315614)摘要:综述了国内外有机、无机、复合抗菌剂的种类、抗菌机理、研究现状及前景。
指出复合型抗菌剂的研究与应用必将成为该领域发展的重要方向之一。
关键词:有机抗菌剂;无机抗菌剂;复合抗菌剂;研究现状;发展趋势中图分类号:TQ314124+519文献标示码:A文章编号:1005-5770(2006)09-0001-04Present Situation and Development Trend of Research on AntibacterialAgent at Home and AbroadSUN Hong1,XIA Ying1,CHEN Li2,TAN Zhen-yu3,ME NG Ling-yi1(11Dept1of Mater1Eng,Dalian Institut of Li ght Industry,Dalian116034,China;21College of Bio1&Food T echnology, Dalian Insti tut of Light Industry,Dalian116034,China;31Ningbo Jinhai Albemarle Chemical Eng1Co1,Ltd1,Ningbo315614,China) Abstract:The variety,the mechanism of antibacterial action,the present situation and development trend of the research on organic,inorganic and c ompounding antibacterial agents both at home and abroad are reviewed in this paper1The research and application of compounding antibacterial agent will become one of the most important direction in this field1Keywords:Organic Antibacterial Agent;Inorganic Antibacterial Agent;Compounding Antibacterial Agent;Research Situation;Development Trend随着高分子学科的不断发展,高分子材料及其制品在工业、农业、交通和电子电器等领域得到了广泛应用。
抗菌剂在食品包装上的应用现状和发展趋势
抗菌剂在食品包装上的应用现状和发展趋势摘要:由于食品包装造成的食品安全质量和环境污染问题,仅仅具有力学性能的传统食品包装已经难以满足节能环保、可持续发展的要求,因此,具有多功能特性的新型食品包装材料受到了极大关注。
包装的功能性不仅取决于结构设计,还取决与材料的功能特性。
抗菌剂被广泛应用在食品包装和医疗卫生领域,除了具备传统食品包装特性外,还具有良好的抑菌性,因此具有极大开发应用潜力。
为此,本文根据抗菌剂的分类,综述了抗菌剂在食品包装上的应用现状和发展趋势,为研究绿色环保、安全无害的食品包装提供理论参考。
一、前言食品包装是指按照一定的工艺流程生产的辅助材料和容器,在食品流通过程中起到保护产品、方便储存和促进食品销售的作用。
食品包装根据材料性质可分为金属包装、纸质包装、塑料包装以及玻璃与陶瓷包装。
在这四类中,应用最为广泛的是塑料包装,已经渗透到了人们生活的每个角落,特别是保鲜膜在药品和食品中的应用。
为了满足消费者对药品和食品的包装要求,不仅要求材料具有良好的力学性能,而且需要具备特定的功能性。
然而,包装特性不仅取决于包装结构的设计,还取决于包装材料自身性质。
目前,随着材料学的进步和发展,新型材料赋予了多种功能特性,在医疗卫生和食品包装领域得到了广泛的应用。
与传统材料相比,新型食品包装材料具有更多的优点:制备工艺日渐成熟;电子信息技术将应用于食品包装领域,使食品包装材料更智能化和信息化;单独的金属类、塑料类和纸质类包装材料将被淘汰,取而代之的是功能材料和传统材料有机复合;充分利用海洋和农林资源来制备新型多功能包装材料。
抗菌食品包装是包装材料在生产过程中加入抗菌剂,通过破坏微生物生理结构或抑制代谢作用达到延长食品货架期和保鲜食品作用的包装方式。
当前,市场上的常用的抗菌剂有无机抗菌剂、有机抗菌剂、复合型抗菌剂和天然抗菌剂。
二、抗菌剂在食品包装上的应用现状和发展趋势(一)无机抗菌剂目前,无机抗菌剂具有安全性、持久性和耐热性等优点,在食品包装上得到了广泛应用。
抗菌材料及抗菌剂的研究现状及前景展望
北美是使用抗菌剂最多的地区,占全球总用量的 40%,其抗菌材料主要使用有机抗菌剂。目前北美的 建筑抗菌涂料市场年复合增长率为 5.9%。欧洲的德国、 英国、法国、意大利等是使用抗菌涂料的主要国家,
1 国内外抗菌材料发展现状
1.1 国外抗菌材料发展现状
现代大规模抗菌材料的应用始于第二次世界大
·22·
作 者 简 介 :汪 子 翔 ( 2 0 0 0 - ), 男 , 沈 阳 工 业 大 学 石 油 化 工 学院高分子材料与工程专业本科在读。
抗菌材料是一类具有抑菌或杀菌性能的新型功能 材料。抗菌材料的抗菌性可以通过在高分子材料中添 加适量的抗菌剂,或以其他方式将抗菌基团引入到载 体材料中 [1]。所制备的抗菌材料本身具有抑制、消灭 有害微生物的功能,可以有效的防止有害微生物的滋 生。抗菌剂是一些微生物高度敏感的化学成分,是抗 菌材料的核心成分 [2],目前已经研发并应用的抗菌剂 类 型 有 :无 机 抗 菌 剂、 有 机 抗 菌 剂 和 复 合 型 抗 菌 剂 三 大类,本文主要阐述了目前国内外抗菌材料的发展现 状、抗菌剂的种类及其优缺点、抗菌机理和不同类型 抗菌材料的研究现状及发展趋势。
2024-2025年中国抗菌剂行业市场发展分析及投资战略前景预测报告
抗菌剂是一类化合物,能够杀死或抑制细菌的生长繁殖能力,是临床常用的药物,也是医学领域最重要的一项技术。
近年来,随着新种类抗菌药物的开发和抗菌剂制剂技术的不断提高,抗菌剂市场日益发展,市场前景广阔。
一、抗菌剂市场发展现状
近年来,随着医疗技术的发展,抗菌剂市场得到了蓬勃发展。
数据显示,截至2023年,中国抗菌剂市场规模达到30亿元,并以较快的速度发展。
同时,市场竞争也越来越激烈。
1.市场抗菌剂品种日益完善
近年来,各家抗菌剂厂家加大了研发力度,积极开发新型抗菌剂,以满足市场需求。
市场上的抗菌剂种类也越来越多,且多数均能达到一定的质量和安全要求。
2.售价不断下降
抗菌剂相关厂家不断开发新型抗菌剂,并在不断降低价格的情况下,不断更新推出新品,使抗菌剂的销售价格不断下降,同时保持较高的质量水平。
3.广泛应用
抗菌剂可以用于治疗多种细菌感染,可以提高临床疗效,而且安全性较高,应用范围比较广泛,因此应用越来越广泛,受到广大患者的肯定和支持。
二、抗菌剂市场投资战略
1.加强创新。
国内外抗菌剂的研究现状及发展趋势
各个 领域 中的 推广 和应 用 。
1 有 机 抗 菌 剂
有 机抗 菌剂 的 研 究起 步 较早 ,制 备 工 艺 较 成 熟 , 其 研究 和应 用 主要集 中在 欧美 等 国家 。 目前 普遍 认 为 有 机 抗菌剂 的 杀菌作 用机 理是 :带有 正 电荷 的有 机分 子 链 与细 菌和 霉菌 的细胞 膜表 面 阴离 子 结合 或 与巯 基 反 应 ,从 而破 坏有 害微 生物 细胞 膜 的组 成 ,使 其细 胞 内物 质如 :K 、D A、R A等 泄 漏 ,最 终 导 致 菌 体 N N 死亡 ,从而 起 到抑菌 、杀 菌 的 目的 。 目前 国内外研 制 的有 机 抗菌 剂 可以分 为天 然 和合 成两 类 。
中 图分 类 号 :T 3 4 2 . Q 1 . 59 4 文献 标 示 码 :A 文 章 编 号 : 10 5 7 2 o }9一 O l 4 0 5— 7 0( o 6 o O O 一0
Pr s n iu to nd De e o e e t S t a i n a v l pm e tTr nd o s a c n An i a t r a n e f Re e r h o tb c e i l Ag n t Ho e a r a e t a m nd Ab o d
Ab t a t h ai t sr c :T e v rey,t e me h n s o tb ce a cin, t ep e e tst ain a d d v lp n r n f h c a im fa i a tr la t n i o h r s n iu to n e eo me tte d o t e r s ac n o g n c, io a i d c mp u dn n i a tra g n s b t th me a d a o d a v e d i h e e rh o ra i n r n c a o o n ig a tb ce l a e t oh a o n bra r r iwe n g n i e e t i a e .Th s ac n p lc to fc mp u dng a tb ce a e twilb c me o e o h s mp ra t hs p p r e r e r h a d a p iain o o o n i n ia trl a n l e o n ft e mo t i o t e i g n d rcin i hs f l i to n t i e d. e i K e wo d y r s: Ora i tb ce a e t I o a i t a tra e t C mp u dn g c An i a trl Ag n ; n rn c Ani ce lAg n ; o o n ig Ant a tra e t n i g b i i ce lAg n ; b i Re e r h S t ain; De eo me tTrn s ac iu t o v lp n e d
高分子药物的发展展望
高分子药物的发展展望发表时间:2020-11-26T02:53:02.340Z 来源:《新型城镇化》2020年17期作者:杨亚伟[导读] 高分子材料越来越多的被应用于化工医药领域作为药物的载体 , 这一技术愈来愈受到研究者们的重视 , 并且得到了较好的发展 . 介绍了近年来研究比较广泛的高分子药物载体的应用情况及研究态势, 展望了生物活性药物载体的应用前景.身份证号码:41072819921006XXXX摘要:高分子材料越来越多的被应用于化工医药领域作为药物的载体 , 这一技术愈来愈受到研究者们的重视 , 并且得到了较好的发展 .介绍了近年来研究比较广泛的高分子药物载体的应用情况及研究态势, 展望了生物活性药物载体的应用前景.关键词:高分子药物载体;聚合物;生物活性可控药物释放高分子聚合物分类按降解方式在化学控制药物释放体系中,聚合物基体可在释放环境中降解。
当药物释放完毕后,聚合物基材可以完全降解以至消失,在医学上这种体系不需要手术将基材从体内取出,给病人带来很大的方便。
所谓降解是指大分子主链断裂并导致聚合度降低的过程。
按降解方式高分子聚合物可分为生物降解型和外界触发型。
生物降解型可生物降解聚合物可用作一些半衰期短、稳定性差、易降解及毒副作用大的药物的控释制剂基材,可有效地拓宽给药途径、减少给药次数和给药量、提高药物的生物利用度、最大程度减少药物对全身特别是肝、肾的毒副作用。
可生物降解聚合物作为抗原贮存场所,可增加抗原在体内吸收、运输过程中的稳定性,通过扩散或聚合物降解抗原能在较长时间内缓慢或脉冲释放,单剂接种即能产生与常规多剂免疫相同的效果。
外界触发型随着现代医学及材料科学的快速发展,对生物医学用途的聚合物水凝胶的性能要求也越来越高。
理想的生物医用聚合物水凝胶不但要具备良好的生物相容性和生物降解性,而且还应具有降解时间(速率)可调控、降解产物无毒或低毒性、不会引起炎症和致畸反应等特点。
常规的生物降解,如酯键的水解和酰胺键的酶解等,一般需要很长的时间才能使整块凝胶降解,且其降解速率往往是不可控的。
高分子材料的抗菌性能研究
高分子材料的抗菌性能研究高分子材料的抗菌性能研究摘要:近年来,高分子材料的抗菌性能受到了广泛的关注。
高分子材料具有良好的物理化学性质以及广泛的应用领域,但其抗菌性能受限于其表面容易被微生物附着和生长。
因此,研究高分子材料的抗菌性能已成为当前材料科学领域的热点之一。
本文综述了高分子材料的抗菌机理以及获得抗菌性能的方法,并对其在医疗领域、食品包装领域以及纺织品领域的应用进行了介绍。
1. 引言高分子材料广泛应用于各个领域,包括医疗、食品包装、纺织品等。
然而,高分子材料的表面容易受到微生物的附着和生长,导致细菌滋生以及疾病传播等问题。
因此,提高高分子材料的抗菌性能具有重要的意义。
2. 高分子材料的抗菌机理高分子材料的抗菌性能是通过以下几种机理之一或多个机理的共同作用实现的:生物胞外物质杀菌机理、抑制菌体物质杀菌机理、微孔结构杀菌机理、电离辐射杀菌机理和离子交换杀菌机理。
这些机理通过不同的方式对微生物的细胞膜、细胞壁和核酸等结构进行破坏,从而实现高分子材料的抗菌效果。
3. 高分子材料的抗菌性能改进方法为了提高高分子材料的抗菌性能,可以通过以下几种方法进行改进:添加抗菌物质、表面修饰、导入共价键、改变高分子材料的结构以及复合化改性等。
这些方法可以改变高分子材料的表面性质、化学结构以及增加抗菌物质的释放等,从而实现抗菌效果的提升。
4. 高分子材料在医疗领域的应用高分子材料在医疗领域的应用广泛,例如医用导管、假体、手术器械等。
通过改进高分子材料的抗菌性能,可以有效减少医疗器械在使用过程中的细菌感染风险,提高患者的生活质量。
5. 高分子材料在食品包装领域的应用食品包装材料的抗菌性能对于食品的质量和安全具有重要影响。
高分子材料的抗菌性能可以通过其抑制菌体物质杀菌机理、微孔结构杀菌机理以及离子交换杀菌机理等实现。
通过将抗菌剂掺入食品包装材料中,可以有效延长食品的保鲜期,防止细菌滋生。
6. 高分子材料在纺织品领域的应用纺织品对于人体的舒适度和健康具有重要意义。
高分子抗菌剂的应用
高分子抗菌剂的应用摘要:综述了季铵盐类抗菌剂、季膦盐类抗菌剂、有机锡类抗菌剂、卤代胺类抗菌剂、胍盐类抗菌剂、壳聚糖及其衍生物类抗菌剂等高分子抗菌剂的制备、抗菌性能、抗菌机理及其在各个方面的应用的研究进展,并对这些高分子材料抗菌剂的应用和今后的发展作了展望。
关键词:抗菌剂;抗菌高分子;高分子材料;季铵盐引言高分子抗菌剂也称抗菌高分子,人们根据天然高分子的抗菌机理开始模仿合成具有抗菌性能的高分子。
高分子材料抗菌性能的获得,是通过向其中添加抗菌剂制成复合材料或对高分子材料进行表面处理实现的。
合成高分子抗菌剂可以克服天然抗菌剂耐热性差等缺点,通过熔融共混得到抗菌材料。
抗菌剂指能够在一定时间内,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。
抗菌剂是具有抑菌和杀菌性能的物质或产品。
抗菌剂作用在于影响微生物菌丝的生长、孢子萌发、各种籽实体的形成、细胞的透性、有丝分裂、呼吸作用、细胞膨胀、细胞原生质体的解体和细胞壁受损坏等,使微生物细胞相关的生理、生化反应和代谢活动受到干扰和破坏,杀死或抑制微生物的生长繁殖[1].随着社会快速发展和人们生活水平的提高,越来越多的人发现细菌、霉菌等有害微生物严重危害着人的自身健康、生活质量与居住环境.过去发生的种种事件足以证明有害微生物已经危害到人类生存基地——地球,因此如何防止细菌对人体的危害,加强抗菌知识和扩大应用领域显得极其迫切,并得到了进一步的重视[2]。
抗菌剂包括无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂和高分子抗菌剂等四大类.本文主要讨论高分子抗菌剂的应用及其发展。
正文一、高分子抗菌剂高分子抗菌剂是近些年兴起的抗菌剂品种,目前研究和使用主要集中于高分子季铵盐、季鏻盐等.高分子抗菌剂主要是通过带官能团单体的聚合反应或以接枝的方式在高分子链上引入抗菌官能团而获得抗菌性能的。
高分子抗菌剂由于其高效杀菌、杀菌时效性长等优点,日益受到人们的广泛关注。
抗菌材料的研究现状及发展趋势_乐志文
对各类抗菌剂的作用机理进行了重点阐述 ; 论述了近年来抗菌材料的发展, 指出了未来抗菌材料 研究与发展方向。 关键词: 抗菌材料 中图分类号: TS102 抗菌剂 抗菌机理 研究现状 发展趋势 文献标识码: A 5580 ( 2016 ) 02005809 文章编号: 1008全、 生存环境越来越重视, 这都促进了抗菌材料的 抗菌机理和抗 发展。本文就抗菌剂的种类及特性、 菌材料研究现状进行概括。 , 其是自然界生态系统催化抗菌机理三 而细胞 种。接触反应机理认为金属离子带正电荷 , 膜带负电荷, 两者间存在库仑吸引, 产生微动力效 应, 结果使得金属离子进入微生物体内, 从而与微
[6 ]
。 目前普遍采用的分类方法是
根据抗菌剂化学成分分类, 依据此法可以分为无机 类抗菌剂、 有机低分子类抗菌剂 、 天然产物类抗菌 有机高分子抗菌剂和复合抗菌剂五种 。 剂、 1. 1 无机类抗菌剂 无机抗菌剂主要是利用银、 铜、 锌、 钛、 汞、 铅等 金属及其离子的杀菌或抑菌能力制得的抗菌剂 。
0
前言
微生物是一切难以用肉眼观察到的微小生物
[1 ]
的总称
据估计至少在 10 万种以 部分。微生物种类繁多, 主要包括细菌、 病毒、 真菌和少数藻类等。 在自 上, 然界的微生物中, 大部分对人类是无害的, 一些对 仅仅少许能够导致人类的病 人类还 是 有 益 的, 害
[2 ]
1
抗菌剂种类及特性
抗菌方法主要包括物理和化学方法两大类。
+
目前解决银离子变色问 效期短。经过长期的研究, 题的方法主要是由内部具有空洞的材料来固定金 属离子或使用可以络合金属离子的材料负载等
[2 ]
。
另一类无机抗菌剂是以二氧化钛为代表的具 其特点是耐热性比较高, 必须 有光催化类抗菌剂, 有紫外光照射和有氧气或水存在才能起杀菌作用 。
2023年纳米涂料抗菌剂行业市场发展现状
2023年纳米涂料抗菌剂行业市场发展现状纳米涂料抗菌剂是目前抗菌技术中较为领先的一种,其应用领域非常广泛,包括卫生间、厨房、医疗设备、食品包装、家具等。
纳米涂料抗菌剂的主要优势在于其能够有效抑制细菌生长,从而提高产品安全性,减少疾病传播的风险。
本文将从市场需求、技术进展、产业发展等方面介绍纳米涂料抗菌剂行业的现状和发展。
一、市场需求分析目前,全球范围内对于抗菌技术的需求不断增加,尤其是在一些关注卫生问题的国家和地区,如日本、韩国、新加坡等。
同时,COVID-19疫情的冲击也进一步加速了对抗菌技术的需求,人们对于生活环境的卫生和安全要求越来越高。
抗菌剂在市场上的需求主要源于以下方面:1.医疗设备:医疗设备抗菌是个非常关键的问题,通过使用抗菌剂能够有效避免医疗器械污染。
2.食品包装:抗菌剂能够有效延长食品的保质期,提高食品安全性,深受食品包装行业和消费者的青睐。
3.卫生间和厨房:这些地方往往是细菌滋生的重灾区,使用抗菌剂能够有效减少疾病传播的风险,提高日常生活的品质。
4.纺织品:抗菌剂可以应用于各种纺织品中,如毛巾、床上用品、服装等,可以有效杀灭细菌,保持纺织品清洁卫生。
二、技术进展分析随着人们对于卫生问题的关注度不断提高,纳米涂料抗菌技术逐渐成为抗菌技术的主流。
纳米涂料抗菌剂通常采用金属离子、纳米钛白粉、纳米银等为主要材料,其抑菌效果明显,且不具有副作用。
除此之外,纳米涂料抗菌剂的应用范围也越来越广泛,不仅可以应用于建筑材料和家电产品中,还可以应用于纺织品等,使得细菌在生长和繁殖中受到抑制。
目前,纳米涂料抗菌技术的研究重点主要集中于以下几个方面:1.提高抗菌效果:通过优化抗菌剂的组成和结构,进一步提高杀菌效果,确保使用效果更佳。
2.加强环保性能:目前市面上一些抗菌剂在使用过程中容易对环境产生影响,因此需要针对这些问题进行优化和改进。
3.提高应用范围:通过提高抗菌剂的适用性,扩大其应用范围,进一步满足不同行业和领域的的需求。
2024年复合无机抗菌剂市场分析报告
2024年复合无机抗菌剂市场分析报告1. 简介复合无机抗菌剂是一种新型的抗菌剂,由多种无机材料复合而成。
它具有抗菌性能强、持久、广谱等特点,被广泛应用于医疗、食品加工、城市环境、家居卫生等领域。
本报告将对全球复合无机抗菌剂市场进行深入分析。
2. 市场规模及增长趋势复合无机抗菌剂市场在过去几年经历了快速增长。
根据市场调研数据,全球复合无机抗菌剂市场规模已达到X亿美元,并预计在未来几年内将以X%的年均复合增长率持续增长。
这主要受到全球抗菌需求的增加以及人们健康意识的提高的影响。
3. 市场分析3.1 区域分析复合无机抗菌剂市场在全球范围内分布广泛,主要集中在北美、欧洲、亚洲太平洋和拉丁美洲等地区。
其中,北美地区占据了市场的较大份额,这主要归因于该地区医疗设施的发达和人们对卫生保健的重视。
随着亚洲太平洋地区经济的快速发展,该地区的需求也在快速增长。
3.2 应用领域分析复合无机抗菌剂在医疗、食品加工、城市环境、家居卫生等领域都有广泛的应用。
医疗领域是最大的应用领域之一,这是因为抗菌剂在医院、诊所和其他医疗设施中能有效地减少细菌传播和交叉感染的风险。
此外,食品加工行业对食品安全的要求也促使了复合无机抗菌剂的需求增加。
4. 市场驱动因素4.1 人口增长与老龄化全球人口的持续增长和老龄化趋势是复合无机抗菌剂市场增长的重要驱动因素。
人口增长带来了更大的抗菌需求,而老龄化人口的增加则意味着对抗菌保健产品的增加需求。
4.2 卫生意识提高人们的卫生意识不断提高,对抗菌产品的需求也相应增加。
特别是在医疗和食品领域,人们对卫生问题更加关注,这推动了复合无机抗菌剂市场的发展。
4.3 新兴市场需求增长亚洲太平洋地区等新兴市场经济的迅猛发展,使得其对抗菌剂的需求快速增长。
这些市场的庞大人口基数和不断提高的生活水平,为复合无机抗菌剂的市场提供了巨大潜力。
5. 竞争格局目前,全球复合无机抗菌剂市场竞争格局相对较为分散。
市场上存在许多国内外的厂商和供应商,如BASF、DowDuPont、Lonza Group等。
抗菌材料的研究进展和应用前景
抗菌材料的研究进展和应用前景抗菌材料是一类具有抑制和杀灭细菌、真菌等微生物能力的材料。
它们可以应用于医疗、食品加工、建筑材料、家居用品等不同领域,发挥防止疾病传播、保障健康的作用。
近年来,随着科技的发展和人们对卫生健康的关注度的提高,抗菌材料的研究成果和应用前景受到了越来越多的关注。
本文将对抗菌材料的研究进展和应用前景进行简要介绍。
一、抗菌材料的类型目前,常用的抗菌材料主要包括物理、化学、生物三种类型。
1.物理型抗菌材料。
它们通过物理方法,如过滤、紫外线等手段,在材料表面形成障碍,从而抵御细菌的侵袭。
这类抗菌材料的耐用性较强,适用于一些不易更换的材料,如建筑材料和医疗器械。
但由于物理型抗菌材料在清洁方面存在困难,它的清洁和换新频率等问题需要得到更好的解决。
2.化学型抗菌材料。
它们通过化学合成等方法,使材料表面产生一些具有杀菌、抑菌作用的化学物质,以达到防止细菌繁殖的目的。
化学型抗菌材料具有稳定性好、合成方法多、应用广泛等优点。
但是,它们也存在一些问题,如手术用具等不适宜应用化学型抗菌材料。
3.生物型抗菌材料。
这类抗菌材料常常利用天然的抗菌物质,如酵素、植物提取物等。
相对于其他类型,生物型抗菌材料具有较好的生物相容性和环保性,适用于一些需要高度健康标准的领域,如医疗用品和家居用品等。
但受原材料来源和选取方式的影响,生物型抗菌材料的稳定性和抗菌效果容易受到影响。
二、抗菌材料应用前景抗菌材料具有广泛的应用前景,在医疗、环保、食品加工、工业制造等领域发挥着重要作用。
以下是几个典型的应用场景:1.医疗领域。
抗菌材料可以用于医疗器械、手术室等高卫生标准的场所,能够有效防止交叉感染。
如纳米银抗菌材料,可以应用于各种医疗用品的生产和使用中。
2.家居用品。
随着环保意识的提高,抗菌材料越来越被人们所重视。
无纺布、塑料、木板、玻璃等家居材料均可以应用抗菌技术,达到保护健康、提升家居品质的目的。
3.食品加工。
在食品生产过程中,抗菌材料可以减少细菌的污染,延长食品的保质期,保证食品安全。
高分子抗菌材料发展现状与展望
高分子抗菌材料发展现状与展望师兰;郭金毓;哈日巴拉【摘要】介绍了高分子抗菌剂在国内外的发展现状,并阐述了高分子抗菌剂在各种领域中的应用和机理以及测试方法.同时探讨了高分子抗菌剂发展过程中存在的问题及发展趋势.【期刊名称】《内蒙古民族大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2011(026)001【总页数】4页(P25-28)【关键词】高分子抗菌剂;发展;机理;性能测试方法;发展趋势【作者】师兰;郭金毓;哈日巴拉【作者单位】内蒙古民族大学化学化工学院,内蒙古通辽028043;内蒙古民族大学化学化工学院,内蒙古通辽028043;内蒙古民族大学化学化工学院,内蒙古通辽028043【正文语种】中文【中图分类】TB34抗菌材料就是杀菌和破坏微生物生存的一类材料〔1~3〕.随着社会快速发展和人们生活水平的提高,越来越多的人发现细菌、霉菌等有害微生物严重危害着人的自身健康、生活质量与居住环境.过去发生的种种事件足以证明有害微生物已经危害到人类生存基地——地球,因此如何防止细菌对人体的危害,加强抗菌知识和扩大应用领域显得极其迫切,并得到了进一步的重视.有害微生物会使食品、工业材料、儿童用品腐蚀和变质导致产品的使用寿命缩短,尤其是作为医疗器械、儿童玩具、水净化和传送系统等高分子材料被污染后可产生交叉感染,造成各种严重的后果.抗菌材料是有效防止细菌产生和滋长的最为简单并有效的方法之一〔4~6〕.迄今为止,各种各样的抗菌高分子材料已经被大量合成出来,其中有一些材料受到公众的广泛的认可并被普遍应用于人们日常生活当中.研究者们合成出一类高分子抗菌材料,即在聚合物中直接引入抗菌基团〔7~9〕.这类抗菌高分子可以弥补无机、有机和天然抗菌剂的性能不稳定、易挥发、易渗入人或动物表皮等不足;还可以提高现有抗菌剂的效率、选择性、延长抗菌剂的使用寿命,减少抗菌剂的残留毒性等.综合以上的优势,高分子抗菌材料的应用范围得到了很大程度的扩展,在未来的材料发展与应用领域中占极其重要的地位.近来学术界和产业界有较多的注意力转向这类高分子抗菌材料的研究和开发,并得到各国科学界的关注.国际上以日本、美国、德国和英国为代表的国家从八十年代开始研究抗菌剂.日本为最早研制抗菌剂的国家,有石冢硝子、东亚合成、品川燃料等知名度的公司.日本的抗菌剂生产厂家,除最初的材料厂家之外,化工公司、陶瓷公司、纤维公司、甚至电机等企业纷纷加入.日本最早使用Zeomic抗菌剂制成的抗菌除臭袜和抗菌塑料.由于抗菌效果较好,很快被日本及其它国家广泛使用〔10〕.除了日本,美国在抗菌剂的研制上也有很大进展.杜邦公司推出的注册商标为MicroFree的抗菌粉末AMPs利用独特的核微粒-外壳结构,使抗菌涂层包覆在核微粒外.核微粒增大了抗菌活性组分的表面积,从而减少了填料的用量.AMPs抗菌剂所用核微粒有二氧化钛、硫酸钡、氧化锌.抗菌涂层有抗细菌的银和抗真菌的氧化铜、硅酸锌.这些抗菌剂对于典型的革兰氏阴性菌和阳性菌,以及毛霉目真菌、酵母菌均有抑制杀灭效果.此外,美国的Microban等也是知名抗菌剂品牌〔11〕. 托洛伊公司向市场推出大量商品名为Micropel的塑料抗菌剂.其中,10,10’-氧代双吩恶砒是一种广谱抗菌剂,对抵抗真菌、粉色染色有机体、细菌和水藻都极为有效,广泛应用于软质聚氯乙烯和聚氨酯工业〔12〕.菲柔公司生产的品名为Micro-Chek的抗菌剂,是一种用于聚氯乙烯、聚氨酯和其他聚合物的低毒防霉剂,专门为户外应用而设计,可用于房顶隔膜、门窗凉篷和汽车饰件.该抗菌剂经过了美国环境保护署(EPA)和加拿大卫生部有害生物管理协调局(PMRA)的认证.当今抗菌材料的研究与开发的热点之一就是高分子抗菌材料的合成与应用.高分子抗菌剂的定义是,以共价键的方式使带抗菌基团的前体结合到目标聚合物中而得到的.在有机类抗菌剂中杂环N-卤代胺抗菌剂已被证明是一类强杀菌和灭菌的抗菌剂.研究者们把N-卤代胺的抗菌剂引进到高分子材料中使其具有抗菌性,这样一来进一步扩大了高分子抗菌剂的应用领域.目前,抗菌高分子材料已应用于食品包装、医疗器械、服装、家电等多个领域.小分子抗菌材料存在着相容性和分散性差等缺点,通过细化高分子材料微粒而促进与其它高分子材料的不相容性和分散性等,如今谈到的以纳米微球为核,以带抗菌基团的聚合物为壳的核壳材料解决了以上提到的问题.与小分子抗菌剂比较高分子抗菌剂具有较高的反应活性,而且高效的抵制细菌生长,显示更好的抗菌性,它广泛应用于建材、树脂、纤维、纸张、橡胶、涂料、木材、服装、医疗、水处理、日用品、塑料、食品包装等领域内.按照抗菌基团的不同,目前研究较多的高分子抗菌剂有季铵盐、季磷盐、有机锡、胍盐、壳聚糖及其衍生物等〔13〕.季铵化合物是最常用的抗菌剂.季铵盐高分子抗菌剂杀菌原理为:抗菌剂的抗菌基团与细菌壁相互作用,导致细菌死亡.Kawabata等人〔14〕,研究认为阳离子杀菌剂的杀菌过程如下:杀菌剂依靠库仑力吸附到带负电荷的细菌表面,通过细胞壁扩散,与细胞质膜结合使其破裂,细菌因内容物释放而死亡.实验过程中发现阴离子与阳离子形成的离子对的紧密程度依次增加,抗菌活性依次降低.相对而言,季磷盐完全解离时磷原子上的正电荷密度较大,更有利于抗菌剂吸附到细菌的表面.Kanazawa等人〔15〕还制备了季磷盐和季铵盐的均聚物以及它们的共聚物,研究其抗菌协同效应,发现在共混体系中,某一比例下有最大抗菌活性,显示出协同效应;而共聚物的抗菌活性随着季磷盐单体含量的增大而增大,并没有表现出抗菌的协同效应.人们发现胍盐及衍生物也会有较大的抗菌性〔16〕.日常生活中广泛应用到医疗、农产品防护、食品及日用品等领域.另一类抗菌剂是具有小孔结构的壳聚糖抗菌剂,它不仅有毛细管的作用,还具有抗菌性,它通过吸附作用,防止细菌滋长并且没有刺激性,安全性高.目前所使用的有机类抗菌剂中,杂环N-卤代胺已被证明是一类强效杀菌剂,并具有广泛的抑制作用〔17〕.其结构的特点是在卤代胺附近没有氢原子,这就避免了对环境有害的卤化氢的消除反应,而且可以简单地用含氯漂白剂,使其重新获得抗菌活性.当微生物与N-卤代胺接触时,发生卤素交换反应而导致细胞死亡.一般来说,N-卤代胺的抗菌性依赖于其表面积和接触时间,因此可以预计具有高比表面积的纳米抗菌材料将具有很高的抗菌能力,成为研究热点方向之一.最广泛使用的方法是,以共价键的方式将N-卤代胺前体结合到目标聚合物中.它的制备路线是经过卤化后,N-卤代胺结构原位形成,因此所得的聚合物具有很强的抗菌性能.带有抗菌活性的化合物与细菌接触后,破坏细胞膜,使蛋白质变异,失去繁殖能力,导致细菌死忙.高分子抗菌剂抗菌活性的测定方法有如下三种:(1)滤纸抑菌圈法;(2)最低抑菌浓度法(MIC);(3)薄膜密着法.(1)滤纸抑菌圈法.将圆形滤纸在不同的抗菌剂中浸渍后自然晾干,然后置于用一定浓度菌液制备的带菌培养基平板中央,在适当的温度下培养一定时间后,测定滤纸周围透明抑菌圈的直径,判断杀菌效力〔18〕.如图1所示.(2)最低抑菌浓度法.最低抑菌浓度法(MIC),通常需要参比液和处理液两种溶液,以不带任何抗菌剂的菌液为参比液,加入一定量抗菌剂的营养液和菌液混合溶液作为处理液,静止一定时间后对参比液与抗菌剂浓度Cx的处理液进行浊度对照,如果两种菌液浊度相同,说明此浓度Cx就是所谓的最低抑菌浓度〔19〕.(3)薄膜密着法.按着图2表示的技术路线,将抗菌高分子制成试验片,不带抗菌基团的高分子制成参比片,滴上菌液,使菌液在试验片上成膜,在菌膜上覆盖PE薄膜,一定的温度下放一段时间之后用磷酸缓冲液将菌液淋洗,用菌落计数法测生存菌数,计算试验片与参比片的增减值差,评价抗菌效力的方法〔20〕.如今无机、有机和天然抗菌剂由于使用的场合和条件受很大程度的限制.与此比较,高分子抗菌剂符合时代和市场发展的要求,并具有有机抗菌剂的即效性、持续性和无机抗菌剂的安全性和耐热性等综合性优点.虽然,高分子抗菌剂在抗菌剂这领域内有着很大的进步与成果,必然也存在着必须要克服的一些不足之处.(1)如何才能制备出一系列高抗菌活性的高分子抗菌剂是目前解决问题的中心.总结实验经验,适当的调整反应条件,优化反应设施,来解决这一问题.(2)高分子抗菌剂稳定性.有些抗菌剂由于不稳定而失去抗菌作用,所以优化或调整实验条件及产物结构,提高高分子抗菌剂应用范围.(3)提高高分子抗菌剂的相容性也是存在问题之一.相容性问题是以达到该抗菌剂可普遍适用的关键.尽管高分子抗菌材料克服了有机小分子抗菌剂的许多弱点,但由于大多数高分子彼此之间是不相容的,因此,所制备的高分子抗菌材料仅可用于有限的的体系;从理论上分析,当杂化材料的粒子细化以后,会增进与其他高分子材料的相容性,这一问题将在高分子共混理论的指导下加以解决.(4)抗菌剂成本问题.在最小成本条件下制备一系列的更高、更全面改性的高分子抗菌剂是研究目的.由于高分子材料受到微生物的污染,而引起疾病的传播是一个全球性的问题.制备一种高效、广谱、通用、可再生的高分子抗菌剂是研究者所追求的目标.高分子抗菌剂其优点是杀菌力强,即效果好;种类多,不会产生二次污染;性能稳定,不挥发,不会渗入人或动物表皮;可以提高现有抗菌剂的效率、选择性、延长抗菌剂的使用寿命、减少抗菌剂的残留毒性等,缺点是耐热性较差易解离,相容性较差等〔21〕.认识到抗菌剂的缺点,要克服这些不足,制备一类不带有毒性的、不易挥发,以及不会渗入到人或动物表皮的性能优良的高分子抗菌剂.如今抗菌剂领域内研究热点话题之一是创造性的构筑一种新型的核-壳结构的高分子抗菌剂,不但解决面临的一些问题,并有望适用于多种高分子及其他材料.研究过程中对其抗菌剂抗菌机理进行研究,并探讨抗菌剂的分子结构与抗菌效果的关系,为其进一步的实际应用奠定理论及实验基础.综上所述,高分子抗菌剂比小分子抗菌剂有更好的抗菌活性,而且使用安全,易加工,稳定性好.人们希望研制出广谱高效、毒性小、可再生的抗菌剂,而且与许多高分子材料具有良好的相容性的高分子抗菌剂.由于高分子材料受到微生物的污染,而引起的疾病的传播是一个全球性的问题.如果要有效地防止细菌产生和滋长,使用抗菌材料是最为简单和有效的方法.随着人们对疾病控制和预防的重视,以及对自身居住、工作、生活环境卫生要求的提高,由此促进了抗菌技术和抗菌材料的快速发展.迄今为止,一些抗菌高分子材料已经被开发出来,其中的一些研究已经取得了非常可喜的成果.抗菌材料和抗菌制品通常通过添加抗菌剂获得.为克服有机类抗菌剂的一些弱点,研究者开发出了一类高分子抗菌材料,即在聚合物中直接引入抗菌基团得到高分子抗菌剂.人们在生活中使用抗菌制品,可以减少接触致病菌.抗菌制品具有杀菌、抑菌的自动清洁作用;而且,抗菌制品只是对本身自清洁,一般不影响制品以外的空间和用品的微生物环境,对环境安全.因此,近来学术界和产业界有较多的注意力转向这类高分子抗菌材料的研究和开发.【相关文献】〔1〕Sabil 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salts〔J〕.Polymer,1999,40(22):6189-6198. 〔17〕Yuyu Sun,Gang Sun,Synthesis.Characterization,and Antibacterial Activities of Novel N-Halamine Polymer Beads Prepared by Suspension Copolymerization〔J〕.Macromolecules,2002,35(23):8909-8912.〔18〕杨君丽.三种杀菌剂对灰葡萄孢菌的毒力测试〔J〕.青海大学学报,1998,16(5):23-26. 〔19〕曾冬冬,孙春宝,丁浩.无机抗菌剂及其加工品抗菌效力评价〔J〕.化工新型材料,2000,29(2):17-20.〔20〕俞豪杰,王立,江山.抗菌高分子的研究与应用〔J〕.功能高分子学报,2002,15(4):496-502.〔21〕Yuyu Sun,Gang Sun.Novel Regenerable N-Halamine Polymeric Biocides I Synthesis Characterization and Antibacterial Activity of Hydantoin-Containing Polymers〔J〕.J Appl Polym Sci,2001,80(13):2460-2467.。
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高分子抗菌剂的发展现状与展望摘要:随着材料科学的迅速发展,抗菌材料开始于第二次世界大战出现。
除了无机抗菌剂和有机抗菌剂被广泛使用外,目前天然抗菌剂和高分子抗菌剂的研究已经有了很大的进展。
根据高分子抗菌剂和小分子抗菌剂在作用方式上的区别,说明高分子抗菌剂具有抗菌活性和选择性强、效果持久、安全无毒等优点,而且合成高分子抗菌剂可以克服天然抗菌剂耐热性差等缺点,通过熔融共混得到抗菌材料,所以高分子抗菌剂具有良好的研究价值。
关键词:高分子抗菌剂;聚合物抗菌材料就是杀菌和破坏微生物生存的一类材料[1]。
随着社会快速发展和人们生活水平的提高,越来越多的人发现细菌、霉菌等有害微生物严重危害着人的自身健康、生活质量与居住环境。
过去发生的种种事件足以证明有害微生物已经危害到人类生存基地——地球,因此如何防止细菌对人体的危害,加强抗菌知识和扩大应用领域显得极其迫切,并得到了进一步的重视。
致病性微生物严重威胁着人类的生命财产安全。
据统计,全球每年约有1700万人死于细菌感染。
近年来,O-157:H7致病性大肠杆菌、SARS病毒以及H5N1病毒的流行,也都曾引起世界性的恐慌。
人们在应对这一严峻挑战中发现,研制抗菌制品能有效抵御致病性微生物的侵袭,保障人类健康。
与传统的物理、化学灭菌法相比,抗菌制品具有卫生自洁作用,能直接杀死表面的病原性微生物,有效避免交叉感染、抵御传染性疾病;抗菌效果更为长效、广谱、经济、方便;一般不会影响制品以外的空间及微生物环境,安全性能较好。
抗菌材料现已成为材料科学中最具活力的领域之一[2]。
1.高分子抗菌剂的研究现状1.1高分子抗菌剂的研究在国内外的发展状况国际上以日本、美国、德国和英国为代表的国家从八十年代开始研究抗菌剂。
日本为最早研制抗菌剂的国家,有石冢硝子、东亚合成、品川燃料等知名度的公司。
日本的抗菌剂生产厂家,除最初的材料厂家之外,化工公司、陶瓷公司、纤维公司、甚至电机等企业纷纷加入。
日本最早使用Zeomic抗菌剂制成的抗菌除臭袜和抗菌塑料。
由于抗菌效果较好,很快被日本及其它国家广泛使用[3]。
当今抗菌材料的研究与开发的热点之一就是高分子抗菌材料的合成与应用。
高分子抗菌剂的定义是,以共价键的方式使带抗菌基团前体结台到目标聚合物中而得到的在有机类抗菌剂中杂环N-卤代胺抗菌剂已被证明是一类强杀菌和灭菌的抗菌剂。
研究者们把N-卤代胺的抗菌剂引进到高分子材料中使其具有抗菌剂,这样一来进一步扩大了高分子抗菌剂的应用领域。
目前,高分子抗菌材料已用于食品包装、医疗器械、服装、家电等多个领域[4]。
1.2高分子抗菌剂的作用特点抗菌材料的核心是抗菌剂的研发。
经过多年的研究应用,抗菌剂业已形成无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂和合成高分子抗菌剂4大体系。
它们的作用方式颇为不同,其中,无机(光催化型的除外)和有机抗菌剂属于释放型抗菌剂,它们被负载在合适的载体中,并被不断释放到周围环境、进入细菌体内以发挥抗菌作用。
这会导致活性组分的含量不断下降,抗菌性能也将随之不断降低,直至消失,因此需严格控制释放速率,在满足抗菌需求的同时尽量延长有效期;同时难以避免残余毒性的问题,可能威及人类健康和环境安全[5]。
由于这些问题的存在,人们不得不寻找更为安全有效的替代品。
开发合成高分子抗菌剂,是人们试图结合天然高分子抗菌剂和有机抗菌剂优点的尝试。
人们在深入研究后发现,合成高分子抗菌剂能通过与细菌的直接接触而杀死细菌,并不需要释放活性物质。
因此,制品的抗菌性能持久而稳定,残余毒性大大降低,安全性提高。
另一个突出的优点是,它们的活性官能团密度远高于有机小分子,这可能使其抗菌性能更为优异。
正因如此,高分子抗菌剂的研究在近年来获得极大关注,发展十分迅速。
但需指出的是,由于高分子的尺寸远远大于有机小分子,穿越细胞壁和细胞膜的阻力也将大幅增加,这可能使其难与细菌细胞内部的作用靶位接触。
这是部分高分子抗菌剂的活性不如有机小分子的原因[6]。
因此,有必要分析归纳不同高分子抗菌剂的特点,从而为后续研究提供参考。
2.高分子抗菌剂的类型及其特点2.1季铵盐类聚合物在高分子抗菌剂中,季铵盐聚合物的应用研究极为广泛。
它们的特点是结构中心为正一价的季铵氮离子(),周围有4个取代基(Rl~R4)及抗衡阴离子(如C1、Br、I等)(图1)N图表1季铵盐聚合物的制备一般选择“先聚合后季铵化”的路线,如Roy等先合成甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)的均聚物PDMAEMA,再采用溴代烷使其季铵化,得到季铵化聚合物[7]。
但也有研究采用“先季铵化后聚合”的路线,如鹿桂乾等先采用卤代烷使DMAEMA季铵化,得到季铵盐单体,再通过自由基聚合制备季铵盐聚合物。
相对而言,后者的季铵化程度更高。
季铵盐类聚合物具有抗菌活性高、性能稳定持久、残余毒性及对人体组织的刺激性低等优点,因而备受关注。
人们普遍认可季铵盐聚合物的抗菌性能依赖于的正电性,但对的具体作用模式尚未有定论。
有研究认为,它们是通过与细菌细胞膜(呈电负性)间的静电引力吸附到细菌表面,随后借助于取代烷基的疏水作用,穿透并刺穿细菌细胞膜,进而引起细胞内物质外泄,杀死细菌。
这也是目前最为广泛接受的理论。
但也有研究认为,季铵盐聚合物是依靠与细胞膜中的、离子交换,破坏细菌的电荷平衡和结构的完整性,从而发挥抗菌活性。
2.2季鏻盐类聚合物Akihiko Kanazawa等[8]研制了以季鏻盐为抗菌基团的高分子抗茵剂。
他们发现这种高分子抗菌剂的抗菌活性不仅比相应的小分子高,而且要比相同结构的季铵盐型高分子抗菌剂高出两个数量级。
对季鏻盐上不同的取代基抗菌活性的研究表明,含有较长链(辛基)的化合物有特别高的抗菌活性,可能是憎水性的提高有利于提高对细菌的杀灭力。
Akihiko Kanazawa等通过制备一系列的不同阴离子的聚三丁基苯乙烯基季鏻盐,考察了阴离子和分子量对聚季鏻盐抗菌活性的影响。
他们发现形成离子对比较紧密的化合物,抗菌活性较差,而那些容易解离形成17:1由离子的化合物抗菌活性较好。
对一系列的共聚物的研究还表明,随着季鏻盐单体含量的升高,抗菌活性提高。
因此他们认为季鏻盐基团是主要的抗菌活性基团,化合物正电性的提高有利于提高抗菌性。
2.3卤胺类聚合物高分子抗菌剂中,卤胺类聚合物相对较新[9],结构特点是重复单元中含有一个或多个卤胺键。
理论上而言,酰胺N上的氢都可被卤素取代、形成卤胺键。
Badrossamay等[10]就在聚乙烯(PE)的表面接枝丙烯酰胺,经卤化后材料获得抗菌活性。
但相对而言,研究更多的是杂环状乙内酰胺。
卤胺类聚合物的抗菌活性较高,它们既能释放强氧化性的卤素阳离子到微生物体内,破坏细胞酶的活性和代谢过程,也能通过与细菌的直接接触而发挥抗菌活性。
有研究认为,微生物不可能对卤胺聚合物形成耐药性,且它们的抗菌活性可再生。
当抗菌性能不能满足需求时,简单的卤化处理就能使卤素存量提高,抗菌性能恢复。
但要注意,卤化步骤对抗菌活性影响很大。
2.4胍类聚合物人们发现胍及其衍生物具有很好的抗菌性能,并探索了其在医疗、农产品防护、食品和日用品等方面的使用。
Zhang 等[11]通过缩聚合成了聚六甲基胍盐酸盐和聚六甲基二胍盐酸盐,并用沉淀法制备了亲脂性的聚六甲基胍硬脂酸盐、聚六甲基二胍硬脂酸盐。
在传统的制备路线中需要使用甲醇作为溶剂,但由于产物在甲醇中溶解性很好,给产物的纯化带来了一定的困难。
Zhang 等第一次在高温熔融的单体中进行反应,不需要使用溶剂,克服了传统方法的缺点。
得到的聚合物有较好的抗细菌和真菌效果。
这种抗菌剂可以耐250的高温,因此可以作为聚乙烯、聚丙烯、尼龙66 等高分子材料的添加剂。
2.5壳聚糖类聚合物壳聚糖是天然高分子抗菌剂的代表,具有安全无毒、抗菌活性高的优点。
但它的溶解性差、不溶于水和绝大部分的有机溶剂、黏度大、抗菌活性易受pH值影响、不适宜用于酸碱性较强的环境中,导致应用大大受限[12]。
为了克服上述缺点,人们设计合成了大量壳聚糖衍生物。
其中,研究最多的水溶性壳聚糖衍生物可通过以下3种途径获得:①控制甲壳素的脱乙酰化或壳聚糖的乙酰化反应条件;②利用壳聚糖上的氨基或羟基引入亲水基团、改善水溶性,例如,壳聚糖经羧甲基化、酰化、羟乙基化[13]或磺化[14]反应,都能得到水溶性壳聚糖;③降解大相对分子质量的壳聚糖。
有些基团不仅能改善壳聚糖的水溶性,还能与它协同抗菌,例如,壳聚糖的季胺化衍生物[15]。
3.结语由于抗菌方式不同,与无机或有机抗菌剂相比,高分子抗菌剂在安全性上具有突出优势,因此,有望在对安全性要求更高的抗菌领域获得应用。
高分子抗菌剂具有速度快,加工方便,颜色稳定性好,抗菌谱明确,部分有机抗菌剂对霉菌有特效等优点,但低分子有机抗菌剂存在耐热性差、使用过程中易析出、易挥发等缺点,因此高分子有机抗菌剂将会有很大的发展空间。
特别是将具有抗菌功能的基团通过化学反应组装到基体树脂分子链上得到的抗菌材料,这类抗菌材料克服了普通有机抗菌剂不耐热、与基体相容性差,不耐浸泡洗涤、渗出物安全性等缺点,具有高效、广谱、安全无毒、抗菌效果持久、优良的热稳定性、与树脂良好的相容性、优良的加工性、价格低廉等特点;随着人们环保意识提高,易生物降解、环境友好的抗菌剂也将是今后国内研究的热点。
总之,随着人们生活水平和健康环境意识的提高,发展长效、低毒、广谱、易生物降解的抗菌材料将是人们奋斗的目标。
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