Page 45 - 《橡塑技术与装备》2021年12期（6期下半月 塑料）

综述与专论 汪子翔 等·抗菌材料及抗菌剂的研究现状及前景展望

[6]
其中德国市场占整个欧洲的 25% 。 2.1.1.1 金属型无机抗菌剂的抗菌机理
1.2 国内抗菌材料发展现状 目前，金属型无机抗菌剂的作用机理有接触反应
1998 年，中科院理化技术研究所和海尔集团合作 假说和催化反应假说两种，通常情况下以接触反应假
推出了 “ 抗菌系列家电及抗菌塑料研制应用 ” 项目， 说为主。
获得了国家科技进步二等奖，开启了中国抗菌产业的 （1）接触反应假说 ：金属离子带正电荷，微生物
发展。抗菌技术研究也得到了国家 973 计划、863 计 的细胞膜带负电荷，二者因库伦力的作用而紧密结合，
划和国家自然基金等项目的支持。据统计，2002 年我 当金属离子穿透细胞膜并与微生物体内的巯基反应，
国从事抗菌研究的科研单位和院校已有 60 多家，抗菌 使得微生物体内的蛋白质变性凝固，破坏其酶的活性，
剂和抗菌材料生产商已达 80 余家，遍及家电用品、日 最终导致微生物失去分裂繁殖的能力，此过程还会破
用品、建材、食品、信息技术等多个行业 [7] 。据报导， 坏微生物的电子传输系统、呼吸系统和生物机能而使
2006 年我国抗菌产业已经形成年产值达到 600 亿元的 其死亡 [12] 。金属型抗菌剂的载体通常缓慢释放具有抗
新兴产业。随着国内外消费者对抗菌产品认识度的提 菌活性的金属离子，由此可发挥持久性的抗菌效果，
高，我国抗菌市场也会逐渐走向成熟，国内外抗菌剂 如图 1。
市场竞争会更加激烈 [8] 。
截至目前，中国的抗菌产业已发展成年产值千亿
元的新兴产业 [9] 。我国于 2019 年开始实施《健康中国
图 1 接触反应假说过程
行动（2019-2030 年）》战略，为抗菌产业的发展提
供了政治环境。人均国民生产总值和人均可支配收入 （2）催化反应假说 ：在光的作用下，金属离子可
的持续快速增长，对公众消费抗菌产品提供经济保障。 以催化水和氧气生成氧自由基，产生的氧自由基可以
在符合 “ 健康中国 ” 的大战略下，抗菌产业是新兴的 与微生物接触，将其氧化分解。此过程金属离子不是
朝阳产业，未来发展潜力巨大 [10] 。 长期与微生物接触，因而不易产生耐药性 [13] ，如图 2。

2 抗菌剂种类、抗菌机理及应用研究现
状
2.1 无机抗菌剂介绍及应用研究现状 图 2 银离子的光催化过程
无机抗菌剂的耐热性能好，不产生抗药性、不挥
2.1.1.2 金属 / 硅酸盐类抗菌剂
发、具有较好的安全性、抗菌范围广。然而，这类试
金属 / 硅酸盐类抗菌剂载体一般有沸石、黏土、
剂的不足之处在于其具有抗菌迟效性、存在银系易变
硅胶等，众多载体中以沸石作为载体的抗菌效果最好。
色、钛系受光照限制等缺点。根据抗菌剂作用机理的
沸石是一种具有较大比表面积的三维骨架环状结构的
不同，将无机抗菌剂分为两大类，金属型无机抗菌剂
结晶型硅铝酸盐，因为沸石结构中的铝 - 氧和硅 - 氧
和光催化型无机抗菌剂。
四面体电价不平衡，使得其易吸收金属阳离子，从而
2.1.1 金属型无机抗菌剂介绍及应用研究现 [14]
沸石具有很强的阳离子交换能力 。Zhong, Zehui;
状
Li, Ting 等人设计了在不同条件下制备 A 型载银沸石
+
金属型无机抗菌剂是将具有抗菌活性的 Ag 、
抗菌剂，结果显示当 AgNO 3 的浓度为 0.1 mol / L 时，
2+
2+
Cu 、Zn 等金属离子及其化合物通过离子交换、物
反应溶液的 pH 值为 6~8，搅拌的温度，时间和搅拌
理吸附等方法将其负载到沸石、硅胶等多孔介质上制
速度分别为 70 ℃，3 h 和 300 r/min，抗菌剂对大肠
得。金属型无机抗菌剂的载体可分为硅酸盐类、磷酸 [15]
杆菌的作用极好 。然而银盐遇光或长期保存下极易
盐类、可溶性玻璃、活性炭等几大类。不同离子的杀
变色，降低其抗菌性，而纳米级沸石载银抗菌剂可以
2+
2+
2+
2+
2+
菌作用顺序为 ： Hg >Ag+>Cu >Pb >Co >Zn ，由
有效解决银变色的问题，从而代替普通的载银沸石抗
于具有毒性的 Hg 、Pb 、Co 2+ 对人体危害较大，不
2+
2+
菌剂 [13] 。陆漓等人采用边搅拌边加热的水热合法，制
作为抗菌剂的组分使用，因此以 Ag、Cu、Zn 等金属
备纳米级别的 ZSM-5 沸石粉体，AgNO 3 溶液作交换
离子负载于无机物载体上的抗菌剂应用更为广泛 [11] 。
年
2021 第 47 卷 ·23·