Page 47 - 《橡塑技术与装备》2021年12期（6期下半月 塑料）
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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
氧化剂是空气中的氧气 [32] 。纳米 ZnO 具有形貌可控、 性。蒋鑫等人 [37] 发现经钛酸酯偶联剂 NZD-101 改性
安全性高、生物相容性好、生产成本较低以及广谱抗 后 TiO 2 粉体的分散性能较好，当二氧化钛粉体和钛酸
菌的特性，因此 TiO 2 与纳米 ZnO 被认为是最受欢迎 酯偶联剂 NZD-101 质量比为 0.3 时 , 改性后粉体有最
的光催化型抗菌剂。 佳的亲油性、粒径和 Zeta 电位。
2.1.2.1 光催化型无机抗菌剂的抗菌机理 在 TiO 2 中添加如银、铜等贵金属，可以有效提升
TiO 2 光催化型抗菌剂可以吸收外界的光电子能 二氧化钛的催化活性 [38] ，另外纳米银负载在二氧化钛
量，价带的电子跃迁到导带上，激发抗菌剂表面及周 表明，也可以提高银的抗菌活性。董波等人 [39] 向玻璃
-
围环境中的氧和水，形成的超氧负离子（O 2 ）和羟基 离子水门汀中添加质量比为 0%、 1%、 2%、 3%、 4%、 5%
自由基（·OH）具有强氧化还原能力，能让微生物的 的载银纳米二氧化钛，并观察他们对变形链球菌的抑
蛋白质和脂质分解，促使微生物机体生化反应紊乱， 菌效果，结果显示随着载银纳米二氧化钛质量分数的
破坏病原微生物细胞的分裂繁殖能力，进而抑制或杀 增加 , 对变形链球菌的抑菌率明显提高。合适的非金
灭有害微生物 [33] 。由于微生物的膜蛋白收到损伤之后 属添加到 TiO 2 纳米颗粒上，也可以提高他的光催化活
无法恢复，因此光催化型抗菌剂也具有持久的抗菌效 性。T.Yuranova 等人 [40] 研究表明 TiO 2 -SiO 2 对非耐
果，如图 3。 热材料具有可接受的光催化活性。 Pushpakanth S 等 [41]
人采用微波水热技术原位制备 TiO 2 - 羟基磷灰石纳米
复合材料。
纳米 ZnO 具有特殊的表面效应和较高的氧化活
性，可以有效防止紫外线，生产成本较低，在塑料制
品生产中具有其他抗菌剂不具备的高温稳定性的优势
[42] [43]
。Tayel 等人 研究得出纳米 ZnO 对金黄色葡萄球
菌的破坏作用是强烈的，所有处理过的细胞在暴露后
图 3 TiO 2 光催化反应机理 仅 4 小时就完全溶解。李侠等人 [44] 以纳米 ZnO 为载体 ,
采用金属离子掺杂的方法制备了 Ag/ZnO 复合抗菌剂，
纳米 ZnO 在紫外光或可见光的照射下产生带有正 对样品表征发现掺杂银有效的提高了纳米 ZnO 的光催
电荷的空穴，具有强氧化性的空穴可以与纳米 ZnO 表 化性能以及抗菌效果。除掺杂银离子之外，纳米 ZnO
面的 O 2 、H 2 O 反应，生成活性氧（ROS 物质）。一部 掺杂稀土元素使能带间隙变得更窄，从而增强了纳米
分的 ROS（如 H 2 O 2 ）能直接穿过细胞壁，在细菌体 ZnO 的光催化性能和杀菌性能 [45] 。
内集聚达到一定的浓度杀菌；另一部分 ROS（如 ·OH） 2.2 有机抗菌剂介绍及应用研究现状
能集聚在细菌外表面导致细胞膜破裂，进而引起溶菌 与无机抗菌剂相比，有机抗菌剂种类较多，制备
作用 [34] 。 工艺也较为成熟，其特点是抗菌性能好，选择性强，
2.1.2.2 光催化型无机抗菌剂应用研究现状 抗菌实效快，但耐高温性能差，使用时容易使细菌产
提高材料的光催化活性是当前 TiO 2 光催化抗菌剂 生耐药性。主要分为天然有机抗菌剂和合成型有机抗
的主要研究内容，通过制备 TiO 2 薄膜和粉体，既可以 菌剂两大类。
使材料的禁带变宽，提高电子 / 空穴的氧化还原电势 ； 2.2.1 天然有机抗菌剂介绍及应用研究现状
又可以增大材料的表面积，能产生更多的活性氧，提 天然有机抗菌剂是人类最早使用的抗菌剂，主要
高材料的催化活性。Kayano 等人 [35] 研究了 TiO 2 薄膜 由动植物体中提取出的具有抗菌活性的高分子有机物
抗菌性能，发现其不仅具有杀菌作用，还能分解细菌 精制而成，主要有山嵛、薄荷的提取物和蟹、虾中提
的残骸，避免二次毒害。通过无机物的包裹、有机物 炼的壳聚糖、溶菌酶以及少部分天然矿物。天然有机
的改性和表面金属的沉积也可以增强其光催化性能和 抗菌剂具有无毒环保、来源广泛、有好的生物相容性
稳定性。刘秀娥等人 [36] 通过沉淀沉积法和光致还原法 等特点，但其耐热性较差，产量易受企业生产的工艺
在 TiO 2 的表面沉积了卤化银（AgX）和银 - 卤化银 条件限制、同时药效作用时间普遍较短 [46] 。
（Ag-AgX），并且显示出有着更好的抗菌及光催化活 壳聚糖及其衍生物是最常用的天然抗菌剂，具有
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