淺議無機非金屬材料中的抗菌性能

李殿瑜 謝廣文(青島科技大學材料學院 山東 青島 266042)

一、抗菌性無機非金屬材料和金屬制品

所謂抗菌也即抑制細菌增長和發育的性能，殺死細菌或接近無菌狀態的性能稱為殺菌。抗菌材料可分為天然系、有機系、無機系抗菌材料，而并非所有具有抗菌性能的材料對人類都是百分百有利的，如有機抗菌材料的抗菌性時效較短，對人體健康就有一定程度上的負面影響。與此相反，無機抗菌材料因其耐高溫性、抗菌性、抗菌持久性等特點，對于人體健康有著正能量功效，因此，在開發前景和應用范圍都有著廣闊的發展空間。就當前的研究所得無機抗菌材料主要有金屬氧化物抗菌材料、稀土激活保健抗菌材料、含金屬離子的抗菌材料、光催化抗菌材料等。

二、無機非金屬材料中抗菌機理探究

材料的抗菌作用，一般說是指某種材料對微生物的生命活動所產生的不良影響和后果。抗菌材料的抗菌作用與微生物的關系可以視作為微生物與環境之間的關系，抗菌性能主要針對其毒性進行化解向正方向發展，整體而言其發生的機理主要如下：其一，可損傷細胞膜：指的是通過其內部的因素的作用將微生物的細胞膜進行破壞，進而達到殺死細菌的目的；其二，抑制蛋白質的合成：指的是通過改變或阻礙蛋白質的內部結構或其中的某一環節，從而破壞與阻止蛋白質的合成，使之細菌的生長進程停滯直至死亡；其三，干擾細胞壁的合成：指的是通過對細菌細胞壁進行干擾，抑制其與四肽交聯的連結，使細胞壁失去保護作用進而導致細菌的死亡；其四，干擾核酸的合成：指的是阻礙遺傳信息的復制，包括DNA、RNA的合成以及按DNA模板轉錄mRNA等。

1.活性氧抗菌機理

銀離子的活性氧抗菌機理認為：高氧化態銀的還原勢極高，在光的作用下，抗菌劑和水或空氣作用，生成的活性氧O-2和OH，具有很強的氧化還原作用。總體來說，脂是細菌細胞膜結構的主要組成組成部分，其中多數為磷脂。而脂分子的親水頭部以磷酸基或磷酸膽堿基為主的極性基團所構成，主要分布在細胞膜的內表面與外表面，其中心區域是脂分子的疏水尾部由鏈脂肪酸烴基為主的疏水基因構成，其中中脂肪酸烴鏈對細胞膜的性質產生直接影響。在此前提下，抗菌材料與微生物相接觸或在一定范圍內靠近時，抗菌材料將會產生O-2和OH的自由基向細胞膜發起攻擊，并生成持久的抗菌效果。

2.銀離子緩釋殺菌機理

銀離子在產生抗菌功能過程中會釋放出Ag+，并迅速與細胞發生作用，降低細胞原生質活性酶的活性，進而達到抗菌的功能。因為其釋放出的Ag+對濃度要求較低，在低濃度的環境下即可對細胞膜進行破壞，并生成持久的抗菌效果。

三、無機非金屬抗菌材料的發展新動向

1.多功能陶瓷材料和功能制品分析

多功能與全方位發展是抗菌材料未來發展的重要方面之一，也即將天然礦物中的多重屬性與稀土納米材料的中稀土元素進行組合，制作成功能更強、性能更強、抗菌性更佳的環保陶瓷材料。使之不僅既有持久性的抗菌功效，而且具超長輻射的遠紅外線和活化水的多重利于人體健康的功能。在當前與未來的陶瓷、環保、精華水、釀酒等行業中將會取得更大的發展前景。

2.稀土、粘土納米復合無機抗菌材料分析

也即將金屬離子與粘土材料發生作用，使其離子進行相互交換，增強其性能。其一，可以降低抗菌材料發生色變的概率甚至避免；其二，降低抗菌材料中抗菌離子團聚的概率，使之分布的更加均衡，更加全面的發揮出抗菌效果；其三，能夠發揮出抗菌離子的緩釋功效，進一步提升其抗菌的持久性。

3.稀土和復合磷酸鹽無機抗菌材料分析

發展稀土與復合磷酸鹽無機抗菌材料不僅可以有效降低抗菌材料中的貴金屬的含量，而且能夠抑制抗菌材料的色變，同時在一定程度還可以有效降低生產的成本。另外，因此材料其能在可見性的環境中釋放出大量的羥基自由基，從而使得其抗菌性能得到進一步的提升。

4.稀土與納米氧化鈦無機抗菌凈化功能材料

從當前的研究成果來看，稀土納米中的TiO2通過與紫外線的相互作用，釋放出羥基自由基即可實現在室內光線的環境下產生抗菌功效，達到抗菌的目的。此項功效的研究對于當前以及未來人們室內裝修具備良好的促進作用，隨著人們對于健康環保意識的提升，此類抗菌材料的研究無疑對其有著巨大的推動作用。

結語

無機抗菌功能材料是當前研究的重點的項目，不論是在國內還是國外都獲得了極高的重視，其重點用于生活和醫療當中，為人類的健康創造新的發展點。其抗菌性能在與人們生活息息相關的各類活動有著千絲萬縷的關系，對于凈化環境，提升人們健康等將發揮著巨大促進作用。

[1]林宗壽.無機非金屬材料工學[M].武漢理工大學出版社,2008-08-01.

[2]陳泉水,鄭舉功,任廣元.無機非金屬材料物性測試[M].化學工業出版社,2013-01-01.

[3]王大博;孫艷艷淺談我國無機非金屬材料的應用與發展[J]黑龍江科技信息2001(3).

[4]梁金生;王靜;金宗哲;王家勝無機非金屬材料的抗菌性能[J]山東陶瓷2009(26).