抗菌塑料簡史(2020年3月）

 

兩個月來，新冠病毒肆虐全球，愈演愈烈，已經深刻地改變了人們的生活方式，人們愈發(fā)重視衛(wèi)生健康。其中，現代抗菌材料應運而起。

雖然細菌和病毒是兩種不同的生物，其殺滅和抑制機理也有所不同，但抗菌塑料還是火了起來。




細菌分無害和有害




了解抗菌材料，首先要了解細菌。
細菌是地球上種類最多的生物，其實，很多細菌對人類是無害的，甚至還是有益處的。比如乳酸菌可以助消化，醋酸菌可以用來釀醋。但是有些細菌對人類很不友好，具有致病性。比如炭疽桿菌、大腸桿菌、軍團桿菌、幽門螺桿菌、結核桿菌、腸球菌等。




大家一定遇到或聽過這樣的事情

杯子里沒喝完的牛奶一段時間后變成了“酸奶” 吃了剛從冰箱里拿出來的西瓜得了急性腸胃炎 手上的小傷口沒有及時消毒竟然紅腫發(fā)炎了 被釘子刺傷后沒有及時處理而患上破傷風

這些都是細菌的 “功勞”，還有一些嚴重的疾病，包括肺結核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等，也都是細菌干的“好事”！

據美國《WHO》統(tǒng)計，1995年全世界因細菌傳染引起的死亡人數為1700萬。相當于一個荷蘭沒了！

近些年來，由于抗生素濫用，具有抗藥性的“超級細菌”每年導致的死亡人數超過70萬！相當于一個不丹沒了！

細菌還被用作武器，歷史上第一次“細菌戰(zhàn)”，可以追溯到西漢時期，名將霍去病在與匈奴人作戰(zhàn)時，匈奴人將病死的牛羊扔進河里，污染的水源導致12萬匹戰(zhàn)馬死亡，23歲的霍去病獲勝回朝后也暴病身亡。




你能想到一代英豪，竟然可能是被細菌殺死的嗎？原來叫“去病”也無法抵抗細菌的攻擊！

致病細菌如此猖狂，人類當然要奮起反抗！

現在我們知道，細菌的致病機理是通過對寄主的侵犯，包括吸附于體表，侵入組織或細胞，生長繁殖，產生毒素，乃至擴散蔓延以及破壞寄主的一系列防御機能，造成機體損傷。

抗菌的主要方式是采用物理、化學的、生物的等各種方法使細菌失活，失去繁殖能力。

 

 

 

古時候，人們雖然看不到細菌，甚至都不知道細菌的存在，但是被坑得多了，也慢慢的積累了一些斗爭經驗。

 

02

抗菌史




其實，生活中有很多“不知其所以然但知其然”的抗菌經驗。其中，人類文明最重要的一次衛(wèi)生狀況改善，就是將水燒開之后再喝。還有將肉食或者蔬菜用鹽腌制或者風干后可以防止腐敗，衣被等經常暴曬可以防止生病等，都是為了抗菌。

 

根據記載，人類有意識的使用抗菌技術最早可以追溯到古埃及。當時的人們發(fā)現，用植物提取液浸漬布料，再來包裹木乃伊可以防止其腐爛。

其中的植物提取液包括了植物油、針葉樹脂、芳香植物提取物等一系列天然成分，這應該就是天然抗菌劑應用的鼻祖了。

 



 

當然，中國也不落后。成書于戰(zhàn)國時代的《山海經》記載了“流赭以涂牛馬之病，熏草佩之可以己癘”，就是用硫磺和熏香草來防止牲畜和人患瘟疫。

 


 






商代就已懂得用汞醫(yī)療癲疾等皮膚病。






漢代張仲景的《傷寒雜病論》中，記載有采用天然植物來殺菌防感染。

 









除了天然植物，還有使用金屬（特別是銀）來殺菌的。例如三國時期，人們會采用銀來治療士兵患處，這樣傷口的恢復速度更快。

 






在古巴比倫，古埃及也有這方面的記載。古代馬其頓人征戰(zhàn)希臘時，會用到銀箔覆蓋傷口加速愈合；古代人在航海過程中也會優(yōu)先選擇銀質器皿來盛水，可以防止水的腐敗變質。

 



 

1867年，受巴斯德發(fā)現微生物的啟發(fā)，英格蘭的外科醫(yī)生李斯特茅塞頓開，意識到到手術后的感染來自傷口與外部細菌接觸，進而發(fā)明了石碳酸（苯酚）消毒法，十年時間，使手術后感染的死亡率由60%降到了15%，挽救了無數人的生命。也算是功德無量了！

 






1935年，德國人采用季銨鹽溶液處理軍隊服裝以防止傷口感染。注意哦，這是有意識地在其他材料中添加有機抗菌劑，算是揭開了現代抗菌材料研發(fā)和應用的序幕。

 

03

抗菌劑的體系

 

上述抗菌方法，很多都是需要人們做一個特別殺菌動作，才能將細菌殺死，那有沒有辦法讓人們的生活中的器具本身具備抗菌效果，防止細菌滋生呢？

抗菌材料應運而生！

現代抗菌材料一般是指通過在基材中添加抗菌物質 (抗菌劑)，從而使材料具有抑制或殺滅表面細菌能力的一類新型功能材料。抗菌材料的核心是抗菌劑。
如今，抗菌劑按成份可分為無機抗菌劑、有機抗菌劑、天然抗菌劑三大體系。

仔細觀察你會發(fā)現，上述歷史中的抗菌材料正好符合這三大體系，這是現代人偷學了古人的經驗？還是古人歪打正著呢？

天然抗菌劑是人類最早使用的抗菌劑，如甲殼素、芥末、蓖麻油、山葵等。最常用的是殼聚糖（脫乙酰甲殼素）及其衍生物，可以從蟹殼、蝦殼等動物外殼中得來。

殼聚糖在弱酸環(huán)境溶解后的溶液中含有氨基（NH2+），這些氨基通過結合細菌表面負電子基團來抑制細菌活性。研究表明殼聚糖具有安全廣譜的抗菌性能和良好的生物相容性，但是抗菌效果受環(huán)境影響較大，無法大范圍應用，同時加工困難，價格昂貴，因此存在很大的局限性。

 

蟹、蝦等動物殼體中含有殼聚糖

 

有機抗菌劑種類繁多，其中常用的大概幾十種，包括季銨鹽類，有機金屬類，有機鹵代物，醇，酚，醚類，還有呋喃類、吡咯類、咪唑類等等。有機抗菌劑主要應用在日用品上。其優(yōu)點是殺菌快，又兼具防霉功能，但是持久性差，易分解，因此目前也并不常用。









無機抗菌劑耐熱性好，廣譜抗菌，同時持久性好，因此是目前應用十分廣泛的抗菌劑。其中，銀離子抗菌劑（注意與銀單質區(qū)別）因其優(yōu)異的抗菌活性而應用最為廣泛。

 

04

抗菌塑料




將天然抗菌劑加入到塑料，由于天然抗菌劑效率低，需要的添加量大，會使塑料物性下降明顯，而且其性能受環(huán)境影響大，容易失效。

將有機抗菌劑加入塑料，由于有機抗菌劑需要遷移到表面起作用，使用中易出現抗菌效果不均勻，不持久，而且其熱穩(wěn)定性差，熱加工時易分解失效。

無機抗菌劑具有廣譜的抗菌性，且耐溫好，不產生抗藥性，是較好的選擇。其中，銀離子抗菌劑綜合效果顯著。

銀離子抗菌劑的抗菌機理為：

1、與細胞壁肽聚糖反應，造成細菌功能障礙，最終導致細胞壁破裂；

2、與蛋白質中的巰基結合，形成硫化物，使其無法分裂；

3、作為催化活性中心激發(fā)電子，使氧分子形成活性氧自由基，破壞細菌結構；

4、金屬離子破壞遺傳物質堿基對，抑制繁殖。

日本科學家最先進行銀離子抗菌塑料的研究，開始時直接將銀的化合物添加到塑料中，但由于銀的化合物遇到光照容易變色，而且銀離子釋放速度快，難以滿足長期使用。為了解決這一問題，科研人員引入了無機載體，將銀離子通過離子交換方式負載到不同的載體材料（如蒙脫土）上，不僅改善了變色問題，也降低了銀離子的釋放速度，提高了銀離子抗菌劑的穩(wěn)定性。

1983年，日本的品川燃料株式會社首先實現了含銀無機抗菌劑的工業(yè)化。

1991-1995年，日本無機抗菌劑的開發(fā)在國際上已處于領先地位，其中品川燃料，鐘紡，石琢硝子等都成為世界上規(guī)模較大的無機抗菌劑生產廠家。

添加了無機銀離子抗菌劑的抗菌塑料，具備了殺菌抑菌的功能，同時對塑料物性及加工性影響不大，對人體又安全無害，成為時下追求品質生活的不二之選。目前，抗菌劑在塑料中應用日益廣泛，年增長率約為3.5%-4%。北美是使用抗菌劑(包括生物抑制劑)最多的地區(qū)，占全球總用量的40%；其次是日本，占20%。而日本的人均抗菌劑使用量最大，遠超北美和歐洲。
錦湖日麗也通過采用無機銀離子抗菌劑開發(fā)了ABS和PP基材的抗菌塑料ABS GN215B和PP GN015B，其對金黃葡萄球菌和大腸桿菌的有效抗菌率可達99.9%以上，可用于空調、冰箱、洗衣機、智能馬桶以及小家電等。等你來“撩”哦！









主筆：柳絮

編輯：余導

排版：connie

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