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    抗菌塑料簡史(2020年3月)
    文章來源:鏡湖日麗看塑界  點擊數:2226  更新時間:2020-03-18

       

      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,人們愈發重視衛生健康。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”,可以追溯到西漢時期,名將霍去病在與匈奴人作戰時,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,受巴斯德發現微生物的啟發,英格蘭的外科醫生李斯特茅塞頓開,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(注意與銀單質區別)因其優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化。

      1991-1995年,日本無機抗菌劑的開發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,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

      聲明:本文由錦湖日麗看塑界編輯,圖片均來自于網絡或自拍,轉載前請獲得授權,轉載后請標明出處

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