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无机抗菌剂的抗菌机理介绍

 2014-03-13 15:49:23 浏览量:40
 

无机抗菌剂是光谱抗菌剂,属于离子溶出接触型抗菌剂,其抗菌作用是被动式的。目前对金属离子抗菌的作用机理有2种解释:

  (1)接触反应机理金属离子接触微生物,使微生物蛋白质结构破坏,造成微生物死亡或产生功能障碍。当微量金属离子接触到微生物的细胞膜时,因细胞膜带负电荷而与金属离子发生库仑吸引,使两者牢固结合,即所谓的微动力效应,导致金属离子穿透细胞膜,进入微生物体内,与微生物体内蛋白质上的巯基发生反应:

  此反应使蛋白质凝固,破坏微生物合成酶的活性,并可能干扰微生物DNA的合成,造成微生物死亡。同时金属离子和蛋白质的结合还破坏了微生物的电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。由于金属离子一般负载在缓释性载体上,在使用过程中具有抗菌性能的金属离子逐渐释放,而在低浓度下抗菌金属离子就有抗菌效果,因此通过抗菌金属离子的释放,无机抗菌剂可发挥持久的抗菌效果。

  金属离子杀灭和抑制细菌的活性按下列顺序递减:

  Ag+>Hg2+>Cu2+>Cd2+>Cr3+>Ni2+>Pb2+>Co4+>Zn2+>Fe3+

  Ag+具有较高的氧化还原电位(±0.798eV,25℃),所以反应活性很大,通过反应可达到其结构稳定状态。金属离子抗菌性能还与自身化学价态有关,对于银离子其抗菌性能顺序如下:

  Ag3+ >Ag2+ >Ag+

  高价态银离子还原势能极高,能使周围的空间产生原子氧而极大地提高了抗菌效果。

  (2)活性氧机理

  加入抗菌剂后,材料表面分布着微量的金属元素,能起到催化活性中心的作用。该活性中心能吸收环境的能量,激活吸附在材料表面的空气或水中的氧,产生羟自由基(•OH)和活性氧离子(O2-),它们具有很强的氧化还原能力,能破坏细菌细胞的增殖能力,抑制或杀灭细菌,产生抗菌性能。

  锐钛型TiO2属光催化型抗菌剂,其抗菌机理是基于光催化反应,使包括微生物在美的各种有机物分解而具有抗菌性能。锐钛型抗菌剂TiO2的禁带宽度为3.2 eV,当TiO2吸收波长小于等于387.5nm的光子后,价带中的电子就会被激发到导带,并按下列反应式形成带负电的高活性电子ecb-,同时在价带上产生带正电的空穴hvb+,在体系内电场的作用下电子与空穴发生分离,迁移到粒子表面的不同位置。

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