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抗菌塑料簡史(2020年3月）

 

兩個月(yue)來(lai)，新(xin)冠病毒(du)肆虐全球，愈演愈烈，已經深刻地改變了(le)人們(men)的(de)生活(huo)方(fang)式(shi)，人們(men)愈發重視衛生健康。其(qi)中，現代抗(kang)菌材料(liao)應(ying)運而起(qi)。

雖然細(xi)菌和病(bing)毒是(shi)兩種不同的生(sheng)物，其(qi)殺滅(mie)和抑制機理也有所不同，但抗菌塑料(liao)還是(shi)火了起來。




細菌分無(wu)害(hai)和有害(hai)




了解(jie)抗(kang)菌材(cai)料，首先要(yao)了解(jie)細菌。
細(xi)菌(jun)是(shi)地球上種類(lei)最(zui)多的生物(wu)，其實，很多細(xi)菌(jun)對(dui)人類(lei)是(shi)無害的，甚至還是(shi)有益(yi)處的。比(bi)如(ru)乳酸菌(jun)可(ke)(ke)以(yi)助消化(hua)，醋酸菌(jun)可(ke)(ke)以(yi)用來(lai)釀醋。但(dan)是有些細菌對(dui)人類很不友好，具有致(zhi)病性。比如炭(tan)疽桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)、大腸(chang)桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)、軍團(tuan)桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)、幽門螺桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)、結核(he)桿(gan)(gan)(gan)菌(jun)、腸(chang)球菌(jun)等(deng)。




大家一(yi)定遇到或聽(ting)過這樣的(de)事(shi)情(qing)

杯子(zi)里沒喝(he)完的牛奶(nai)一段時間后變(bian)成了“酸奶(nai)” 吃了剛從冰箱里拿出來的西瓜得了急性腸(chang)胃炎 手上的小傷口沒有及時消毒竟然紅(hong)腫(zhong)發炎了(le) 被釘子刺(ci)傷(shang)后沒有(you)及時處(chu)理而(er)患上破傷(shang)風

這些都(dou)是(shi)細菌的 “功(gong)勞(lao)”，還有一些嚴重的疾病(bing)，包括(kuo)肺結核(he)、淋病(bing)、炭(tan)疽病(bing)、梅毒、鼠疫、砂眼等(deng)，也都(dou)是(shi)細菌干的“好事”！

據美國《WHO》統(tong)計(ji)，1995年全(quan)世界因細菌傳染引起(qi)的死(si)亡人數為(wei)1700萬。相當于一個荷蘭沒(mei)了(le)！

近些(xie)年來，由于(yu)抗(kang)生(sheng)素濫用(yong)，具有(you)抗(kang)藥(yao)性的“超(chao)級細菌”每年導(dao)致的死亡人數超(chao)過70萬(wan)！相當(dang)于(yu)一個不丹沒了(le)！

細菌還被用作武器，歷史上第(di)一次(ci)“細菌戰(zhan)”，可(ke)以追溯到(dao)西漢時期(qi)，名將(jiang)霍(huo)去(qu)病在(zai)與匈奴(nu)人作戰(zhan)時，匈奴(nu)人將(jiang)病死的(de)牛羊(yang)扔進河(he)里，污染(ran)的(de)水源導致12萬匹戰(zhan)馬死亡，23歲的(de)霍(huo)去(qu)病獲勝回朝后(hou)也(ye)暴病身亡。




你能想到一(yi)代英豪，竟然可能是被(bei)細菌殺死的(de)嗎？原來叫“去病”也無(wu)法抵抗細菌的(de)攻擊！

致病細菌如此猖狂，人類當然要奮起反抗(kang)！

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(qin)入組織或(huo)細(xi)胞，生長繁殖，產生毒素，乃至擴散蔓延(yan)以(yi)及(ji)破(po)壞寄主的一系列防御機能，造成機體損傷。

抗(kang)菌(jun)的主要方式是采用物(wu)理、化(hua)學的、生物(wu)的等各種方法使細菌(jun)失活，失去繁殖能(neng)力。

 

 

 

古時候，人們(men)雖然看不到細菌，甚至都不知道細菌的存在，但是被坑(keng)得多了，也(ye)慢慢的積(ji)累了一(yi)些斗爭(zheng)經驗。

 

02

抗(kang)菌史




其(qi)實，生活中有很(hen)多“不(bu)知(zhi)其(qi)所以然但(dan)知(zhi)其(qi)然”的抗菌(jun)經驗。其(qi)中，人類文明(ming)最(zui)重要(yao)的一(yi)次(ci)衛生狀況(kuang)改善，就是將水燒開之后(hou)再喝。還(huan)有將肉食或者蔬菜(cai)用(yong)鹽腌(a)制或者風干后(hou)可以防止腐敗，衣被(bei)等經常暴曬可以防止生病等，都是為(wei)了(le)抗菌(jun)。

 

根據(ju)記載，人類有意識(shi)的使用抗(kang)菌技(ji)術(shu)最早(zao)可以追溯到古埃及。當(dang)時的人們發現，用植物提取液浸漬布料，再來(lai)包裹木(mu)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(xie)樹脂、芳(fang)香植物提取(qu)物等(deng)一系列天然成(cheng)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(dong)得(de)用(yong)汞(gong)醫療癲疾等皮(pi)膚(fu)病。






漢(han)代張仲景的《傷(shang)寒雜(za)病論》中，記(ji)載有采(cai)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(bie)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(zai)古(gu)巴比倫(lun)，古(gu)埃及也有這方面的(de)記載。古(gu)代(dai)馬其(qi)頓人征戰(zhan)希臘(la)時，會用到銀(yin)箔覆蓋傷(shang)口(kou)加速愈合；古(gu)代(dai)人在(zai)航(hang)海過程中也會優先選擇銀(yin)質(zhi)器皿來(lai)盛水，可以(yi)防止(zhi)水的(de)腐(fu)敗(bai)變(bian)質(zhi)。

 



 

1867年，受巴斯德發(fa)現微生(sheng)物(wu)的啟發(fa)，英格(ge)蘭的外(wai)科醫生(sheng)李斯特茅(mao)塞頓開，意識到(dao)(dao)到(dao)(dao)手術(shu)后的感染來自傷口與外(wai)部細(xi)菌(jun)接(jie)觸，進而發(fa)明了石碳酸（苯酚）消毒法(fa)，十年時間，使手術(shu)后感染的死亡率由60%降(jiang)到(dao)(dao)了15%，挽救了無(wu)數人的生(sheng)命。也(ye)算是功德無(wu)量(liang)了！

 






1935年，德國人(ren)采用季銨鹽溶液處(chu)理軍隊服裝(zhuang)以防止傷口感染(ran)。注意(yi)哦，這是有意(yi)識地在其他材料中添加有機抗(kang)菌劑，算(suan)是揭開了(le)現(xian)代(dai)抗(kang)菌材料研發和應用的序幕。

 

03

抗菌(jun)劑的(de)體系

 

上述抗(kang)菌(jun)方法，很多(duo)都(dou)是需(xu)要人們做一個特別殺菌(jun)動作，才能將細菌(jun)殺死，那有沒(mei)有辦法讓(rang)人們的(de)生(sheng)活中的(de)器具本身具備抗(kang)菌(jun)效果，防止(zhi)細菌(jun)滋生(sheng)呢？

抗菌材料應運而生！

現代抗菌材(cai)料一般是指(zhi)通過(guo)在(zai)基材(cai)中添加抗菌物質(zhi) (抗菌劑)，從而使(shi)材(cai)料具有抑制或殺滅表面細菌能力(li)的(de)一類新型功能材(cai)料。抗菌材料的核心是抗菌劑。
如今，抗菌劑按成份可分為無(wu)機抗菌(jun)(jun)劑、有機抗菌(jun)(jun)劑、天然抗菌(jun)(jun)劑三大體系。

仔細觀察你(ni)會發(fa)現，上述(shu)歷史(shi)中的抗菌材料(liao)正好符(fu)合這三大體(ti)系，這是現代(dai)人(ren)(ren)(ren)偷學了(le)古(gu)人(ren)(ren)(ren)的經驗(yan)？還是古(gu)人(ren)(ren)(ren)歪打正著(zhu)呢？

天然抗菌劑是人(ren)類最早使(shi)用的抗菌劑，如甲殼(ke)(ke)素、芥末、蓖麻油、山葵等。最常用的是殼(ke)(ke)聚(ju)糖（脫乙酰甲殼(ke)(ke)素）及其(qi)衍(yan)生物(wu)，可以從蟹(xie)殼(ke)(ke)、蝦殼(ke)(ke)等動物(wu)外殼(ke)(ke)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(kang)菌效果受環(huan)境影響較大，無法大范圍應(ying)用，同(tong)時(shi)加工困難，價格(ge)昂貴，因此存在很大的局限性。

 

蟹、蝦等動物殼體(ti)中含有殼聚糖(tang)

 

有機抗菌(jun)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(xing)差，易分解，因此目前也并不常用。









無機抗(kang)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(li)子抗(kang)菌(jun)劑（注意與銀單質區別）因其優異的(de)抗(kang)菌(jun)活性而應用最為廣泛(fan)。

 

04

抗菌塑料




將天然抗菌劑加(jia)(jia)入到塑(su)料(liao)，由于天然抗菌劑效率低，需要的添加(jia)(jia)量大，會使(shi)塑(su)料(liao)物性下降明顯，而且(qie)其(qi)性能受環境(jing)影響大，容易失效。

將有(you)機抗(kang)菌劑加入(ru)塑料，由(you)于有(you)機抗(kang)菌劑需(xu)要(yao)遷移到表(biao)面起作用，使用中易(yi)出現抗(kang)菌效果不(bu)均勻，不(bu)持久(jiu)，而且(qie)其熱穩定性差，熱加工時易(yi)分(fen)解失效。

無(wu)機(ji)抗(kang)菌劑具有廣(guang)譜(pu)的抗(kang)菌性(xing)，且耐溫好，不產生(sheng)抗(kang)藥性(xing)，是較好的選擇。其(qi)中，銀離子抗(kang)菌劑綜合效果顯著。

銀離(li)子(zi)抗菌(jun)劑的抗菌(jun)機(ji)理為(wei)：

1、與細胞壁肽聚糖反應，造成細菌功能障礙，最終導致細(xi)胞(bao)壁破裂(lie)；

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(xi)菌結構；

4、金屬離子破壞遺傳物質堿基對，抑制(zhi)繁殖。

日本科學家最先進行銀(yin)離子(zi)抗菌塑料的(de)研(yan)究(jiu)，開始時直接將銀(yin)的(de)化合物添加到(dao)塑料中，但由于銀(yin)的(de)化合物遇到(dao)光照容易變色(se)，而(er)且銀(yin)離子(zi)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(wu)機(ji)載(zai)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(de)品川燃(ran)料株式會社首先(xian)實現了含銀無機抗菌(jun)劑的(de)工業化。

1991-1995年，日本無(wu)機抗菌劑的(de)開發在國際上已處于領先地位，其中品川(chuan)燃料，鐘紡，石琢硝子等都成為世界上規模(mo)較大的(de)無(wu)機抗菌劑生(sheng)產(chan)廠家。

添(tian)加了無機銀離子抗菌(jun)劑的(de)抗菌(jun)塑(su)料(liao)，具備了殺菌(jun)抑菌(jun)的(de)功能(neng)，同時(shi)對塑(su)料(liao)物性(xing)及加工性(xing)影(ying)響不(bu)大，對人體又安全(quan)無害(hai)，成為(wei)時(shi)下(xia)追求品質生活的(de)不(bu)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(tong)過采用無機銀離子抗(kang)菌(jun)劑開發了ABS和(he)(he)PP基材的抗(kang)菌(jun)塑料ABS GN215B和(he)(he)PP GN015B，其(qi)對金(jin)黃葡萄球菌(jun)和(he)(he)大腸桿菌(jun)的有效(xiao)抗(kang)菌(jun)率可達99.9%以上，可用于空調、冰箱、洗衣機、智能馬桶(tong)以及小家電等。等你來“撩”哦(e)！









主筆：柳絮

編輯：余導

排版：connie

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