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抗菌塑料簡史(2020年3月）

 

兩個月來(lai)，新冠病毒(du)肆虐(nve)全球，愈演愈烈，已經深刻地改變了人們(men)的生活(huo)方式，人們(men)愈發重視衛生健(jian)康。其(qi)中，現(xian)代抗菌材料應運(yun)而起。

雖然(ran)細菌和病毒是兩種不同的生物，其殺滅(mie)和抑制(zhi)機理也有所不同，但抗(kang)菌塑料還(huan)是火(huo)了(le)起(qi)來(lai)。




細菌(jun)分無害(hai)和有害(hai)




了解抗菌(jun)材料，首先要了解細(xi)菌(jun)。
細菌(jun)是地球(qiu)上種類(lei)最多的(de)生(sheng)物，其實，很多細菌(jun)對人(ren)類(lei)是無(wu)害(hai)的(de)，甚(shen)至(zhi)還是有益(yi)處的(de)。比(bi)如乳酸菌(jun)可以(yi)助(zhu)消化，醋酸菌(jun)可以(yi)用來釀醋。但是(shi)有些(xie)細菌對人類很不友好，具(ju)有致病性。比(bi)如炭疽桿(gan)菌(jun)(jun)、大腸桿(gan)菌(jun)(jun)、軍團桿(gan)菌(jun)(jun)、幽門(men)螺(luo)桿(gan)菌(jun)(jun)、結核(he)桿(gan)菌(jun)(jun)、腸球(qiu)菌(jun)(jun)等。




大家一定遇(yu)到或聽過這(zhe)樣的事(shi)情

杯子里沒(mei)喝(he)完的牛奶(nai)一段(duan)時間(jian)后變成(cheng)了(le)“酸奶(nai)” 吃了剛從冰箱里拿出來的西瓜(gua)得了急(ji)性腸胃炎 手上(shang)的小(xiao)傷口沒有及時(shi)消(xiao)毒(du)竟然紅腫發(fa)炎(yan)了 被釘子刺傷后沒有及時處理而(er)患(huan)上破傷風

這些都(dou)(dou)是細(xi)菌(jun)的 “功勞”，還(huan)有一(yi)些嚴重(zhong)的疾病，包括肺結核(he)、淋病、炭疽(ju)病、梅毒、鼠疫、砂眼等，也都(dou)(dou)是細(xi)菌(jun)干(gan)的“好事”！

據美(mei)國(guo)《WHO》統計，1995年全世界(jie)因細(xi)菌(jun)傳染(ran)引起的死亡人(ren)數為1700萬。相當于一個荷蘭沒了！

近些年來，由于(yu)抗生素(su)濫用(yong)，具(ju)有抗藥性的(de)“超級細菌”每年導致的(de)死亡人數超過(guo)70萬！相當于(yu)一個(ge)不丹沒了！

細菌(jun)還被用作武(wu)器，歷(li)史(shi)上第一(yi)次“細菌(jun)戰(zhan)”，可以(yi)追(zhui)溯到(dao)西(xi)漢時(shi)期，名將(jiang)霍(huo)去(qu)(qu)病在與匈(xiong)奴人(ren)作戰(zhan)時(shi)，匈(xiong)奴人(ren)將(jiang)病死的(de)(de)牛羊扔進(jin)河里，污染的(de)(de)水源(yuan)導致12萬匹戰(zhan)馬死亡(wang)，23歲的(de)(de)霍(huo)去(qu)(qu)病獲勝回朝(chao)后也暴(bao)病身亡(wang)。




你能(neng)想(xiang)到一代英豪，竟然可能(neng)是被(bei)細菌殺死的(de)嗎？原來叫“去病”也無法抵抗細菌的(de)攻擊！

致(zhi)病細菌如此猖狂，人類當然要奮起(qi)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(fu)于體(ti)表，侵入組織(zhi)或細胞，生(sheng)長繁殖(zhi)，產生(sheng)毒素，乃至擴散(san)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(zhu)要方(fang)式是(shi)采用物理、化學(xue)的、生物的等各(ge)種方(fang)法使細菌失活，失去繁殖能力。

 

 

 

古時(shi)候，人們雖然看不(bu)到細(xi)菌，甚至(zhi)都不(bu)知道細(xi)菌的存在，但是被坑得多(duo)了，也慢慢的積累了一些斗爭經驗。

 

02

抗(kang)菌(jun)史




其實，生活中有(you)很多“不知(zhi)(zhi)其所以(yi)然但(dan)知(zhi)(zhi)其然”的抗菌(jun)經驗(yan)。其中，人類文明最重要的一(yi)次衛生狀況改善，就是將水燒(shao)開之后再喝。還有(you)將肉(rou)食(shi)或者(zhe)蔬菜用鹽腌制或者(zhe)風(feng)干后可以(yi)防止腐敗，衣被等(deng)(deng)經常(chang)暴曬可以(yi)防止生病等(deng)(deng)，都(dou)是為了(le)抗菌(jun)。

 

根據記(ji)載，人類有(you)意(yi)識(shi)的(de)使用抗菌(jun)技術最(zui)早可(ke)以追溯(su)到古埃及。當(dang)時的(de)人們發(fa)現，用植物提取液浸(jin)漬布料(liao)，再來包裹木乃伊(yi)可(ke)以防(fang)止其(qi)腐爛。

其中的植物提取液包括了植(zhi)物油(you)、針葉樹脂、芳香植(zhi)物提(ti)取物等一系(xi)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(jiu)已懂得用汞醫(yi)療癲疾等(deng)皮膚病。






漢代張仲景的《傷寒雜病(bing)論(lun)》中，記載有采用天然植物來殺(sha)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(zai)古(gu)巴比(bi)倫，古(gu)埃(ai)及也有這方面的記載。古(gu)代馬其頓人(ren)征戰希(xi)臘時，會(hui)用到銀箔(bo)覆蓋(gai)傷口加速愈合；古(gu)代人(ren)在(zai)航海過(guo)程中也會(hui)優先選擇(ze)銀質(zhi)器皿來盛水，可以防止水的腐(fu)敗(bai)變質(zhi)。

 



 

1867年(nian)(nian)，受巴(ba)斯(si)德(de)發現微生物(wu)的啟發，英格蘭的外科(ke)醫生李(li)斯(si)特茅塞頓(dun)開，意識(shi)到到手術(shu)后的感染(ran)來自傷口與外部細(xi)菌接觸(chu)，進而(er)發明(ming)了(le)(le)石碳(tan)酸(suan)（苯酚）消(xiao)毒法(fa)，十年(nian)(nian)時間，使(shi)手術(shu)后感染(ran)的死亡(wang)率(lv)由60%降(jiang)到了(le)(le)15%，挽救(jiu)了(le)(le)無(wu)數人(ren)的生命。也算是功(gong)德(de)無(wu)量(liang)了(le)(le)！

 






1935年，德國人采用季(ji)銨(an)鹽溶液(ye)處理軍隊服裝以防止(zhi)傷口感染。注意哦(e)，這(zhe)是有意識地在其他(ta)材料中添加有機抗菌劑，算是揭開了現代抗菌材料研(yan)發和應用的序幕。

 

03

抗菌(jun)劑的體系(xi)

 

上述抗菌方法，很多都(dou)是(shi)需要人(ren)們做一(yi)個特別殺菌動作，才能將細(xi)菌殺死，那有(you)沒(mei)有(you)辦(ban)法讓人(ren)們的生活中(zhong)的器具(ju)本身具(ju)備抗菌效果(guo)，防止細(xi)菌滋生呢？

抗菌(jun)材(cai)料(liao)應運而生！

現代抗菌(jun)材(cai)料一(yi)般是指(zhi)通過(guo)在基(ji)材(cai)中添加(jia)抗菌(jun)物(wu)質 (抗菌(jun)劑)，從(cong)而使材(cai)料具有抑制或(huo)殺滅表(biao)面細菌(jun)能力的一(yi)類新型(xing)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機(ji)抗菌(jun)劑、有機(ji)抗菌(jun)劑、天然抗菌(jun)劑三大體系。

仔細觀察你會發現，上述歷史(shi)中的抗(kang)菌材料正(zheng)(zheng)好符(fu)合這三(san)大(da)體系，這是現代人(ren)(ren)偷學了古人(ren)(ren)的經驗(yan)？還是古人(ren)(ren)歪打正(zheng)(zheng)著呢？

天然抗菌劑是(shi)人類最(zui)早使用的抗菌劑，如甲殼(ke)素、芥末、蓖麻油、山葵等(deng)。最(zui)常(chang)用的是(shi)殼(ke)聚糖（脫乙(yi)酰甲殼(ke)素）及其衍(yan)生物，可以從蟹殼(ke)、蝦殼(ke)等(deng)動物外殼(ke)中(zhong)得來(lai)。

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(huan)境影響較大(da)，無法大(da)范圍(wei)應(ying)用，同(tong)時加工困難(nan)，價格(ge)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(ji)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(chi)久性(xing)差，易分解(jie)，因此目前也并不常用。









無機抗菌(jun)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(jun)劑（注意與銀單質區(qu)別(bie)）因其(qi)優異(yi)的抗菌(jun)活性而應用(yong)最(zui)為(wei)廣(guang)泛。

 

04

抗菌塑料




將天(tian)然(ran)(ran)抗(kang)菌劑加入到塑料(liao)，由于天(tian)然(ran)(ran)抗(kang)菌劑效率(lv)低，需要的添(tian)加量(liang)大，會使塑料(liao)物(wu)性下(xia)降明(ming)顯，而且其性能(neng)受環境影響大，容易失效。

將(jiang)有機抗(kang)(kang)菌劑加(jia)入塑料，由(you)于有機抗(kang)(kang)菌劑需要(yao)遷移(yi)到表面起作用，使用中易出現抗(kang)(kang)菌效果(guo)不均勻，不持(chi)久，而且(qie)其熱穩定性差，熱加(jia)工時易分解(jie)失(shi)效。

無機抗菌(jun)劑具有廣譜(pu)的抗菌(jun)性(xing)，且(qie)耐溫好，不產(chan)生抗藥性(xing)，是較好的選擇。其中，銀離(li)子(zi)抗菌(jun)劑綜合效果顯著。

銀離子抗(kang)菌劑的(de)抗(kang)菌機理為(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，破壞細菌結(jie)構；

4、金屬離子破壞遺傳物質堿基對，抑制(zhi)繁殖(zhi)。

日本科學家最先進行銀離(li)(li)子抗(kang)菌塑料(liao)的(de)研究，開始時直接(jie)將銀的(de)化合物添加到塑料(liao)中，但由(you)于銀的(de)化合物遇到光照容易變色，而且銀離(li)(li)子釋放速(su)度快，難以滿足長期使(shi)用。為了解決這一問題，科研人員引入了無機載(zai)體(ti)，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(hui)社首先實(shi)現(xian)了含銀無機(ji)抗菌劑的工業化。

1991-1995年，日本無機抗菌(jun)劑(ji)的(de)開發在國際(ji)上(shang)已處于(yu)領先(xian)地(di)位，其中品川燃料，鐘(zhong)紡，石琢硝(xiao)子等都成(cheng)為世界上(shang)規模較大的(de)無機抗菌(jun)劑(ji)生產(chan)廠家。

添加(jia)(jia)了無機銀離子抗菌(jun)劑的(de)抗菌(jun)塑料，具備(bei)了殺菌(jun)抑菌(jun)的(de)功能，同(tong)時對塑料物性及加(jia)(jia)工性影響不大，對人體又(you)安(an)全無害，成為時下追求品質生活的(de)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(hu)日麗也(ye)通(tong)過采用無機銀離(li)子(zi)抗(kang)菌(jun)劑開(kai)發(fa)了ABS和(he)(he)PP基材的抗(kang)菌(jun)塑料ABS GN215B和(he)(he)PP GN015B，其對金黃(huang)葡萄球菌(jun)和(he)(he)大腸桿菌(jun)的有效(xiao)抗(kang)菌(jun)率(lv)可(ke)(ke)達99.9%以(yi)上，可(ke)(ke)用于空(kong)調、冰箱、洗衣(yi)機、智能馬桶(tong)以(yi)及(ji)小家電等(deng)。等(deng)你來“撩”哦！









主筆：柳絮

編輯：余導

排版：connie

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