探索纳米新材料的神奇力量，不单是你印象中的医学用品！

什么是抗菌材料

随着材料产业的迅速发展，人造材料在工业和生活中广泛应用。然而，这些材料在制备和使用过程中可能对生物体产生不良影响，如化学污染和细菌繁殖。

细菌在材料表面的黏附和繁殖形成细菌生物膜，是生化相关感染的主要原因。由于长期在适宜环境中滋生，细菌逐渐具有特异性，最终能够突破人体免疫系统。

佳新纳特认为抗   菌新材料具有抗细菌黏附能力，几乎隔绝两个空间环境的致病细菌交流，并能杀灭细菌。这不*能抑制细菌被膜的形成，对已形成的稳态被膜也有治疗效果。此外，通过延长微生物停滞期、减缓生长速度或减少微生物成活数量来限制或阻止致病菌的生长，从而保证保护的小环境不受微生物侵害。

抗菌原理

目前开发出的无机抗菌材料主要有两种类型：一是依靠材料表面缓慢释出的金属离子灭菌，二是靠表面存在的光触媒灭菌。此外，材料表面的粗糙度和电动电位大小等因素也能显著影响细菌的寄生和黏附状态。

金属离子灭菌

金属离子中的重金属离子大都具有杀菌能力，如从对人身安全来衡量，它们的安全顺序为：Ag>Co>Ni>Al>Zn>Cu=Fe>Mn>Sn>Ba>Mg>Ca等，其中以Ag最好，因此目前应用最广泛的是Ag系、Cu系和Zn系。

当细菌和金属离子接触时，可破坏细菌主体结构，或者说金属离子进入细菌细胞内和细菌增殖的酶结合，使酶失去活性，从而达到杀菌抗菌的目的。

杀菌机制主要有两种：一，通过电场吸附作用杀菌。几乎所有细菌的细胞壁和细胞膜都带有负电荷基因，而金属离子带有正电荷。由于异性电荷相吸，约束了细菌的活动，使细菌的生存微环境紊乱失调，抑制其呼吸，最终导致细菌发生“接触死亡”。由于这一过程还会使细胞壁和细胞膜发生变形，蛋白质和酶的作用受阻，破坏代谢功能，引起物理性穿孔破裂，引起细胞质溢出，又被称为“溶解死亡”。

二，与细菌接触的金属离子会穿透细胞壁进入细胞内，并与巯基（-SH）反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性使细胞丧失分裂增殖能力而死亡。金属离子还能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。

光触媒灭菌

光触媒灭菌材料中，典型的一种光触媒为二氧化钛（TiO2），经受太阳或荧光紫外线照射时，空气中氧或水分形成活性氧，光触媒具有使有机物质氧化分解的能力，或者说锐钛矿结晶结构的TiO2，受太阳光、荧光中紫外线照射时，表面产生活性OH-、O2，等起很强的氧化作用，使细菌分解起到杀菌作用。

性能与用途

随着人们生活水平的提高，人们对生活与工作环境的卫生要求也日益提高，因而抗菌材料的市场迅速扩大，主要集中在：①厨卫用品及储藏柜；② 家电用品；③ 医疗设施(人体植入材料)及医疗器械；④ 公共场所设施；⑤ 食品加工相关设施；⑥ 日常用品等领域。

目前，日本在抗菌材料的开发方面居世界领先地位，其他像欧、美、韩等也都在致力于这方面的研究，而我国在这方面的研究相对滞后。随着我国人民生活水平及健康环境意识的提高，抗菌材料市场也将随之扩张。另外，抗菌材料除了应用于保护人类健康外，还能应用于材料腐蚀的防护方面。这是由于材料表面附着的微生物会进行繁殖和代谢反应，成为材质劣化和腐蚀的原因。如果赋予材料以抗菌功能，将有效抑制微生物对材料的腐蚀。

抗菌材料研究

近年来，表面工程领域对抗   菌新材料的研究日渐繁荣，尽管总体上还不够成熟，但已有多种表面处理工艺在抗菌材料的研究中得到尝试，并取得了较大成果，主要有溶胶-凝胶法（Sol-Gel法）、CVD法以及真空等离子体法等。

溶胶-凝胶法

主要以钛醇盐及其相应的溶剂为原料，加入少量水及不同的酸和络合剂等，经搅拌和陈化制成稳定的溶胶，然后用浸渍提拉、旋转涂层或喷涂等方法将溶胶施于经过清洁处理的基材表面，最后经干燥焙烧，在基体表面形成一层薄膜。溶胶-凝胶法需要的设备相对简单，并且可在各种规格形状的基材表面涂层，但是干燥和焙烧过程中薄膜容易破裂，膜应力和溶胶理化特性也限制了薄膜质量，附着力相对较差。

CVD法

表面改性，由于不存在有机、无机抗菌剂的缺点，而且价格低，可使用面广，制作工艺简单，有一定的应用前景。

真空等离子体法

主要有离子注入、磁控溅射、离子束辅助沉积以及等离子浸没离子沉积等。等离子体处理加工是一种发展很快的表面处理技术，它在抗菌材料的研究中应用越来越广泛；它能在不带给原材料有害影响的情况下制备出所需功能的表层；

它相对于其他表面处理工艺有以下优点：控制精确性、低温、离子种类多样性、可靠性等；但它的缺点是费用高、注入深度有限。在特殊情况下通常可以结合其他表面处理工艺以达到最佳效果。

利用磁控反应溅射法在PET基底上制备了纳米Ag抗菌薄膜。通过SEM观察发现：在PET基底上溅射上了一层致密均匀的近似球形的纳米粒子，粒子粒度分布在10—80nm之间，随着溅射条件的改变，所得Ag薄膜的微观结构不断改变。一般是随着工作压力的改变与溅射功率的增加，纳米粒子分布逐渐密集。

样品在光照的条件下对比未经溅射的PET，有很强的抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌性能。等离子体处理加工的抗菌材料具有高效，长效，广谱，无毒安全，无刺激性等优点，从根本上解决了细菌扩散传播的问题，并且在服装、家具、空气过滤、日用品和医学材料方面取得市场的认可。