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系抗菌剂国内外研究进展

作者:系抗菌剂国内外研究进展  来源:系抗菌剂国内外研究进展  发布时间:2009/3/25 15:10:53

系抗菌剂国内外研究进展

1893年,瑞士植物学家拉克林最早明确提出Ag+可以杀菌,他发现10-8mol/L浓度的Ag十就可以杀灭藻类中的细菌。随后人们发现铜、锌等许多金属离子也有抗菌性能,其抗菌效果按下列顺序递减:Ag+>Co2+>Ni +>Al3+>Zn2+>Cu2+=Fe3+>Mn2+>Sn2+>Ba2+>Mg2+>Ca2+;对霉菌的静菌作用顺序为:Ni+>Cu2+>Co2+>Zn2+=Ag+=Fe3+=Al3+>Sn2+=Mn2+>Ba2+>Mg2+>Ca2+;杀菌性能的顺序为:Ag+>Cu2+>Fe3+=Sn2+>A13+>Zn2+>Co2+。20世纪初,现代外科创始人之一Halstead曾因为银良好的抗菌性和抗感染性而积极推广银箔医疗器械。

Ag离子在临床医学上也有应用,如使用硝酸银溶液或胶态银处理伤口,用硫胺嘧啶银抗真菌、抑制病毒等。20世纪80年代初,日本科学家开始将银化合物直接添加到树脂中,首次用无机抗菌剂制成了抗菌塑料。由于银盐具有很强的光敏效应,遇光或长期保存都极易变色,而且直接添加银盐制成的抗菌塑料,其力学性能明显下降,接触水时Ag+易析出而导致抗菌有效期很短。为了解决这些问题,人们采用内部有空洞结构且能牢固负载金属离子的材料或能与金属离子形成稳定鳌合物的材料作为载体制备无机抗菌剂。1984年,日本品川燃料公司首次推出了商品代号为zeomic的载银沸石无机抗菌剂,并迅速实现了商业化。无机抗菌剂的大规模应用和研究才真正开始。

1沸石抗菌剂

沸石是一种结晶型硅铝酸盐,由硅氧四面体[SiO4]4-和铝氧四面体[AlO4]5-通过共用氧原子连接而成,具有三维空间骨架结构,由于骨架中的铝氧四面体电价不平衡,为达到静电平衡,结构中必须结合钠、钙等阳离子,而此类阳离子可以被其他阳离子所交换,从而使沸石具有很强的阳离子交换性能。以沸石为载体的无机抗菌剂是目前最常用的抗菌剂之一,国内外科研工作者对其进行了大量的研究。

2磷酸盐系抗菌剂

这类抗菌剂包括轻基磷灰石基抗菌剂、磷酸钦盐抗菌剂和磷酸锆盐抗菌剂三类。羟基磷灰石属于六方晶系,存在平行于c轴的通道,因此很容易吸附Ag、cu2+、zn2+等金属离子,形成结构更为复杂的固溶体。这类抗菌剂不溶解、不挥发、安全,可耐1000℃以上的高温,在使用过程中不变色,抗菌效率高。磷酸肽盐抗菌剂和磷酸锆盐抗菌剂具有层状晶体结构,具有较强的离子交换性能。通过离子交换可得到银含量大的银型磷酸复盐抗菌剂,其结构通式为AgaAb(PO4)d.nH2O,式中A为碱金属、碱土金属、按或氢中的一种,M为4价金属,一般为zr4+或Ti4。载银磷酸肽盐抗菌剂通过缓释Ag+或产生活性氧而具有抗菌作用。研究表明Ag+在磷酸肽盐晶体结构中具有良好的稳定性,能以很小的速度缓释,因而具有持久的抗菌性。载银磷酸锆盐抗菌剂在光照条件下对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌及霉菌均有抗菌效果,抗菌机理为光触媒作用,具有持久的抗菌性能。朱伟员采用水热法制成了抑菌率达100%的载Ag+、cu2+双组份磷酸锆抗菌剂,该抗菌剂具有较好的加工稳定性和光稳定性。

3膨润土抗菌剂

膨润土为典型的层状粘土矿物,属于2:1型层状硅酸盐,其层间的阳离子易被交换,具有很大的离子交换容量。通过离子交换,可将Ag+引入层间制备膨润土抗菌剂,在使用过程中通过缓释银离子而具有抗菌作用。由于其层间的银离子结合较弱,很容易游离出来并被还原,导致其在使用初期,银离子的浓度太大而具有毒性,而且抗菌剂容易变色影响外观;另外,由于银离子很快游离,不能保持抗菌作用的持久性。因而在实际应用中,不采用直接交换银离子制造膨润土抗菌剂,而是采用银的按络合盐对膨润土中的碱金属离子进行交换,从而抑制银离子的溶出和变色,改善其抗菌持久性。

4可溶性玻璃抗菌剂

以硼酸盐、硼硅酸盐或磷酸盐玻璃为基质,添加适量的银盐、铜盐或锌盐,并添加必要的氧化还原剂,使金属以离子形式存在,将其制成粉末即可得到可溶性玻璃抗菌剂。该抗菌剂通过玻璃粉的溶解而缓释银离子,产生抗菌效果。

5托勃莫来石抗菌剂

托勃莫来石为层状晶体结构,具有良好的二价离子交换性能,可和Cu2+、zn2+等具有抗菌活性的二价金属离子直接交换制备相应的无机抗菌剂。如果将托勃莫来石晶体结构中的部分硅原子用铝原子取代,并以Na+进行电价平衡,就可得到具有良好一价阳离子交换能力的托勃莫来石,用含银离子的溶液和改性托勃莫来石进行离子交换,使Ag+取代一部分Na+,即可制得载银托勃莫来石抗菌剂。实验结果表明,托勃莫来石抗菌剂中的银离子含量为0.09mmol/g时,含1.0%(wt)的该抗菌剂的水悬浮液经lh振荡后,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率均为100%。

6硅胶抗菌剂

硅胶的化学组成为SiO2·nH2O,属于无定形结构,其基本结构质点为Si一O四面体,Si一O四面体相互堆积形成硅胶的骨架。硅胶具有很大的表面积,可通过两种方法制得抗菌剂,一是硅胶表面吸附络合物,而后利用溶胶一凝胶法在其表面形成SiO2层,通过此种方法制得的抗菌剂具有较好的热稳定性和抗菌持久性。二是将硅胶用碱和偏铝酸盐的混合溶液进行处理,在硅胶表面形成薄层的沸石(Y型和A型)或无定型的铝硅酸盐的结构,然后用含Ag+的溶液进行离子置换,制成硅胶抗菌剂。

王维清等以麦饭石为载体制备Cu型麦饭石抗菌剂,预测了麦饭石作为一种新型无机抗菌剂载体的应用前景。柳清菊等以A12O3、SIO2、Ti02、ZnO、Cao、Mgo、磷酸盐、硅铝酸盐等为载体,制备了系列抗菌剂,并对其抗菌性能、安全性能及耐高温性能进行了详细的研究。于会文等详细地研究了银沸石抗菌剂和抗菌玻璃的物理性质,化学性质和抗菌性能等特性。

YamamotoK等研究载银无机抗菌剂对口腔链球菌的抗菌活性,并尝试将此类抗菌剂添加在复合树脂中抑制继发龋。佘文君等采用微量液体稀释法,测定了六种国内外知名品牌纳米级载银无机抗菌剂对口腔病原菌的抗菌活性,结果表明,六种纳米级载银无机抗菌剂对变形链球菌、乳酸杆菌、粘性放线菌、白色念珠菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌均有良好的杀菌效果,且综合抗菌实力相当,具有在牙科抗菌材料领域应用的可行性。

    

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