抗菌材料是兴起于20世纪90年代,之后迅速发展,是一种能抑制杀死细菌的新型功能材料。近年来人们的生活水平不断提高,这就导致了人们对抗菌材料的需求也越来越大。目前已经涉及家电,服饰,包装,建材等诸多方面。在美国等发达国家,抗菌材料已经系统的研究,并广泛应用。近年来我国抗菌材料的研究和应用,也发展迅速,许多研究院在抗菌纤维,抗菌陶瓷,抗菌塑料等方面取得了较好的成果,并得到了广泛的应用。86683
抗菌材料的核心是抗菌剂,根据性质不同,一般分为有机和无机两种。有机抗菌剂由于其耐热性较差,使用寿命短,且存在毒副作用,应用一直受到限制。无机抗菌剂则不存在这些缺点,在安全性和持久性方面具有很大的优势。目前无机抗菌剂主要研究的是银系抗菌剂,但其耐热性差,易变色,重金属毒性也具有争议,限制了它的应用。
1995年日本科学家Sawai等研究发现,氧化锌对大肠杆菌表现出了极强的抗菌能力。[1]这一发现引起了广大学者的关注,纷纷对其进行研究,并扩展到纳米领域,研究纳米氧化锌的抗菌能力。相较于银,氧化锌制备原料丰富,杀菌能力强,无色无毒,优点多多,更加具有市场价值。论文网
Osamu Yamamoto教授[2]研究了氧化锌粉体具有抗菌性的原因,研究发现,氧化锌粉体的抗菌性与晶粒大小以及粉体对细菌吸附能力有关。过程如下,粉体先依附在细菌表面,破坏细胞壁进入细胞内部,破坏细胞结构,从而杀死细菌;还有一种方式是在光照条件下,利用光催化性,纳米氧化锌电荷分离,产生氧负离子,使细菌死亡[3]。
这一观点得到Roberta Brayner教授的证实,通过氧化锌粉体对大肠杆菌的抗菌测试发现[4],增加粉体浓度,会提高其抗菌性能。粉体的颗粒越小,吸附性越好,更能破坏细胞壁,所以抗菌性也越好。
Sawai教授[5]曾研究了CaO、MgO和ZnO三种金属氧化物粉体的抗菌性能,同浓度条件下,ZnO的抗菌性能最强。进一步研究了影响氧化锌的抗菌性能的主要因素,结果表明随着锌离子浓度对粉体抗菌性能影响不大。粉体与细菌表面吸附后使得细菌表面形成如湿疹的病状,[6]这极大的提高了粉体抗菌性能。所以,氧化锌的抗菌机理主要是由于粉体的吸附性。
目前,氧化锌抗菌机理的研究还在不断继续,已知为接触吸附机理和光催化机理两种。所以,要想提高纳米氧化锌的抗菌性能,可以在控制氧化锌颗粒大小和形貌及提高光催化性做研究。