細菌，一種非常微小而又原始的生物，人類(lèi)對它又愛(ài)又恨。它既可以在生物科技領(lǐng)域中廣泛運用，也會(huì )給人類(lèi)帶來(lái)許多致命的疾病。
自從人類(lèi)發(fā)現細菌致病后，殺菌技術(shù)就成了生物醫學(xué)領(lǐng)域永恒的課題。
科學(xué)家發(fā)現，細菌從1只繁殖到200萬(wàn)只僅需要8小時(shí)。如何才能在不影響原有物體外觀(guān)、顏色、確保安全的前提下，對物體進(jìn)行抗菌處理，形成持久殺菌、抑菌的作用？
南京凱創(chuàng )協(xié)同納米技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)凱創(chuàng )公司）近日宣布，經(jīng)過(guò)該公司中外專(zhuān)家聯(lián)合研發(fā)的微納鋅復合抗菌材料，對已知的800多種常見(jiàn)細菌均有良好的殺菌抑菌作用，目前其抗菌產(chǎn)品已經(jīng)批量出口到日本和歐美各國。
“慢性子”的納米鋅
“致病微生物盡管種類(lèi)不多，但造成的危害卻不小。”凱創(chuàng )公司董事長(cháng)錢(qián)鵬告訴科技日報記者，其不僅會(huì )引發(fā)諸如SARS、H7N9等突發(fā)性公共衛生事件，還會(huì )導致各種“現代病”的發(fā)生，比如軍團菌等致病微生物可能會(huì )導致“空調病”的發(fā)生。
針對這些致病源，消毒劑與抗菌劑均可起到作用。消毒劑的作用，主要用于殺滅傳播媒介上病原微生物，使其達到無(wú)害化要求，將病原微生物消滅于人體之外，切斷傳染病的傳播途徑，達到控制傳染病的目的。抗菌劑則是指直接接觸皮膚黏膜的、具有一定殺菌或抑菌作用的制劑（栓劑、皂劑除外）。
目前，國內公共場(chǎng)所和對消毒有要求的場(chǎng)所普遍采用的是定期消毒殺菌方式，即采用有機、無(wú)機消毒劑或天然抗菌消毒產(chǎn)品消滅致病菌。
但是，這些消毒產(chǎn)品（如84消毒液）有一個(gè)弊端，在瞬間秒殺細菌后，消毒劑在短時(shí)間內就揮發(fā)了，空氣中繼續傳播的細菌、物體表面的細菌會(huì )再次滋生，因此不具備持續抑菌的功能。
錢(qián)鵬表示，近年來(lái)無(wú)機金屬持久抗菌受到重視，其中應用最廣泛的元素有銀（Ag）、銅（Cu）和鋅（Zn）。
以納米銀、納米銅為代表的無(wú)機抗菌劑，具有持續時(shí)間長(cháng)、廣譜殺菌、殺菌效果強等特點(diǎn)，一經(jīng)上市就得到廣泛應用。
但是，納米銀產(chǎn)品和納米銅產(chǎn)品的生產(chǎn)成本較高，也容易氧化變色；而且銀在人體內不參與代謝，會(huì )在體內富集，對人造成危害。
納米鋅盡管在持久殺菌和抑菌效果上和納米銀、納米銅抗菌材料等量齊觀(guān)，但是納米鋅的秒殺效果不如納米銀。實(shí)驗結果表明，殺死90%以上的細菌，納米鋅至少需要5小時(shí)，而納米銀僅僅只用600秒。
如何修補納米鋅的短板，使其成為一種新型抗菌產(chǎn)品，成了科學(xué)家長(cháng)期研究的課題。
微納復合殺菌力倍增
為了讓“慢性子”的納米鋅擁有“速殺”能力，錢(qián)鵬團隊與中科院化學(xué)所研究員李畢忠合作，研發(fā)出了微納鋅復合抗菌材料。
“通過(guò)透射電子顯微鏡TEM觀(guān)察，這種材料粒子一部分屬于納米級、一部分屬于微米級，呈現出不同的殺菌效應。”
由于微納鋅具有較強的催化能力，形成自由移動(dòng)的帶負電的電子和帶正電的空穴。“就好比電影院中排列整齊的座位上每個(gè)都坐著(zhù)人。若將人視作電子，只要有人站起來(lái)走動(dòng)，成為‘自由電子’，就會(huì )多出空位置，即空穴。”錢(qián)鵬解釋道，此時(shí)吸附在材料表面的氧氣、羥基和水等就會(huì )坐到那些“空位置”上，產(chǎn)生具有還原作用的羥基自由基及活性氧離子，激發(fā)空氣和水中的氧變?yōu)榛钚匝鮎OS。活性氧具有極強的氧化活性，它們能破壞細菌細胞的增殖能力，從而抑制或殺滅細菌。
微納鋅粒子特有的比表面效應，還容易與所接觸的細菌產(chǎn)生親和力。而且，鋅離子具有氧化還原性，會(huì )刺破細菌的膜蛋白結構，使其失去活性，達到殺菌目的。當細菌被殺死后，生命力強大的鋅離子又會(huì )從溶解的菌體中游離出來(lái)，再與其他細菌接觸，完成新的殺菌任務(wù)，所以顯出很強的殺菌活性。
根據檢測，微納鋅復合物對已知的多種常見(jiàn)細菌均有良好的殺菌抑菌作用，并且持久有效。對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌等多種致病菌的殺滅率達到99.9%以上。同時(shí)，用ASTM F1980方法對微納鋅復合物進(jìn)行了模擬加速老化試驗，5年后其殺菌率仍然保持99.9%。
目前，美國聯(lián)邦法院在全美已發(fā)出限制法令，限制納米銀應用于紡織類(lèi)用品，這為微納鋅復合抗菌材料的開(kāi)拓提供了機會(huì )，有望成為我國抗菌產(chǎn)業(yè)的重要新軍力量。
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