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高分子抗菌剂

发布:多吉利        来源:www.duojili.cn  
高分子抗菌剂
随着人们对生活质量要求的提高,人们对服装、卫生用品、日用品、食品包装等耐用消费品的抗菌性也有了较高的要求。另外,在公共场所适当地使用抗菌产品,可以有效地抑制细菌的生长,防止细菌的传播和感染。面对日益增长的对抗菌材料的需求,抗菌材料的研究也越来越多地受到关注,更多安全、高效、廉价的抗菌剂和抗菌产品被开发出来。
有机高分子抗菌材料就是其中重要的一种。对于有机小分子抗菌剂的抗菌活性己经有了较多的研究。人们发现带有长链烷基的季铵盐基团就具有很强的抗菌性能。但是有机小分子抗菌剂存在易挥发、不易加工、化学稳定性差等缺点。带有抗菌基团的有机高分子化合物恰好可以克服上述缺点。而且高分子抗菌剂不会渗透进人的皮肤,同时还具有比小分子抗菌剂更好的抗菌性能。
因此高分子抗菌剂的合成和应用正成为当今研究和开发的一个热点。按照抗菌甲基团的不同,目前研究得较多的高分子抗菌剂有季铵盐、季磷盐、有机锡、胍盐、壳聚糖及其衍生物等。
1季铵盐类抗菌剂
季铵化合物是最常用的抗菌剂,由于其与纤维的结合力很差,故与反应性树脂并用,以提高其耐久性。例如,日本可乐丽的Saniter与日清纺的Peachfresh,就是季铵盐与反应性树脂同浴整理而成的商品。这类抗菌剂中最著名的是美国道康宁公司的DC一5700,其活性成分的学名为3一(三甲氧基硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化物[3一(Trimethoxyriyl)propyloetadeeyldimethylammoniumChloride〕,季铵盐抗菌剂系脂肪族季铵盐或聚烷氧基三烷基氯化铵(polyoxyalkytrialkylAmoniumChlorid),这类抗菌剂主要用于纯聚酯织物上。急性毒性LD50=651omg/kg(经口、小鼠);对兔子的皮肤刺激试验、Ames变异试验及大肠杆菌变异试验呈阴性;鱼毒性LD50=41mL/L;对人的皮肤贴敷试验呈准阴性,故安全性很高。
季铵盐的抗菌机理是藉季铵盐分子中阳离子,通过静电吸附微生物细胞表面的阴离子部位,以疏水性相互作用,使细胞内物质漏泄出来,使微生物呼吸机能停止而将其杀灭。
2季膦盐类抗菌剂
KanaZawa等研制了以季膦盐为抗菌基团的高分子抗菌剂,并采用活菌计数的方法考察了对金黄色葡萄球菌以及大肠杆菌的抗菌性能。他们发现这种高分子抗菌剂的抗菌活性不仅比相应得小分子高,并且要比相同结构的季铵盐型高分子抗菌剂高出两个数量级。KanaZawa等通过制备一系列的不同阴离子的聚三丁基苯乙烯基季膦盐,考察了阴离子和分子量对聚季膦盐抗菌活性的影响。他们发现形成离子对比较紧密的化合物,抗菌活性较差,而那些容易解离形成自由离子的化合物抗菌活性较好。对一系列的共聚物的研究还表明,随着季膦盐单体含量的升高,抗菌活性提高。因此他们认为季膦盐基团是主要的抗菌活性基团,化合物正电性的提高有利于提高抗菌性。Kanazawa等合成了含长烷基链(CIO~C18)的聚季膦盐,并考察了烷基链的长度对抗菌活性的影响。他们发现与小分子抗菌剂有所不同,高分子抗菌剂的抗菌活性随着烷基链的伸长而降低。他们进一步合成了含季膦盐和季铵盐基团的共聚物,比相应的小分子的抗菌活性要好,特别对革兰氏阳性细菌有较好的杀灭,但是这种抗菌剂的热稳定性较差。
3有机锡类抗菌剂
人们很早就发现带烷基链的有机锡基团具有抗菌活性并且利用O一Sn和N一Sn键将其键合到单体和聚合物上。Nayef等合成了两种含有机锡的单体,并将它们和苯乙烯进行共聚。他们通过测定抑菌圈的大小对单体和共聚产物的抗菌性能进行了考察。研究表明,含有机锡基团的抗菌剂对于革兰氏阳性细菌,尤其是对金黄色葡萄球菌有着很好的杀灭率。对革兰氏阴性细菌的杀灭率相对较低。单体共聚后,由于抗菌基团浓度下降,抗菌活性也随着下降。
4壳聚糖及其衍生物类抗菌剂
早在1979年,Allan等就提出壳聚糖具有广谱抗菌性。由于壳聚糖在碱性条件下溶解性较差,因此限制了它的应用。Kim等在壳聚糖的胺基上接上了不同长度的烷基,制备了一系列的壳聚糖季钱盐衍生物。由于壳聚糖的衍生物在酸性和碱性条件下都可溶,因此有着更广泛的应用。对抗菌性能的研究表明经过改性的壳聚糖抗菌活性有所提高,而且抗菌活性随着烷基链的增长而增加。shin等用可溶性的壳聚糖衍生物对纤维进行了预处理,得到具有抗菌活性的纤维制品。由于壳聚糖具有微细的小孔结构,有毛细管作用,可以迅速散发吸收的汗液,使细菌不易附着并滋生,从而增强了抗菌的效果。而且壳聚糖对皮肤没有刺激,安全性高。但经过处理后的纤维其柔顺性和透气性以及拉伸强度都有所下降。
杨冬枝等考察了壳聚糖的浓度、脱乙酞化度、分子量及pH值等因素对抗聚糖抗菌活性的影响,并初步探讨了壳聚糖的抗菌机理。结果表明,在研究的范围内,随着浓度和脱乙酞化度的提高,抗菌活性提高;在分子量9.16x104附近,以及pH值为6.5左右,抗菌活性最好。
5胍类杭菌剂
用于纺织品的抗菌整理是胍基抗菌剂应用的新领域,将溶解性良好的胍基聚合物配制成一定浓度的溶液,用以浸渍整理手术衣、床单、袜类、抹布等可获得抗菌产品。与此同时,人们也一直在努力利用胍基抗菌剂直接获得抗菌纤维,以适应更广泛的需求。
由于利用胍基化合物良好的热稳定性和抗菌性能制备的抗菌性能持久的纺织品,能满足人们对衣着的卫生性和舒适性的要求,而且胍盐的急性毒性较低,不会严重影响健康,对人体不存在致癌性、致变性和致畸性的潜在威胁,因此胍盐类抗菌剂具有很大的开发潜力,已经广泛的应用于医疗、农产品防护、食品和日用品等方面。
综上所述,高分子抗菌剂比小分子抗菌剂有更好的抗菌活性,而且使用安全,易加工,稳定性好。人们希望研制出广谱高效、毒性小、可回收再生的廉价抗菌剂,高分子抗菌剂的开发和应用正好提供了一个很有潜力的研究方向。

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