抗擊致病菌，這項技術(shù)別出“鋅材”

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來源：科技日報

2019-06-14

細菌，一種非常微小而又原始的生物，人類對它又愛又恨。它既可以在生物科技領(lǐng)域中廣泛運用，也會給人類帶來許多致命的疾病。

自從人類發(fā)現(xiàn)細菌致病后，殺菌技術(shù)就成了生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域永恒的課題。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，細菌從1只繁殖到200萬只僅需要8小時。如何才能在不影響原有物體外觀、顏色、確保安全的前提下，對物體進行抗菌處理，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（以下簡稱凱創(chuàng)公司）近日宣布，經(jīng)過該公司中外專家聯(lián)合研發(fā)的微納鋅復(fù)合抗菌材料，對已知的800多種常見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不多，但造成的危害卻不小。”凱創(chuàng)公司董事長錢鵬告訴科技日報記者，其不僅會引發(fā)諸如SARS、H7N9等突發(fā)性公共衛(wèi)生事件，還會導(dǎo)致各種“現(xiàn)代病”的發(fā)生，比如軍團菌等致病微生物可能會導(dǎo)致“空調(diào)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?？咕鷦﹦t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(nèi)公共場所和對消毒有要求的場所普遍采用的是定期消毒殺菌方式，即采用有機、無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）有一個弊端，在瞬間秒殺細菌后，消毒劑在短時間內(nèi)就揮發(fā)了，空氣中繼續(xù)傳播的細菌、物體表面的細菌會再次滋生，因此不具備持續(xù)抑菌的功能。

錢鵬表示，近年來無機金屬持久抗菌受到重視，其中應(yīng)用最廣泛的元素有銀（Ag）、銅（Cu）和鋅（Zn）。

以納米銀、納米銅為代表的無機抗菌劑，具有持續(xù)時間長、廣譜殺菌、殺菌效果強等特點，一經(jīng)上市就得到廣泛應(yīng)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(nèi)不參與代謝，會在體內(nèi)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，但是納米鋅的秒殺效果不如納米銀。實驗結(jié)果表明，殺死90%以上的細菌，納米鋅至少需要5小時，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)家長期研究的課題。

微納復(fù)合殺菌力倍增

為了讓“慢性子”的納米鋅擁有“速殺”能力，錢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(fù)合抗菌材料。

“通過透射電子顯微鏡TEM觀察，這種材料粒子一部分屬于納米級、一部分屬于微米級，呈現(xiàn)出不同的殺菌效應(yīng)。”

由于微納鋅具有較強的催化能力，形成自由移動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都坐著人。若將人視作電子，只要有人站起來走動，成為‘自由電子’，就會多出空位置，即空穴。”錢鵬解釋道，此時吸附在材料表面的氧氣、羥基和水等就會坐到那些“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?；钚匝蹙哂袠O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(yīng)，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，會刺破細菌的膜蛋白結(jié)構(gòu)，使其失去活性，達到殺菌目的。當(dāng)細菌被殺死后，生命力強大的鋅離子又會從溶解的菌體中游離出來，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(jù)檢測，微納鋅復(fù)合物對已知的多種常見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，用ASTM F1980方法對微納鋅復(fù)合物進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(yīng)用于紡織類用品，這為微納鋅復(fù)合抗菌材料的開拓提供了機會，有望成為我國抗菌產(chǎn)業(yè)的重要新軍力量。

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