抗菌材料投稿期刊

许多金属元素都具有抗菌性，但在通常情况下将其添加到不锈钢制品中的目的不是为了获得抗菌性。例如锌镀在钢表面可以保护钢不受腐蚀，提高钢-铝复合界面的结合强度。那么这些金属元素是如何抗菌的呢?其基本原理主要如下。

细菌的细胞膜和细胞壁带有磷脂、阴离子基团等负电荷物质，可以与带正电的金属离子通过电场吸附作用接触并反应，造成细菌的生存微环境紊乱失调与功能障碍或固有成分被破坏，从而导致细菌死亡;

金属离子与细菌中的蛋白质基团反应，使细菌生长增殖必备的氨基酸严重失衡、蛋白质凝固，破坏其细胞合成酶的活性，对其呼吸链的表达有抑制作用，从而导致细胞丧失分裂增殖能量而死亡;

金属离子破坏细菌细胞膜上物质传输等生存必备的功能系统，当细菌失去活性后，金属离子又会从菌体中游离出来，重复杀菌。然而，在实际应用过程中，抗菌不锈钢发挥的抗菌作用受到材料结构和形态以及复杂环境等因素制约，其表现出的抗菌机理可能是上述理论共同作用的结果。

考虑到部分金属离子对人体的毒性，目前在不锈钢中添加具有抗菌效果的金属主要有银、铜、锌，其抗菌原理大同小异。金属离子与细菌静电接触，细菌细胞膜的渗透性随着细胞膜结构被破坏而发生不可逆转的改变，金属离子进入细菌细胞后，细菌内DNA(脱氧核糖核酸)遭到破坏而无法正常运载，使其重要的生存功能严重紊乱，游离的锌离子通过异性离子相互吸引的作用，被细菌细胞吸收而发挥抑菌效果;纳米铜粒子可以导致细菌细胞壁出现凹坑或者空洞，而铜离子渗透到细菌外膜中，与革兰氏阴性细菌细胞壁外壁带负电的脂多糖结合，使细菌整个细胞壁外壁的通透性和某些功能发生改变;银离子可以吸附在细菌的细胞壁周围，进而沉积在细菌细胞内，使其蛋白质基团遭到破环、DNA复制功能受阻;银离子进入细菌细胞后，可能由于其元素亲和能力强，刺激酶活性的官能团被取代，使酶类失去作用，导致细菌代谢异常而失活。

抗菌不锈钢在冶炼铸造过程中添加了一定量的特殊抗菌金属元素，从而获得了一定的抗菌特性。不锈钢中这些抗菌金属元素均匀散布，金属元素在和细菌接触时，会发生化学反应，从而达到消灭细菌的作用。铜（Cu）、银（Ag）、锌（Zn）是常见的抗菌金属元素。

在不锈钢中分布的银离子对细菌的抵抗途径是多种多样的。

1.破坏细菌细胞壁：银离子可以与细菌的细胞壁（肽聚糖）发生反应，造成细菌的结构破坏，以及某些特定功能的丧失。

2.影响细胞膜通透性：银离子的作用，影响细菌细胞膜的通透性，从而让细菌的细胞膜丧失运输功能。

3.抑制细菌蛋白合成：银离子可以通过细菌的细胞壁进入细胞内部。通过抑制细菌蛋白质合成，阻碍细菌蛋白质的分解，从而抑制细菌生长、代谢、繁殖。

4.阻断细菌DNA复制：银离子影响细菌产生活性自由基，活性自由基与DNA相结合，与DNA分子双螺旋结构中的氢原子进行置换，从而导致细菌DNA分子结构变形。如果DNA的结构发生改变，那么细菌的表达基因就无法进行复制、转录、翻译。进而影响细菌的生理活动，使其失活。

添加锌元素的抗菌不锈钢与细菌接触时。由于锌离子具有还原性，能与细菌中的有机物发生氧化还原反应。首先与细菌细胞膜及蛋白质结合，破坏其构造。然后进入细胞后破坏电子传递过程的酶并与DNA反应，达到抗菌目的。

分布在不锈钢中的铜离子在与细菌接触时与锌原子原理类似，首先与细菌外膜发生化学反应，使细菌的细菌外膜破裂。然后，随着细菌的细胞外膜受到破坏，细胞内的营养物质被释放出来、水分也会流失，最终细菌萎缩失活，从而达到杀菌的目的。

不锈钢抗菌材质因自身物理性质所具有的抗菌高效性、抗菌持久性，使抗菌不锈钢的抗菌、杀菌性质更加显著突出。因而，抗菌不锈钢大规模的应用在日常生活中的众多领域。

——⭐活性氧原理某些金属如银和钛的离子能起催化活性中心的作用，在光的作用下，这类金属离子可激活空气或水中的氧，产生具有很强氧化还原作用的铱基，自由基及活性氧离子。破坏细菌体内脱氢酶，使细菌无法进行能量代谢而失去增殖能力。

——⭐酶结合

与细菌接触的金属离子穿透细胞壁进入细胞内，与细菌内的蛋白质、核酸中的琉基、氨基等发生反应，使细菌的蛋白质凝固，合成酶失去活性，造成微生物固有成分的破坏或产生功能性障碍，使细胞丧失分裂增殖的能力。

——⭐电荷吸附

异性电荷的吸引力约束了细菌活动，使细菌的生存微环境紊乱失调，最终导致细菌发生“接触死亡”。异性电荷的吸引力还可使细菌的细胞壁和细胞膜发生变形，蛋白质和酶的作用受阻，代谢功能受损， 细菌的细胞发生物理性穿孔，导致细胞质溢出，发生“溶解死亡”。

含铜奥氏体抗菌不锈钢的抗菌原理就是电荷吸附和接触反应机理，其基体中富铜相析出Cu离子，Cu离子穿透细菌细胞破坏蛋白质，从而起到杀菌的效果。

——⭐接触反应机理

金属离子穿透细菌的细胞壁进入细胞内，破坏细胞合成酶活性令细胞丧失分裂繁殖的能力。当菌体失去活性后，金属离子又从菌体中游离出来，重复进行杀菌活动，从而保持持久的抗菌效果。

如何选择抗菌不锈钢？

石墨烯和纯棉都可以用于制作抗菌材料，但它们各有优缺点，所以选择哪种取决于具体用途和需求。石墨烯是一种最新的新型材料，具有出色的导电、热传导、抗氧化以及阻燃等特性，同时也具有抑制细菌生长、抗菌和净化空气等功能。因此，石墨烯抗菌材料可以广泛应用于医疗、环保等领域。此外，石墨烯材料也比较容易加工成各种形状和尺寸，非常方便使用。纯棉也是一种常用的抗菌材料，它不仅具有柔软舒适、透气性好、吸汗性高等特点，而且天然且环保，不会对人体造成危害。它的抗菌性能比较稳定，可以长时间使用，也比较容易清洁和保养。总的来说，如果需要制作用于医疗等领域的高要求抗菌材料，石墨烯可能更合适；如果只需要日常生活中使用的抗菌材料，纯棉可能更为实用。