細(xì)菌，一種非常微小而又原始的生物，人類對(duì)它又愛又恨。它既可以在生物科技領(lǐng)域中廣泛運(yùn)用，也會(huì)給人類帶來許多致命的疾病。
自從人類發(fā)現(xiàn)細(xì)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(xì)菌從1只繁殖到200萬只僅需要8小時(shí)。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(duì)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(duì)已知的800多種常見細(xì)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(guó)。
“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(zhǎng)錢鵬告訴科技日?qǐng)?bào)記者，其不僅會(huì)引發(fā)諸如SARS、H7N9等突發(fā)性公共衛(wèi)生事件，還會(huì)導(dǎo)致各種“現(xiàn)代病”的發(fā)生，比如軍團(tuán)菌等致病微生物可能會(huì)導(dǎo)致“空調(diào)病”的發(fā)生。
針對(duì)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(dá)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(dá)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(guó)內(nèi)公共場(chǎng)所和對(duì)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(jī)、無機(jī)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(xì)菌后，消毒劑在短時(shí)間內(nèi)就揮發(fā)了，空氣中繼續(xù)傳播的細(xì)菌、物體表面的細(xì)菌會(huì)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(jī)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(jī)抗菌劑，具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、廣譜殺菌、殺菌效果強(qiáng)等特點(diǎn)，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(huì)在體內(nèi)富集，對(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，殺死90%以上的細(xì)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(bǔ)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(zhǎng)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(tuán)隊(duì)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(jí)、一部分屬于微米級(jí)，呈現(xiàn)出不同的殺菌效應(yīng)。”錢鵬介紹說。
由于微納鋅具有較強(qiáng)的催化能力，形成自由移動(dòng)的帶負(fù)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)都坐著人。若將人視作電子，只要有人站起來走動(dòng)，成為‘自由電子’，就會(huì)多出空位置，即空穴。”錢鵬解釋道，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?span lang="EN-US">ROS。活性氧具有極強(qiáng)的氧化活性，它們能破壞細(xì)菌細(xì)胞的增殖能力，從而抑制或殺滅細(xì)菌。
微納鋅粒子特有的比表面效應(yīng)，還容易與所接觸的細(xì)菌產(chǎn)生親和力。而且，鋅離子具有氧化還原性，會(huì)刺破細(xì)菌的膜蛋白結(jié)構(gòu)，使其失去活性，達(dá)到殺菌目的。當(dāng)細(xì)菌被殺死后，生命力強(qiáng)大的鋅離子又會(huì)從溶解的菌體中游離出來，再與其他細(xì)菌接觸，完成新的殺菌任務(wù)，所以顯出很強(qiáng)的殺菌活性。
根據(jù)檢測(cè)，微納鋅復(fù)合物對(duì)已知的多種常見細(xì)菌均有良好的殺菌抑菌作用，并且持久有效。對(duì)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(dá)到99.9%以上。同時(shí)，用ASTM F1980方法對(duì)微納鋅復(fù)合物進(jìn)行了模擬加速老化試驗(yàn)，5年后其殺菌率仍然保持99.9%。
目前，美國(guó)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(jī)會(huì)，有望成為我國(guó)抗菌產(chǎn)業(yè)的重要新軍力量
