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聚合物抗有害微生物材料的种类与发展的新突破

来源:国际塑料商情 发布时间:2020-10-12 690
化工塑料橡胶塑料加工设备模具及零件材料处理、计量与检测原料及混合物添加剂及母粒其他增强塑料
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聚合物材料已经深入到人类生活的几乎所有细节,采用聚合物抗有害微生物材料必要性何在?为防止疾病,保证人类的安全与健康,抗有害微生物材料的发展方向究竟何去何从?

聚合物材料已经深入到人类生活的几乎所有细节,采用聚合物抗有害微生物材料必要性何在?为防止疾病,保证人类的安全与健康,抗有害微生物材料的发展方向究竟何去何从?


1.抗有害微生物材料在未来世界的重要性


近年来在世界许多国家相继爆发的各类恐怖流行病频频发生,给世界带来震动。特别是今年爆发的新冠病毒,更是给全世界带来了巨大的灾难。为控制疾病的传播,传统做法一是大量采用杀菌剂进行消毒,二是大量使用抗菌素,结果不仅耗费很大,污染自然环境,也带来了一些因过度使用药物而导致的人体机能下降以及细菌与病毒的恶性变异,因此实际上我们是在培养自己的掘墓人。最近英国政府委托的一份报告警告说,超级细菌开始横行,到2050年,抗生素的抗药性可能导致全球每年有1000万人死亡。这项被BBC描述为“非常有影响力”的研究由经济学家吉姆·奥尼尔领导。他说,除非世界尽快采取行动,否则药物可能会“退回黑暗时代”。由此可见,如果避开采用杀菌剂消毒与抗生素的惯常措施,转而采用抗有害微生物材料其必要性也就尤为突出了。例如,大连在海鲜市场发现了新冠病毒,并传染人的事件。但追踪发现,病毒并非来自于三文鱼本身,而是来自于其包装。试想,如果三文鱼的包装采用能杀灭病毒的聚合物材料,那么新冠病毒还能够再传染人了么?由此可见,未来世界在保护人类自身安全方面,聚合物抗有害微生物材料必将发挥越来越重要的核心作用。此外,以往常称为抗菌材料,实际上,近年来在世界许多国家相继爆发的各类恐怖流行病多由病毒所导致,例如,流感病毒、埃博拉病毒以及现在正危害全世界的新冠病毒。此外,随着有害微生物本身尺度的增加,还有真菌、霉菌甚至螨虫等,也都会导致人类的疾病,因而不妨将它们统一归为有害微生物范畴,才不至于以偏概全。


2.聚合物抗有害微生物材料的命名与分类


迄今为止聚合物材料无论是天然的或是合成的,几乎都没有具备本征抗有害微生物功能的,因而必须以人为的方式附加给聚合物材料。按照对有害微生物作用的方式可以分为攻击型与防守新型两大类。所谓攻击型抗有害微生物材料,就是人为向聚合物中添加一些化学物质,利用这些化学物质渗出(或称溶出)聚合物基体,来杀灭制品表面以及周围的有害微生物,故而称为攻击型抗有害微生物材料。攻击型抗有害微生物材料在检测时最明显表现出的特点就是会出现一个抑菌圈,该抑菌圈的大小取决于添加到聚合物中的化学物质渗出基体,以及杀灭细菌的能力。攻击型抗有害微生物材料也是迄今为止应用最早、最多,也是最常见的一个品种。但也正是因为攻击性,所以也很容易对人类、家禽、家畜产生毒副作用。即便采用的化学物质毒性很小,其副作用也不可小觑。例如,采用攻击型抗有害微生物材料制备成的卫生巾、尿不湿,即便对人体未产生毒害作用,但是破坏了人体正常的菌群分布,也是极为有害的。其实仔细分析起来,攻击型抗有害微生物材料与投放杀菌剂或消毒剂相似,仅仅是投放的方式不同而已。而且投放量远低于通常投放的杀菌剂或消毒剂,这样也给攻击型抗有害微生物材料带来有效寿命短暂的另一个缺陷。


3.迄今为止的攻击型抗有害微生物材料的种类及其优缺点


攻击型抗有害微生物材料根据添加入基体树脂化学物质的不同而分为有机添加剂型、无机添加剂型以及光催化型三大类。


首先,最早采用就是有机添加剂,它们大多由农药或医药中的杀菌剂和抑菌剂衍化而来,品种繁多,利用它们对生物体的毒害或抑制作用来进行抗菌的。如作为杀菌剂的如:邻羟基环戊烯二酮等,季铵盐、季磷盐、单胍盐、双胍盐等抗菌剂;作为防腐剂的有机汞、有机卤素化合物、锡、银等有机金属、甲醛以及异噻唑类化合物;作为防霉、防藻剂的有2-(2-吡啶-硫代-1-羟基)锌,2-(4-噻唑)苯并咪唑、咪唑、有机锡等。由于这些化学物质基本都是小分子化合物,所以同聚合物基体的相互作用很差,极易渗出基体,所以反应极为迅速,灭菌、抗菌迅速而高效。但对人畜的毒性同样也较大,而且由于这些小分子化合物耐热性大部分都很差,几乎无法参与聚合物加工,绝大部分仅能做成溶剂型涂料。而且短时间内即将这些化学物质释放完毕,所以抗有害微生物效果极为短暂。这类聚合物抗菌材料,欧美发展比较早,因而早期这类材料以欧美为主。


第二类聚合物攻击型抗有害微生物材料是通过添加无机重金属及其化合物来实现的。通过将银、铜或锌等金属离子采用离子交换或吸附等方法,富集于沸石、硅藻土、磷酸盐等多孔性物质中,或采用二氧化硅、二氧化钛粉体作为载体,制得无机抗菌剂。1984年由日本品川燃料公司最先推出,并迅速实现了商业化,继而日本东亚合成化学公司推出了一种与银沸石组分不同的载银抗菌剂。使用时将它们与高分子材料简单共混,制成各种抗菌产品。为了提高比表面积以增强效果,往往将它们制成超细或纳米尺寸的粉体,在纳米材料风起云涌之时,该类攻击型抗有害微生物材料常被冠以“纳米抗菌材料”而风靡全世界,自然也包括中国在内。


的确,许多重金属离子都有很强的杀菌能力,关于杀菌机理基本存在两类看法,一类认为重金属离子破坏了细胞膜的功能,进入细胞内部,使某些细胞成分逸出,干扰细胞代谢过程或干扰各种酶的作用,使其失去应有的生物功能,最后导致细胞的死亡。另一类认为重金属盐等物质会使蛋白质变性,这是一种不可逆的化学变化,可以与蛋白质中游离的羧基作用形成不溶性的盐,同时使得蛋白的某些化学键断裂。一旦蛋白质变性,它的结构和功能就会被破坏,从而导致人类的中毒或杀死细菌与病毒等。


                                                                                      表1 各类抗菌剂安全性及应用对比

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与小分子有机抗菌剂相比,处于盐结构之中的重金属离子渗出基体树脂的能力要差得多,因而带来的第一个后果就是起作用缓慢。以至于以往较短时间检测抗菌效果的标准已经无法适应了,特此在测试时将与细菌作用时间延长至24小时。但另一方面,也延缓了抗菌功能的衰退,同时对人畜毒性的表现也不太直观了。此外,相比于从农药或杀菌剂和抑菌剂衍化而来的小分子有机抗菌剂,重金属的抗菌作用也不够广谱。例如,银离子对革兰氏阳性及阴性的细菌灭杀效果非常好,但是对于真菌以及霉菌就显得力不从心。相反,锌离子对于真菌以及霉菌甚至藻类效果良好,但对于革兰氏阳性及阴性的细菌却差强人意。再者,虽然重金属无机抗菌剂耐热温度很高,但是由于基本以粒度不同的大小颗粒状态存在,对于制备纤维、薄膜都有很大的难度,难以实现工业化。


无论是小分子的有机抗菌剂,还是重金属的无机抗菌剂,都是依靠渗出基体来杀灭有害微生物的,故而称为攻击型抗有害微生物材料。正是由于它们的攻击性容易造成对于人畜的危害,这将取决于抗菌剂本身的毒性了。表1为目前工业化应用较多的一些抗菌剂毒性的对比,其中既包括有机的也包括无机的[1-3]。


作为对人、畜是否安全的国际通用指标之一,LD50,表示仅仅导致实验用小白鼠一半死亡的前提下,每kg重小白鼠喂下试样最大的mg数,LD50≧15000mg者被认为是无毒物质。由表1可以看到,无机重金属的毒性显然要比人们想象要严重得多。相反,有机硅季铵盐抗菌剂虽然是有机物,却相对比较安全。而用于外科药物的皮傲宁,其实毒性还比较大。再者,不同的胍类齐聚物,毒性也并不相同,其中聚六次甲基磷酸胍(PHMG,LD50=857mg)的毒性最大。因此,韩国有人曾经将该化合物加入空气加湿机中,结果因为被大量吸入肺中,而导致了人员死亡的事件。另一方面,最早被西方广泛用做直接接触肉眼的隐形眼镜消毒液的聚六次甲基盐酸双胍(PHMB,LD50=4000mg),其实也是有毒物质。而聚六次甲基盐酸胍(PHMG,LD50=25000mg)却完全属于无毒物质。由此可见,PHMG盐酸盐在可比的范围内对人畜都是最安全的。为何PHMG盐酸盐抗有害微生物的效果如此高,而对人畜又极为安全?


华南理工大学[4]在国家自然科学基金以及美国AleoBME,Inc.资助下进行了调研,并在化学学报上指出:胍类聚合物与细菌基本不产生靶标-靶点的特异性结合,而是通过与细胞膜的静电吸引方式来实现最终的杀菌目的,因此,其不易产生耐药性。同时,由于哺乳动物细胞膜外层是电中性的,细菌、真菌细胞膜外层是带负电的,使得带正电的胍类聚合物对细菌或真菌细胞膜具有很强的选择性,进而降低了胍类聚合物对哺乳动物细胞的毒性”。因而“具有高效的杀菌性能及对人体无毒性的特点,其被作为甲醛、环氧乙烷、氯气、碘、酒精、酚类化合物及广泛应用于人类生活各领域的无毒害消毒剂及添加剂的一个安全取代品,因此,其很好地符合了社会对新型消毒剂的需求,并备受企业及科研工作者的关注。”


第三类聚合物攻击型抗有害微生物材料即所谓光催化抗菌剂技术,该技术虽然并非依靠渗出抗菌剂发挥作用的,但是通过释放出活性很强的羟基自由基和活性氧,不仅达到杀灭有害微生物的目的,而且能够分解表面有害气体以及有机污物,故而也将其归于攻击型一类。其机理是利用TiO2、ZrO2、V2O3、ZnO等含有氧空位的典型半导体材料,鉴于氧空位是其主要缺陷,在紫外线的照射下,价带电子被激活到导带,形成空穴-电子对。它们可以激发吸附于其表面的H2O与O2作用形成上述自由基与活性氧而起作用的。


也正是这样一种机理,而令该类抗菌材料几乎未能付诸实用。首先因为紫外线本身直接即可杀菌,何必画蛇添足地用紫外线通过半导体材料去激发H2O和O2再去发挥作用?因此很多人希望通过杂化这些有氧空位的典型半导体材料,令它们可以在可见光下即有激发H2O和O2的能力。然而就像上世纪初物理学家嘲笑化学家只能通过实验来判断结果那样,未能根据轨道能级计算即预判其可行性,最终都归于失败。其实即便可见光可行,释放的自由基与活性氧不仅可以杀菌,分解表面有害气体以及有机污物,但首先必然是破坏与降解自身高聚物的基体。其实,无论是紫外光、自由基以及活性氧同样也都对人畜毒性很大,所以该类攻击型抗有害微生物材料从根本机理上都是难以站得住脚的。


4.防守型抗有害微生物材料新思维的突起


综上所述,攻击型的抗有害微生物技术虽然发展最早,但如今却已经到了举步维艰的地步,根本原因就在于其攻击型的根本机理方面。正是因为依靠渗出化学物质去杀灭细菌的,因此与使用杀菌剂本质上没有根本的区别,仅仅是投放方式的不同而已。既可能对人畜产生毒副作用,也可能导致细菌与病毒的变异。即便采用表1中安全性的佼佼者PHMG盐酸盐作为抗菌剂,也会因为强极性的PHMG与几乎所有通用聚合物都不具备相容性,所以即便强行将它们捏合在一起,PHMG盐酸盐也会很容易渗出树脂基体而迅速损失殆尽,失去抗菌性能。由此可见,攻击型的抗有害微生物技术遭遇困难的关键就在于攻击性。那么就换一种思维,改攻为守。即不能通过化学物质的渗出形式杀灭有害微生物,只能通过直接接触的方式,令有害微生物死亡。遗憾的是通用高聚物中几乎没有聚合物具备该性能的,也即缺乏抗有害微生物的基因。因此必须通过基因重构的方法,将具备抗有害微生物功能的基因通过化学反应,键合到决定聚合物性能的分子链上,如图1所示。


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图1 防守型抗有害微生物聚合物基因重构的机理 (A:大宗通用树脂的分子链,B:抗有害微生物基因的结构)


图1中A代表通用的树脂,例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙、ABS等,B为作为有抗有害微生物基因的功能团或齐聚物。两者通过接枝或嵌段等方法通过化学反应键合成一种新的本征高聚物。又由于该分子链绝大部分结构仍是通用树脂自身,因此与原树脂必然十分相容,不存在被排出体系的问题。此外,作为防守型抗有害微生物材料,因为没有任何化学物质渗出基体,仅仅依靠与有害微生物接触,令后者死亡。这意味着抗有害微生物材料的表面只能依靠物理作用杀灭后者,因此最有可能的方法就是令包裹微生物组织的膜破坏,令其内容物流出而导致微生物死亡的方式。


由此可见,作为功能基因的功能团或齐聚物首先必须对于人畜都极为安全,而且其杀灭有害微生物的方法必须是物理的,破膜的方式。参照表1可以发现,可以用作为功能基因的化合物,唯PHMG盐酸盐而已。笔者等在该领域已经从事了很多年的研究,获得了14项国内发明专利,4项9国国际发明专利[5-8],并发表了数十篇论文。


5.防守型抗有害微生物材料的特点与进展


5.1非溶出性


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图2 内壁添加键合了复合PHMG的聚丙烯母粒制备的PPr饮水管


防守型抗有害微生物材料的特点首先是无溶出性,可以从PPr饮水管的检测看到,如图2所示。内壁0.3mm厚的水管壁是在PPr基体树脂中添加了5%wt键合了PHMG的防守型抗有害微生物聚丙烯母粒制备的。验证方法为:将制备的PPr饮水管置于55℃的去离子水中煮20d,换水3次,合并萃取水,采用灵敏度极高的紫外光谱检测水中PHMG的浓度,结果是溶出率为0。采用水作为萃取剂的原因是因为水是PHMG最佳良溶剂的缘故。


                                                                                      表2 键合抗有害微生物材料的安全性检测

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再者,图3a,b为2家国际著名公司售出的抗菌防霉硅酮胶;图3c为键合PHMG的防守型硅酮胶抑菌圈的对比照片。可以清楚地看到a、b两者都展现出了较大的抑菌圈,清楚地表明这二者均是靠溶出物抗菌的,明显属于攻击型防霉硅酮胶。而图3c却没有抑菌圈,表明没有任何抗菌剂溶出。然而,采用贴膜法来检测结果却表现完全不同,如图4所示。虽然初始时国际著名公司的硅酮胶与防守型硅酮胶的抗菌性能一致,均为99.99%。但在60℃水中洗涤40h后,其抗菌率立即降至35.79%。充分表明其抗菌剂不断溶出,并迅速流失。而防守型硅酮胶却没有任何改变,表明了攻击型与防守型抗有害微生物材料之间的差别。


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图3 不同抗菌防霉硅酮胶的抑菌圈照片 (b. 国际著名品牌公司的硅酮胶产品;c. 键合PHMG的硅酮胶)


5.2使用安全性


防守型抗有害微生物型材料的非溶出性,为该类材料的使用安全性带来了很大的优势,参见表2所示。


表2分别为防守型抗有害微生物的聚丙烯板、PE/PET纤维以及直饮水管的安全性检测,其中第一行聚丙烯板是采用醋酸萃取聚丙烯后,以25-30g的昆明种小鼠作为测试对象,将萃取液分别进行急性口服毒性以及微核试验,以澳大利亚长毛兔做皮肤刺激试验。其中微核率检测是观察被测物是否可能引起骨髓染色体的变异。检测选取蒸馏水作为阴性对照,而致癌的环磷酰胺作为阳性对照,由表2可见萃取液的微核率与蒸馏水完全相同,充分证明了防守型抗有害微生物聚丙烯的安全性。


表2第二行中列出了经SGS机构检测的,防守型抗有害微生物的PE/PET热风型无纺布纤维对新西兰白兔阴道黏膜以及皮肤的刺激试验的报告,结果完全无刺激性。充分表明,该纤维用作为卫生巾与尿不湿是足够安全的。


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图4 国际知名品牌公司的产品及键合PHMG硅酮胶的抗菌特性 (a. 国际知名品牌公司的产品;b. 键合PHMG硅酮胶)


而在表2第三行中,防守型抗有害微生物的PPr直饮水管,经中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所检测PPr直饮水管的浸泡水,得出的结论为:“所测指标均符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》(GB/T17219-1998)的要求”。不仅证实了防守型抗有害微生物PPr直饮水管的非溶出性(图2),而且更证实了该材料作为直饮水管的安全可靠性。


5.3持久性与耐洗涤性能


防守型抗有害微生物型材料的非溶出性,也为该类材料的持久性与耐洗涤性带来了很大的优势,这一点采用更能表现基因重组的氨纶纤维来说明,参见图5所示。


图5中常规的氨纶是由异氰酸酯MDI与双官能的聚醚聚合成以异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体,然后通过小分子的二元胺扩链形成为氨纶树脂。为了将抗有害微生物基因引入常规氨纶分子链之中实现基因重构,将抗有害微生物基因PHMG代替小分子二元胺,由此得到基因重构氨纶树脂(GRS)。再将一定比例的GRS与常规氨纶树脂均匀分散在一起,进行溶液纺丝,得到复合氨纶纤维(CS),其抗菌性能如表3所示[9]。


                                                                                       表3 复合氨纶的抗有害微生物活性

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表3中试样CS-X-Y表示当X=1时PHMG以及GRS的数均分子量分别为493Da和30000Da;而当X=2时则表示这二者的数均分子量分别为1060Da和70000Da;Y为CS中PHMG的质量分数。此外,表3中醋酸洗涤是指在95℃(比氨纶玻璃化温度高160℃),PH=3的醋酸中煮45min,然后用去离子水漂洗后进行检测的结果。由表3可以看到,洗涤、甚至用极端苛刻条件的洗涤,对于防守型抗有害微生物材料而言,几乎没有任何影响。


5.4抗有害微生物功能


如上所述,防守型抗有害微生物材料的确十分安全、长效,但必须同时对7类有害微生物具有极高的杀灭或抑制功能,即具备广谱性与高效性,否则再安全也是没有意义的。表4归纳综合了防守型抗有害微生物材料的实际功能。


                                                                                       表4 防守型抗有害微生物材料抗有害微生物功能的代表

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表4中第1行与表2中的第2行是同一纤维的检测结果,可以看到,在安全可靠条件下,该纤维对H1N1以及H3N2流感病毒可以有效杀灭,同时对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌以及白色念珠菌的抗菌率均高于99.99%。充分证实,防守型抗有害微生物PE/PET热风型无纺布纤维,有极为优异的广谱抗有害微生物功能。


表4中第2行与表2中第3行是同一直饮水管的检测结果。同样可以看到,在保证极为安全的前提下,直饮水管对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为100%与99.84%,防霉等级达到最高的0级。


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图5 基因重构氨纶的模型


由表4中第3行可以看到,防守型抗有害微生物的丙纶对耐甲氧苯青霉素的超级金黄色葡萄球菌的抗菌率>99.99%。超级细菌是由于人类大量使用抗菌素造成细菌变异后产生的变异细菌。由于一旦变异后,原有的抗菌素已经无法对其作用了,致使人类完全失去了自卫的武器。因而如上述报道,认为今后数年内可能因超级细菌导致近千万人的死亡与金融的崩溃。因而,防守型抗有害微生物材料,兴许成为人类的新武器。


洗衣机发霉在电视节目上一再是饱受诟病的议题,无锡市小天鹅股份有限公司曾将键合了PHMG聚丙烯的防守型抗有害微生物的洗衣机波轮,进行防霉检测。由表4中的第4行可以清楚地看到,对黑曲霉菌、土曲霉菌、短帚霉、多主枝孢、赭色青霉、缇状青霉、拟青霉、绿色木霉等8种霉菌的防霉等级达到最高的0级。此外,由于防守型抗有害微生物材料具备持久性与耐洗涤的优势,因而有望成为消除洗衣机诟病的技术。


最后由表4中第5行还可以看到,上海汽车集团有限公司技术中心对键合了复合PHMG的防守型抗有害微生物EP11新能源车的地毯总成进行了驱螨性能的检测,结果驱螨率高达87.04%。可以看到,即便是对微生物有效的防守型抗有害微生物材料对驱除螨虫也有效果。


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图6 防守型抗有害微生物氨纶的超薄切片的TEM照片 (a、b、c分别为 CS-1-0.0、CS-1-1.0以及CS-2-0.5纤维横截面超薄切片照片;d为CS-2-0.5沿纤维轴向超薄切片照片)


以上的结果清楚地表明,防守型抗有害微生物材料在保证使用十分安全的前提下,对于有害微生物具有极为优秀的广谱抑制或杀灭效果。


5.5防守型抗有害微生物材料实际灭菌行为的展示


上述内容基本上是各种结果的陈述与表达,为了展现防守型抗有害微生物材料实际杀灭有害微生物的过程,再次借用基因重构氨纶为例证。图6为防守型抗有害微生物氨纶超薄切片的透射电镜(TEM)照片[9]。


在图6(a)中未观察到染色基团,因为普通氨纶CS-1-0.0中既不包含PHMG,也缺少可以染色的双键。另一方面,在防守型抗有害微生物氨纶CS-1-1.0和CS-2-0.5中均可以观察到染成黑色的PHMG的胍基,其以纳米尺度均匀分散在复合氨纶CS中。由于PHMG含量和分子量的差异,CS-1-1.0中的黑点多于CS2-0.5中的黑点,这与预期一致。另外,所有纤维均没有明显的皮芯结构。值得注意的是,图6(d)中CS-2-0.5的轴向超薄切片的照片表明,染色的胍基沿纤维轴向排列,这与纺丝和拉伸过程中分子链的取向方向一致,同图5中基因重构模型完全对应。它们的灭菌过程则如图7所示[9]。


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图7 大肠杆菌接触防守型抗有害微生物氨纶CS-2-0.5后的共聚焦激光扫描显微镜照片 [I, II, III, IV为相称显微镜照片,I', II', III', IV'为共聚焦激光扫描显微镜照片;(I与I'), (II与II'), (III与 III), (IV与IV)分别为大肠杆菌在被5-异硫氰酸荧光素(FITC)染色的PBS的悬浮液中、CS-2-0.5在被 FITC染色的PBS缓冲液中、用大肠杆菌在被FITC染色的PBS中的悬浮液与CS-2-0.5接触5min、以 及10min的照片]


图7(I)显示了荧光素,5-异硫氰酸酯(FITC)染色后大肠杆菌悬浮液的相衬照片,其中观察到细长的大肠杆菌均匀地分布在悬浮液中。然而,通过荧光显微镜却观察不到明显的绿色荧光信号[图7(I')]。这表明,由于细胞质膜的作用,FITC无法进入活细菌细胞内部与非特异性酶结合,因此没有观察到荧光信号。图7(Ⅱ)显示了10μLPBS缓冲液添加到CS-2-0.5纤维中的相衬照片。在图中可以清晰地观察到纤维的轮廓,但值得注意的是,绿色荧光信号同样未出现在荧光显微镜照片中[图7(Ⅱ')],表明纤维本身不会发荧光。图7(III)(III')是10μLFITC染色的大肠杆菌悬浮液接触CS-2-0.5达5min后的相衬和荧光照片。首先,在图片中可以看到清晰的绿色荧光信号,这表明大肠杆菌的细胞质细胞膜破裂,而FITC荧光探针进入细胞内部与非特异性酶结合了。其次,绿色荧光信号累积在氨纶纤维的两侧(仅显微镜聚焦的表面上才可见)。除了纤维的两侧,在细菌悬浮液浸渍的其他区域几乎观察不到大肠杆菌和绿色荧光点。尽管图7(III')中有一些绿色斑块,但它们可能是从纤维上掉下来的。故结果表明,无论细菌细胞质膜是否受损,大肠杆菌在与纤维接触后几乎完全被吸引到纤维表面。同样,FITC染色的大肠杆菌悬浮液接触CS-2-0.5达10min的相衬显微镜照片[图7(Ⅳ)]中也未观察到大肠杆菌,且纤维两侧荧光强度也同样进一步增强[图7(Ⅳ')]。该结果进一步证实,大肠杆菌几乎完全被吸附在CS-2-0.5的表面,然后如同飞蛾扑火般地集体破膜自杀。


图7的结果清晰而又形象地描述了防守型抗有害微生物材料杀灭有害微生的过程,同时也证实了其采用的机理与其功能基因完全相同,是首先通过吸附到有害微生物表面、然后令其破膜之死的。正是依靠这一无溶出的防守型的机理,使该材料对人畜极端安全,同时可以对7类有害微生物都具备极强的杀灭或抑制效果,而且可以长久持效、耐洗涤。


综上所述,通过多年的研究与发展,防守型抗有害微生物材料从机理不清到逐渐清晰明了,材料基体也从开始时的聚烯烃逐渐走向工程塑料,产品也从塑料与橡胶制品发展到薄膜与纤维制品,可见应该满足对于抗有害微生物材料的需求了。在当今攻击型抗有害微生物技术发展到十字路口不知所措之际,防守型抗有害微生物技术也许为未来世界的抗有害微生物材料的发展方向指明了一条道路。


参考文献


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肖尤明,上海富元塑胶科技有限公司,上海,2016992


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