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纺织品抗菌剂的类别及作用机制解析

4月8日

随着公众健康防护意识的提升,兼具功能性与安全性的抗菌纺织品在家居床品、运动服饰、医疗防护等领域的应用日益广泛。看似洁净的纺织品可能因纤维吸湿特性而成为病菌滋生的温床,进而引发人体炎症及其他多种疾病,因而开发具有优异抗菌性能的纺织品成为行业重要课题。当前,使用抗菌剂对纺织品进行功能整理已获得广泛应用,该方法具有操作便捷、成本可控的优势。抗菌剂通过直接接触细菌表面或将抗菌组分释放到基质上,在织物表面形成长效抗菌屏障实现抑菌功能。依据材料特性,抗菌剂主要分为天然抗菌剂、有机抗菌剂及无机抗菌剂。


天然抗菌剂

天然抗菌剂是指从天然动植物中提取的具有抗菌活性的物质,通常具有使用安全,生物相容性好等优点。天然的动物类抗菌剂包含蚕丝中的丝胶蛋白、蜂胶以及从昆虫外骨骼和甲壳类动物外壳中提取的壳聚糖等;天然植物类抗菌剂有芦荟、艾蒿及薄荷提取物等。其中,壳聚糖的应用较为广泛,主要通过其带正电荷的氨基与细菌细胞膜上的负电荷组分相互作用,抑制细菌的生物合成,导致细菌死亡。天然植物类抗菌剂通常利用其所含有的生物碱、黄酮类、醌类和多酚类等化合物,对微生物的细胞膜和细胞壁进行破坏,通过抑制微生物能量供应、核酸和蛋白质的合成等过程实现抑菌、灭菌。然而,天然抗菌剂的耐热性、广谱抗菌性有限,且使用寿命较短,还需进一步改善。

有机抗菌剂

与天然抗菌剂相比,有机抗菌剂具有广谱抗菌性、杀菌速度快、加工方便等优点,且种类繁多,根据抗菌成分的分子结构类型可将其分为季铵盐类、卤胺类、咪唑类、醇酚酯类、胍类、有机酸类等。如季铵盐类抗菌剂,它在水中呈正电性,与负电性的细胞膜结合来破坏细胞膜的正常渗透及代谢,以此达到杀菌效果,除此之外还可作为纺织品的柔软剂和抗静电整理助剂。在纺织品开发过程中,通常利用共混纺丝、静电纺丝、原位聚合、复合纺丝或接枝改性等方法将有机抗菌剂添加到纤维的表面或内部,制备抗菌纤维,进一步通过织造工艺获得抗菌纺织品;还可通过涂层、浸渍等方法直接对织物表面进行改性,使其实现抗菌功能。

无机抗菌剂

无机抗菌剂主要为比表面积较大的金属基纳米材料,其抑菌机理主要包括自由基的产生、粒子电离和酸的形成。现阶段研究的无机抗菌剂主要可以分为三类:(1)以无机材料为载体,负载具有抗菌性能的银、铜、锌等金属离子的无机抗菌剂;(2)利用在光源条件下能够产生抗菌效果的光催化材料(ZnO、ZrO2、TiO2等)制备的无机抗菌剂;(3)金属有机骨架化合物(MOFs)抗菌剂。其中,银离子抗菌剂的开发和应用较为广泛,如Kosa公司将银基陶瓷添加剂嵌入在聚酯纤维中、日本东洋纺的PURECELL®银离子腈纶、美国Noble纤维技术公司研发生产的镀银纤维X-Static等。


银离子抗菌纺织品对细菌的作用示意图

参考文献

[1]蒋少琪,曹良波,郭荣辉.抗菌功能纺织品的研究进展[J].纺织科学与工程学报,2024,41(3):101-109.

[2]巢梦颖,刘雨鹭,凌新龙.纺织品抗菌材料及其应用研究进展[J].纺织科学与工程学报,2023,40(2):65-75.

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(来源:纺织导报官微)

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