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抗菌剂作用机理介绍_佳尼斯

            

抗菌剂作用机理介绍_佳尼斯
随着科学技术的发展和人类社会的进步,人们的生活水平显着提高,对环境微生物的认识和研究水平也不断提高。 人们在利用有用微生物的同时,也十分警惕病原微生物的危害。

近年来,欧洲出现的“疯牛病”和2003年引起世界恐慌的SARS病毒,2004年初在日本、韩国出现的禽流感,不仅这些传染病的出现和爆发严重危害了人类健康,还带来了严重的经济负面效应,合理利用了环境资源, 在加强生态环境建设的可持续思想引导下,抗菌剂在我国出生以来首次被发现,满足了人们健康生活质量日益提高的要求,迅速发展起来。 随着抗菌剂产品在各个领域的发展,抗菌剂的机理研究也备受关注。 通过对抗菌剂抗菌机制比较系统的分析与探讨,对抗菌剂的深入研究、抗菌成果的推广和广泛的安全应用具有实际的指导意义。

1抗菌和抗菌剂
1. 1抗菌的含义
抗菌是抑制和杀死细菌等微生物的作用。 抗菌作用包括杀菌、抗菌、灭菌、消毒、防霉、防止
藻类、防腐等。
广义抗菌概念包含的内涵如下
杀菌:杀死微生物
抗菌:抑制微生物活性,降低繁殖能力
灭菌:指彻底清除处理系统中的所有微生物或完全丧失活性
消毒:指清除处理系统中致病性和条件致病性的微生物,失去活性
防霉:抑制霉菌活性,丧失霉菌活性,减轻霉菌繁殖
防藻:抑制藻类的附着和生长
防腐:采取一定措施防止物品性能下降。
1. 2抗菌剂概述
抗菌剂:使微生物(细菌)的生长和繁殖在一定时间内保持在必要水平以下的化学物质。
抗菌剂按成分分为天然、有机、无机3种。 天然有机抗菌剂主要有壳聚糖、鱼精蛋白、肉桂油、罗汉柏油和大蒜素等,多从动植物中提取,安全,无毒副作用,但作用持续时间短,耐热性差。 有机合成抗菌剂主要有季铵盐类、双胍类、醇类、酚类、醛类、有机酸类、酯类、过氧化物类、卤素类、咪唑类、噻唑类、吡啶类等。 有机合成抗菌剂具有抗菌作用快、抗菌谱广、防霉效果好等优点,其缺点是耐热性差、抑制作用持续时间短、毒性强。 因此,在开发有机抗菌剂时,必须全面考虑抗菌剂的抗菌能力、安全性、寿命、与材料复合的相容性、耐久性及耐热性、耐药性、紫外线耐性等性能。
无机抗菌剂的种类很多,国内主要有银系、银锌复合系、银锌铜复合系、无机有机复合系、光催化系、负离子系等。
目前对抗菌剂的要求是: (1)抗菌剂的能力和广泛的抗菌性,(2)有效、清洗、耐磨损、长寿命,(3)耐候性、耐热性、耐日照性强,不易引起分解不良,(4)与基材的相容性和加工性容易添加到基材中,不会变色,不会降低产品的使用价值和美感,(5)对安全性、健康无害,污染环境
根据以上要求,无机与有机抗菌剂的比较具有前者的优点(表2 ),因此今后抗菌剂的发展将着重于无机系统。

2抗菌机制和检测
2. 1抗菌作用原理
抗菌剂的抗菌作用是抗菌剂对微生物生命活动的不良影响和结果。 这种不良影响和结果的最集中表现影响微生物的生长、繁殖和死亡。 也就是抑制微生物的生长和繁殖,杀死微生物的作用。 抗菌剂与微生物的关系可以视为微生物与环境的关系,特别是对微生物具有毒性的环境关系。 抗菌作用的机制包括:
(1)干扰细胞壁的合成。 细菌细胞壁的重要组成部分是肽聚糖,抗菌剂对细胞壁的干扰作用主要抑制了多糖链与四肽的交联,丧失了细胞壁的完整性和对渗透压的保护作用,损伤菌体而死亡。
(2)可损伤细胞膜。 由于细菌细胞膜是细菌细胞生命活动的重要组成部分,细菌在细胞膜受到损伤和破坏时死亡。
(3)抑制蛋白质的合成。 蛋白质的合成需要激活氨基酸,许多酶参与核糖体的完成。 抑制变化的任何结构或其合成过程,都能阻止蛋白质合成过程的变化,导致细菌死亡。
(4)干扰核酸的合成。 也就是说,DNA、RNA的合成、DNA模板的mRNA转录等遗传信息的复制受到阻碍。
无机抗菌剂的抗菌机制是抗菌剂逐渐释放的银、铜、锌等离子体作用于细菌细胞膜。 高浓度时,金属离子贯穿细胞膜,与细胞质中蛋白质的活性中心结合,使细胞死亡,丧失分裂增殖能力,在低浓度和极低浓度下金属离子吸附在细胞膜上,阻碍氨基酸和尿嘧啶等生长所必需的营养物质的吸收,抑制细菌的生长。 金属离子抗菌剂、季胺盐的正电荷吸引细菌细胞膜表面的负电荷,阻止细菌移动,失去营养而死亡,细胞变形破裂,内容物渗出而死亡。
光催化抗菌剂、银类无机抗菌剂吸收紫外光、可见光等外部能量,通过激发电子转移,使抗菌剂周围的氧和水分子活化,形成活性氧o 2和羟基自由基oh。 使细菌细胞中的蛋白质、不饱和脂肪酸、糖苷等发生氧化或反应,破坏正常的结构,丧失细菌的死亡和增殖能力。
从另一个角度来看,细菌的细胞膜结构主要是磷脂双分子层。 磷脂分子由磷酸基或磷酸胆碱基为主的极性基构成脂肪分子的亲水头部,分布于细胞膜内外表面的长链脂肪酸烃基由中性疏水基构成脂肪分子的疏水尾部,分布于膜中心部。 脂质分子中脂肪酸烃链的长度和双键的数量直接影响膜的性质。 病原微生物接近抗菌剂时,o 2和oh自由基在抗菌剂周围攻击细菌细胞膜,改变蛋白质二级结构中α螺旋的含量,改变甘油基骨架的取向,增加极性区域附近的羰基( C = O ),降低烃链的不饱和度等原因。 脂质分子的变化进一步影响了膜的性质,发挥了抗菌作用。 膜蛋白二级结构损伤不可逆,损伤后难以恢复,该机制的抗菌剂也具有较持续的抗菌效果。 研究表明,金属离子抗菌剂,特别是载银抗菌剂,具有这种抗菌机制的光催化抗菌剂,例如TiO2等,就是这种抗菌作用的典型例子。
许多有机抗菌剂分子与细胞膜和脂质体相容,与细胞膜融合,损伤细胞内容物、酶、蛋白质、核酸、细胞器等作用、对蛋白质和核酸等结构物质的作用、对酶系的作用(酶形成、酶活性)、对呼吸作用的影响(糖解、电子传递系、氧化磷酸化等过程)、对有丝分裂的影响。 同样的抗菌剂被高浓度杀菌,低浓度多显示抗菌作用。 有机抗菌剂主要发挥抗菌作用。
2. 2抗菌性能及其检测
抗菌性是衡量抗菌剂性能的重要指标,科学的测试评价方法是客观反映抗菌性测定结果的关键。 应根据抗菌剂的亲(疏)水性、所用抗菌剂的溶出性和外在形态使用适当的测定方法。 抗菌剂的应用中,抗菌性能是材料和产品的特殊功能,要求高效、广谱、长期、安全、耐热耐光性,适合相关环境。 抗菌性能的检测在微生物试验范围内。
2. 2. 1抗菌光谱
抗菌谱是抗菌剂对细菌、真菌、霉菌、酵母、藻类等各种微生物抗菌的有效范围。 微生物数量庞大,无法逐一测试所有菌种的有效性,因此一般选择代表性菌株作为标准测试菌株。 以大肠杆菌( E. Coli、革兰氏阴性菌)、金黄色葡萄球菌( S. Aureus、革兰氏阳性菌)、念珠菌(也称为念珠菌、念珠菌)、混合真菌(曲霉、曲霉、出芽短茎真菌等)为检测菌进行抗菌光谱试验
2. 2. 2抗菌环
将抗菌剂放入接种了被检菌的固体培养基中,通过抗菌剂向培养基内的扩散来抑制敏感菌的生长。 滤纸静菌环法通过实验观察静菌环的生成及其直径大小,可以判断物质是否具有抗菌活性,该方法具有迅速简便的特征。 抗菌环的大小并不能完全反映抗菌剂抗菌作用的强弱。 只有在可以类比的抗菌剂之间,才能用抗菌环大小的数值来比较微生物的感受性。
2. 2. 3抗菌率
产品的抗菌和杀菌性能可定量测定,是最新发布的国际标准评价方法。 ISO /D IS 22196 -2007“塑料-塑料表面抗细菌反应测试”是日本、中国等国际标准化组织成员国推动设立的国际标准。 符合日本国家工业标准J IS Z2801 - 2000“抗菌产品-抗菌行为和抗菌效果试验方法”、中国国家标准GB 15979 - 1995“一次性卫生用品卫生标准”、中国轻工业标准QB / T 2591 - 2003“抗菌塑料抗菌性能评价及其试验方法”等标准的思想。 国际标准没有规定抗菌率的指标。 但在日本标准中抗菌塑料的抗菌指数值必须大于2,在中国标准中抗菌率大于99%,强抗菌性和抗菌率大于90%,具有抗菌性。
2. 2. 4防霉等级
综合国家标准GB 2423. 16 - 1999 ( IEC 68- 2 - 10: 1998 )“电气电子产品基本环境试验规程试验j :长霉菌试验方法”、国际标准ISO846 -1978 ( E ) “塑料——真菌和细菌行为测定——直观测定方法和品质及物性变化方法评价”美国试验和材料协会ASTM型g21“合成高分子材料的抗真菌性测定”后,按QB / T 2591 - 2003“抗菌塑料抗真菌性评价及其测定方法”抗菌塑料抗真菌性试验方法的抗真菌水平0样品不发霉,显微镜放大50倍也未观察到真菌生长的水平1为痕迹生长,生长面积不足10%的水平2为真菌生长面积超过10%。 报道抗菌塑料的防霉等级为1级,抗霉作用水平为0级,具有较强的抗霉作用。
抗菌剂的安全性要求皮肤无刺激,急性毒性在规定的标准范围内。 抗菌剂的持续性要求在其使用时间内长期有效地保持抗菌稳定,杀菌时间长,使用方便。 抗菌剂的加工和使用条件要求具有相应的耐热耐光性,不得挥发分解,使用中不得发生变色物性降低等问题。

目前抗菌剂和抗菌材料在我国还处于发展阶段,抗菌剂生产企业以开发研究为主,抗菌剂的研究和应用市场进展还很缓慢。 随着我国人民生活水平和环境意识的提高,人们已经开始普遍接受抗菌概念,抗菌产品的需求也构成了潜在的巨大市场,抗菌产品的生产将成为重要的新兴产业领域。 但是,抗菌剂和抗菌材料的毒性和安全、作用机制、抗菌能力尚不完全清楚,抗菌剂技术没有统一的评价标准,测试标准和手段不规范,一些产品厂家的抗菌效果迷惑了消费者,抗菌产业的发展不稳定。 此时的出现主要是抗菌剂成分复杂,需要进一步探讨其与微生物的作用机制。 因此,加快抗菌机制研究是当前抗菌领域的重要课题。

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