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银离子灭菌基本原理

银离子灭菌基本原理


离子抗菌作用机理


银离子,我们可以看作是一种抗菌材料或者物质,材料的抗菌作用,一般说是在某种材料对微生物的生命活力所产生的不良影响和后果,这些不良影响和后果,最集中的表现就是影响微生物的生长、繁殖以致死亡。也就是抑制微生物的生长、繁殖或杀死微生物的作用。抗菌材料和微生物之间的关系可看作微生物与环境的关系,特别是对微生物有毒性的环境,材料抗菌作用机理有以下几个方面。


(1)干扰细胞壁的合成。细菌细胞壁重要组分为肽聚糖,抗菌材料对细胞壁的干扰作用,主要抑制多糖链与四肽交联有连结,从而使细胞壁失去完整性,失去了对渗透压的保护作用,损害菌体而死亡。


(2)可损伤细胞膜。细胞膜是细菌细胞生命活动重要的组成部分。因此,如细胞膜受损伤、破坏,将导致细菌死亡。

(3)抑制蛋白质的合成。蛋白质的合成过程变更、停止、使细菌死亡。

(4)干扰核酸的合成。总的说是阻碍遗传信息的复制,包括DNA、RNA的合成,以及DNA模板转录mRNA等。


银离子及化合物的抗菌作用早为人们所知,并得到广泛应用。目前,银型无机抗菌剂的抗菌作用机理主要有两种解释,一是银离子的缓释抗菌机理,二是活性氧杀菌机理。


银离子缓释杀菌机理


银离子缓释杀菌抗菌机理是指在其使用过程中,抗菌剂缓慢释放出Ag+,因为Ag+在很浓度下即能破坏细菌细胞膜或强烈地吸引细菌体中酶蛋白的疏基,并迅速结合在一起,降低细原生物活性酶的活性,具有抗菌作用。因而通过缓释Ag+,无机抗菌剂可发挥特久的抗菌效果。反映过程如下:


此反应造成蛋白质凝固,使微生物合成酶的活性遭到破坏,干扰微生物DNA的合成,使微生物丧失分裂增殖能力而死亡。与此同时,Ag+和蛋白质的结合还破坏了微生物的电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。


银离子的活性氧抗菌机理


银离子的活性氧抗菌机理认为:高氧化状态银的还原势极高,在光的作用下,抗菌剂和水或空气作用,生成的活性氧 和.OH,具有很强的氧化还原作用。


事实上,组成细菌细胞膜结构的主要成分之一是脂,其中大部分为磷脂。磷脂分子是以磷酸基或磷酸胆碱基为主的极性基因构成脂分子的亲水头部,而分布于细胞膜内外表面;其长链脂肪酸烃基为中性的疏水基因构成脂分子的疏水尾部,而分布于膜中心区。脂分子中脂肪酸烃链的长短和双键的数目会直接影响膜的性质。这样,当细菌微生物靠近抗菌材料表面或附近时,抗菌材料周围产生的 和.OH自由基攻击细菌细胞膜,导致:


(a) 表征蛋白质二级结构中a-螺旋含量改变;

(b) c=0双键的1727cm-1 IR峰强度增加,甘油基骨架的取向

发生了变化;

(c) 靠近极性区C=0基因增多;

(d) c=0双键减少,碳氢链不饱和降低;

(e) 膜蛋白二级结构损伤后很难恢复,损伤具有不可逆性。从而使材料具有持久的抗菌效果。





銀離子的殺菌機制


銀離子(Ag)接觸細菌後,導致細菌的蛋白質遭受破壞,造成細菌死亡。其接觸原理基於電之吸附,因為細胞膜帶有負電荷,而銀離子(Ag)帶有正電荷,二者產生電吸附使之牢固結合,其結果是銀離子穿透細胞膜並進入細菌體內,與細菌體內蛋白質上的硫氨基(-SH)產生化學反應:




這個反應造成蛋白質凝固,使細菌合成酶的活性遭到破壞,干擾細菌DNA的合成,使細菌喪失分裂增殖能力而死亡。與此同時Ag和蛋白質的結合還破壞了細菌的呼吸系統,物質傳輸系統,此外,由於Ag具有較高的氧化還原電位(+ 0.798ev,25C)因此細菌被消滅後又會游離從菌體釋出,並繼續再與其他有機細菌產生氧化反應再度滅除病菌,週而復始的產生殺菌抗菌的作用。


奈米銀的活性銀離子能吸引細胞內的硫氫基,迅速地結合在一起,並使含硫氫基之酵素失去活性,使細胞死亡。那如果佩帶銀飾品,我們正常細胞也會死掉嗎?


銀具有公認的抗菌效果,一般而言,一種抗生素大致可殺死6種不同的抗生體,但是銀卻可殺死 600多種細菌,再加上銀是不具毒性的物質,所以銀的使用範圍相當廣且歷史悠久。

透過高科技奈米技術的方式,使銀粒子活性變大,抗菌功能增強,對居家環境及個人衛生的品質提昇。


銀的奈米級細微顆粒以及奈米銀所釋放的銀離子水溶液,都具有顯著的殺菌效果,奈米銀在多倍稀釋的情況下,對於大腸桿菌、金黃色葡萄求菌,沙門氏桿菌及綠膿桿菌等,均有99.99%的抑制功效,其主因為銀本身具有的生物作用。

活性銀離子能吸引細菌體內酉每蛋白上的硫氫基,迅速地結合在一起,並使含硫氫基之酵素失去活性,使細菌死亡。值得注意的部分是:當細菌被銀離子殺死後,銀離子又會從死去的細菌上游離出來,再持續對活細菌做重複的動作,直至所有細菌被消滅。由此可知,奈米銀的功效是屬於長效型抗菌劑。





银离子为什么能杀菌呢?

因为银对液体中的微生物具有吸附作用,微生物被银吸附后,起呼吸作用的酶就失去功效,微生物就会迅速死亡。银离子的杀菌能力特别强,每升水中只要含亿万分之二毫克的银离子,即可杀死水中大部分细菌。美国一科学家曾做过试验,他将4.5升污水(每毫升含大肠杆菌七千多个)经过3小时的银电极处理后,所有大肠杆菌全部死亡。伤寒菌在银片上只能活18个小时,白喉菌在银片上只能活3天。

正是由于银的杀菌能力很强,又对人畜无任何伤害,目前,世界上超过半数的航空公司已使用银制的滤水器。许多国家的游泳池也用银来净化,净化后的水不会像使用化学药品净化的水那样,刺激游泳者的眼睛和皮肤



重金属离子/

具有一定的氧化能力



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