中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

专注于为医疗器械研发与生产服务

2022年8月31-9月2日 | 上海世博展览馆1&2号馆

金属无机抗菌材料分类及抗菌机理

2021-05-18

每年因医疗设备消毒不过关所致的获得性感染会产生大量的额外医疗花费支出,抗生素的大量、不规范使用,也导致大量耐药菌株的产生,这都对抗菌材料及治疗措施提出了更高的要求。新型金属无机抗菌材料具有快速减少创面菌群数量, 缩短消毒准备时间,大幅提高紧急救治效率,减少交叉感染发生率,且无耐药性的优点,研发 安全、有效、抗菌谱广的金属无机抗菌材料已成为医用材料研发领域的热点。

金属无机抗菌材料分类

银系抗菌材料主要分为两大类:一是纳米银抗菌材料,指半径在1~100 nm 的银簇,以纳米技术为基础研制而成的新型抗菌材料,具有量子效应、小尺寸效应和极大的比表面积特性。因而, 纳米银具有传统抗菌剂所无法比拟的优良抗菌效果和安全性。二是以不同物质为载体的载银型抗菌材料,银系抗菌材料在较低含量下也能杀死 650 多种包括至少 12 种多重耐药菌在内的人体致病微生物,其产品广泛应用于医用导管、骨质粘合剂、宫内节育器等医疗器械。研究发现纳米银颗粒的涂层不仅有很好的抑菌效果,且用作添加剂加入医用材料中表现出明显的抑菌效果和良好的生物相容性及安全性。

铜系抗菌材料是指在炼钢时加入抗菌金属铜,可以制得既具有不锈钢的耐蚀性能,又具有优良的抗菌性能的合金型抗菌不锈钢,含铜抗菌不锈钢具有良好的广谱抗菌性能。针对不同医用需求,可在不同类型医用材料中注入铜进行性能优化,抗菌率随注入剂量不同而变化。

锌系抗菌材料主要指纳米 ZnO 新型抗菌材料,具有安全性好、持续性好、高温稳定、透明等优点,具有广谱杀菌作用,且纳米 ZnO 浓度提高一定范围内对细菌的抑制作用增强。

钛系抗菌材料:TiO2是化学性质稳定,耐腐蚀,耐酸碱,无毒,具有较强的光催化氧化能力的材料,其对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、牙枝菌和曲霉等近百种病菌都具有很强的杀菌能力。TiO2光催化抗菌材料可由微粉和薄膜复合的方式与各种基体相结合,目前已进入产业化批量生产阶段。在医院病房、手术室及其他工作区域等有较多细菌存在的场所使用 TiO2 光催化抗菌建材材料,可起到有效抑制细菌、防止感染、净化空气的作用。

无机抗菌材料的抗菌机理

电场吸附作用杀菌:材料表面缓慢释放金属离子,当微量金属离子达到微生物细胞膜时,因细胞膜带负电荷而与金属离子发生库伦吸附,二者牢固吸附,使细菌的蛋白质凝固,破坏细胞合成酶的活性,造成细胞丧失分裂增殖能力而死亡。

催化作用杀菌:在光的作用下,金属离子激活空气或水中的氧,产生羟基自由基及活性氧离子,通过羟基自由基及活性氧离子的强氧化还原作用,在短时间内破坏微生物细胞的繁殖能力,致其死亡。

纳米材料的表面效应杀菌:如纳米ZnO,在水、空气及光照条件下,自行分解出自由移动的带负电的电子,同时留下带正电的空穴,这种空穴可以激活空气中的氧气,产生有极强化学活性的活性氧,通过化学反应达到杀菌的效果。

文章来源:DT新材料