談及抗菌整理，首先要研究的就是抗菌整理的物件：微生物。

微生物包括：細菌、真菌、黴菌和病毒。

（一）微生物的基本知識

微生物是一切肉眼看不見或者看不清的微小生物，形體微小，結構簡單。微生物的分類方式有很多：

按細胞組成分為：單細胞，簡單多細胞，非細胞；

按有無細胞核分為：原核類，真核類，非細胞類；

也有一些直接將微生物分為8大類：細菌，真菌，放線菌，病毒，立克次體，支原體，衣原體，螺旋體。

存在於自然界中的微生物種類繁多，數以萬計，其中對紡織品和人體健康構成威脅的主要涉及細菌，真菌，藻類，黴菌。致病細菌種類頗多，如痢疾桿菌，綠膿桿菌，金黃葡萄球菌等；致病微生物病毒類如肝炎病毒，艾滋病毒，SARS病毒，流感病毒等。

在紡織品抗菌整理中，目前研究還主要是針對細菌，真菌和少數病毒。

（二）抑菌，抗菌的概念

1、抗菌

抗菌（anti-microbial）是一個泛指名詞，包括了殺菌、抑菌。採用化學或物理方法殺滅細菌或妨礙細菌生長繁殖及其活性的過程稱為抗菌。殺菌和抑菌統稱抗菌。

2、滅菌

滅菌（sterilization）是指將待處理體系中的所有微生物包括微生物的孢子等生態形態都完全除去或使之喪失活性的過程。

3、殺菌

殺菌（micro biocide）是指將待處理體系的微生物營養體和繁殖體殺死的過程。

4、抑菌

抑菌（bacteriostasis）是指抑制微生物生長繁殖的作用，抑制待處理體系中微生物的活性，使之繁殖能力降低或抑制繁殖過程。

5、防腐

防腐（antisepsis）是指採取一定措施防止物品效能因微生物破壞而下降的過程和技術。

（三）抗菌作用機理

各種抗菌劑的抗菌作用機理與其結構、種類有直接關係，歸納起來主要有溶出型、非溶出型和光催化抗菌3種機理。

1、溶出型機理

溶出型機理也叫作有控制釋放機理。溶出型抗菌理論認為，含金屬離子的抗菌整理劑需要在一定的溼度下顯示抗菌效力。在一定溼度下，經抗菌整理的織物有控制釋放出抗菌劑的活性部分，並擴散到微生物細胞內，破壞細胞內的蛋白質結構，殺死微生物或抑制其繁殖，達到抗菌的目的。如圖所示，如果將溶出型抗菌劑整理的織物放在培養基上，它的活性部分會向周圍擴散，並將所至之處的細菌殺死或抑制其生長繁殖，形成“清潔”的無菌區——抑菌環，在抑菌環內沒有細菌或菌落。

這類抗菌劑的結構為：xM2/nO.Al2O3·ySiO2·zH2O，M為1-3價的金屬活性物質，主要包括Ag，Cu，Zn；Al2O3·ySiO2為泡沸石成分，是抗菌活性物質的載體。

2、非溶出型機理

非溶出型機理也稱為直接作用機理。整理劑被“靜態”地固定於織物表面，微生物被“吸附”靠近抗菌劑，透過抗菌劑的作用抑制或殺死細菌。關於非溶出型機理有2種推斷，現以有機矽抗菌劑為例進行說明，其結構式為：

分子結構中有陽離子，長鏈烷烴和反應活性很高的CH3O-Si。這類抗菌劑的抗菌機理有2種推斷，抗菌劑對於細菌的作用模式如下圖所示。

（圖1）

由圖1可推斷該模型為抗菌劑的陽離子吸引帶負電荷的細菌，使之靠近抗菌劑，抗菌劑的疏水性長鏈烷基觸及細胞壁，影響其正常發育生長，使細胞壁逐漸變薄，最終遭到破壞，微生物被殺死；

（圖2）

由圖2可推斷該模型為抗菌劑的陽離子吸引帶負電荷的細菌，並使之靠近抗菌劑，在抗菌劑陽離子的作用下，細胞周圍的負電荷向陽離子靠攏，而遠離抗菌劑陽離子的細胞部分失去了負電荷的保護，致使細胞壁逐漸變薄直至破裂，細胞內溶物流出，細菌死亡。非溶出型抗菌劑不會在其整理的織物周圍形成抑菌環，它是靠抗菌劑直接接觸細菌細胞而起作用的，只有抗菌劑能接觸到的細菌才能被殺滅。

抗菌劑對細菌的抑制或殺滅作用方式有多種理論，歸納為以下幾種：

（1） 是細菌細胞內的各種代謝酶失活，到達滅菌效果；

（2） 與細菌細胞內的蛋白酶發生化學反應，破壞其機能，達到滅菌效果；

（3） 阻斷DNA合成；

（4） 極大地加快磷酸氧化還原體系，打亂細胞的正常生理過程；

（5） 破壞細胞壁或阻斷細胞內外的傳質。

3、奈米抗菌整理劑作用機理

目前，學術界對於無機奈米抗菌劑的抗菌機理持2種觀點：一種認為，無機奈米抗菌劑因光照作用而激發抗菌活性，稱為光催化抗菌機理；另一種認為，無機奈米抗菌劑的抗菌活性透過兩種抗菌機理，即光催化抗菌機理和金屬離子溶出抗菌機理起作用。下表的實驗結果對第二種觀點有更多支援。

從表中可以看出，奈米氧化鋅在無光照下也有抗菌性；而經光照射比無光照射的抗菌性強。因此，奈米氧化鋅的抗菌機理應該是光催化抗菌機理和金屬離子溶出抗菌機理兩種機理的協同作用。

（1） 光催化抗菌機理。

無機奈米抗菌劑透過光反應使有機物分解達到抗菌效果。以奈米ZnO為例說明奈米無機材料的抗菌機理。下圖為奈米氧化鋅光催化原理示意圖。

奈米ZnO的穩態價帶中充滿電子，導帶為空能級軌道，兩者之間稱為禁帶。奈米ZnO的禁頻寬度為3.37eV，當波長小於368nm的光照射到奈米ZnO表面時，價帶中的電子因獲得光子的能量而躍遷至導帶，成為光生電子（e-），價帶中則成為相應的空穴（h+），兩者構成了光生電子——空穴對。若將每個ZnO顆粒近似地視為一個小型化學電池，在電場的作用下，空穴和光生電子分別遷移到氧化鋅表面不同的位置。在水和空氣（氧氣）存在下，O2容易將光生電子（e-）捕獲，形成氧負離子（O2-），吸附在氧化鋅表面的水分子容易被空穴（h+）氧化形成羥基自由基（·OH）、過氧羥基自由基（HO2·），兩者均具有很強的氧化活性，至此，光催化粒子對細菌的作用表現在兩個方面：一是光生電子及光生空穴與細胞膜或細胞內組分反應而導致細胞死亡；二是生成的活性基團以極強的氧化能力進攻細胞內組分，與之發生生化反應而導致細胞死亡。近年來，日本東京大學的一些研究人員還發現，這些有光作用的粒子還有分解毒素的作用，而一般的抗菌劑只有抗菌作用。具有這種抗菌作用的還有奈米級的二氧化鈦（TiO2）、氧化鈣（CaO）、氧化鎂（MgO），也是研究開發較多的奈米抗菌劑。

（2） 溶出型抗菌機理。

奈米抗菌劑在一定條件下釋放出金屬離子，Ag+、Cu+、Zn2+等能破壞多種酶的活性，從而阻止細胞的新陳代謝和個體繁殖，且奈米材料釋放出來的金屬離子還可以進入到細菌體內部，迅速與蛋白質、核酸內的巰基（-SH）、氨基（-NH2）作用，致細菌死亡。

有人提出奈米抗菌劑還以直接作用方式殺死細菌，適用於可以直接接觸的奈米材料。這一觀點認為：由於抗菌粒子帶正電荷，細胞膜帶負電荷，由庫侖力而相互吸引，利用電荷轉移可以擊穿細胞膜，導致細胞不能呼吸、代謝和繁殖，直至死亡。

以上就是常見的3種抗菌作用機理。

下期：抗菌整理（二）：幾種常用抗菌劑及其效能