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(中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083)

硅酸鹽黏土礦物基抗菌材料是目前新興的抗菌劑，基于其獨(dú)特的化學(xué)組成成分、形貌結(jié)構(gòu)以及物理化學(xué)特性，能夠高效抑制某些細(xì)菌、真菌、酵母菌、藻類及病毒等微生物的正常增殖，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥，污水處理，食品包裝等方面[1-4]。一方面，含有Fe，Cu等元素的硅酸鹽黏土礦物，滲透液能夠破壞革蘭氏陽(yáng)性菌及革蘭氏陰性菌細(xì)胞膜，同時(shí)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)破壞細(xì)胞質(zhì)，達(dá)到抑制細(xì)菌增殖的目的[5]。另一方面，硅酸鹽黏土礦物表面電荷由晶格取代引起的永久負(fù)電荷、礦物邊棱價(jià)鍵斷裂引起的可變電荷和吸附在其表面腐殖酸電離等不同因素決定，硅酸鹽黏土礦物通過(guò)物理靜電吸附在細(xì)菌細(xì)胞膜表面，影響細(xì)胞通透性，阻礙細(xì)菌與外界環(huán)境正常的物質(zhì)交換。

傳統(tǒng)抗菌材料主要包含金屬氧化物、貴金屬等無(wú)機(jī)抗菌材料[6-9]和天然萃取物、化學(xué)合成物類等有機(jī)抗菌材料[10-12]。金屬氧化物、貴金屬等無(wú)機(jī)納米抗菌材料能夠產(chǎn)生活性氧，氧化破壞細(xì)胞膜及細(xì)胞質(zhì)，抑制細(xì)菌增殖[13]，但納米顆粒易團(tuán)聚，難回收，生物毒副作用大[14]。硅酸鹽黏土礦物比表面積較大，表面羥基豐富，能夠作為載體材料對(duì)無(wú)機(jī)抗納米菌材料可起到固定和分散的效果，提升無(wú)機(jī)抗菌材料的抗菌性能[15-17]。有機(jī)抗菌劑(如酯類，醇類，有機(jī)酸和酚類)能夠與細(xì)菌表面的陰離子結(jié)合，破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜以及細(xì)胞蛋白，導(dǎo)致細(xì)菌的死亡。但有機(jī)抗菌劑易揮發(fā)、難回收、穩(wěn)定性差、毒副作用大等影響了其在工業(yè)領(lǐng)域的大范圍內(nèi)使用。黏土礦物形貌結(jié)構(gòu)多樣(片狀、棒狀、管狀)，比表面積大，能夠作為載體材料，提高有機(jī)抗菌劑的化學(xué)穩(wěn)定性，降低其毒副作用，并減少環(huán)境污染?；趥鹘y(tǒng)抗菌材料目前所存在的問題，本工作通過(guò)對(duì)硅酸鹽黏土礦物的組成結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)及生物相容性的歸納總結(jié)，分析了硅酸鹽黏土礦物基抗菌材料的抗菌機(jī)理及其提升性能的原因，并簡(jiǎn)單介紹硅酸鹽黏土礦物在抗菌薄膜、纖維制品中的應(yīng)用。

1 硅酸鹽黏土簡(jiǎn)介

硅酸鹽黏土礦物為天然產(chǎn)出中顆粒最為細(xì)小的一類礦物，在自然界中分布廣泛，約占巖石圈和風(fēng)化殼層的一半。顆粒尺寸一般小于0.01mm，主要由硅、氫、氧、鋁、鎂等元素組成[18]，常伴隨某些金屬雜質(zhì)元素存在。常見硅酸鹽黏土礦物有高嶺石、蒙脫石、凹凸棒石、埃洛石等，不同礦物的微觀形貌、物相組成以及物理化學(xué)性質(zhì)主要受其沉積地以及周圍環(huán)境的影響。

1.1 結(jié)構(gòu)形貌

硅酸鹽黏土礦物是細(xì)分散的、含水的層狀或?qū)渔湢顦?gòu)造的硅酸鹽礦物及含水的非晶質(zhì)硅酸鹽礦物的總稱。硅酸鹽黏土礦物經(jīng)由沉積物風(fēng)化成巖后，完成元素分配、蝕變富集，形成不同微觀形貌結(jié)構(gòu)，常見如納米管狀(埃洛石)、納米棒狀(凹凸棒石)、納米片狀(蒙脫石、高嶺土)等。

高嶺石和埃洛石同屬高嶺石族礦物。高嶺石是典型的假六方片狀硅酸鹽黏土礦物，理論結(jié)構(gòu)式為Al4(Si4O10)(OH)8。埃洛石是1∶1型層狀高嶺石卷曲形成的中空管狀硅酸鹽黏土礦物，理論結(jié)構(gòu)式為Al2Si2O5(OH)4·nH2O (n=0, 2)。蒙脫石是一種含少量堿金屬和堿土金屬的片層狀水鋁硅酸鹽黏土礦物，理論結(jié)構(gòu)式為(1/2Ca,Na)x(H2O)4{(Al2-xMgx)[Si4O10](OH)2}。凹凸棒石是一種含水富鎂的針狀硅酸鹽黏土礦物，其理論結(jié)構(gòu)式為Mg5(H2O)4[Si4O10]2(OH)2。圖1所示為高嶺石、埃洛石、蒙脫石及凹凸棒石的掃描電鏡及透射電鏡圖。不同形貌特征在抗菌復(fù)合材料中的作用方式各不相同。管狀形貌內(nèi)表面及片狀形貌層間可用于裝載有機(jī)抗菌劑，實(shí)現(xiàn)有機(jī)抗菌劑控釋目的。管狀形貌外表面、棒狀形貌外表面及層狀形貌表面可用于負(fù)載無(wú)機(jī)抗菌納米顆粒，達(dá)到納米顆粒均勻分散效果，也可用于有機(jī)抗菌制品強(qiáng)度提升。

圖1 不同硅酸鹽黏土礦物的掃描及透射電鏡圖 (a)高嶺石；(b)埃洛石；(c)蒙脫石；(d)凹凸棒石Fig.1 SEM and TEM images of different silicate clay mineral samples (a)kaolin;(b)halloysite;(c)montmorillonite;(d)attapulgite

1.2 物理化學(xué)性質(zhì)

硅酸鹽黏土礦物比表面積主要受礦物種類、有機(jī)質(zhì)含量、水分含量及后期處理等多種因素影響。不同種類礦物的微觀形貌，孔層大小及分布為影響比表面積的主要因素。礦物表面吸附的有機(jī)物也會(huì)影響其比表面積，有機(jī)質(zhì)能夠在其表面形成納米空隙，增大其比表面積。硅酸鹽黏土礦物具有較強(qiáng)的吸水性，表面吸附的水分子會(huì)降低自身的比表面積。后期處理也會(huì)極大影響比表面積，如通過(guò)稀硫酸或者稀鹽酸浸漬，硅酸鹽黏土礦物表面腐蝕形成大量的微孔結(jié)構(gòu)，比表面積明顯增大[19]。表1總結(jié)了4種硅酸鹽黏土礦物的比表面積、孔徑體積及孔徑大小。硅酸鹽黏土礦物的比表面積及孔結(jié)構(gòu)特征影響其裝載功能組分的形式及負(fù)載量。大的比表面積及豐富的孔結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)闊o(wú)機(jī)納米顆粒及有機(jī)抗菌劑提供豐富負(fù)載位點(diǎn)，增強(qiáng)有機(jī)抗菌劑包埋率及控釋能力，提升無(wú)機(jī)納米顆粒分散固定效果及抗菌效率。

表1 不同硅酸鹽黏土礦物比表面積、總孔體積及平均孔徑Table 1 Surface area, pore volume and average pore diameter of different silicate clay mineral samples

Note:a-BET surface area,b-pore volume,c-average pore diameter.

硅酸鹽黏土礦物正電荷和負(fù)電荷的代數(shù)為其凈電荷，黏土種類決定黏土帶電量，黏土介質(zhì)決定電荷性質(zhì)。蒙脫石結(jié)構(gòu)中的Si4+常被Al3+置換，Al3+常被Mg2+，F(xiàn)e2+等低價(jià)陽(yáng)離子置換，從而使蒙脫石層間產(chǎn)生多余的永久負(fù)電荷。硅酸鹽黏土礦物在分散過(guò)程中邊棱破鍵，斷裂處在不同pH值介質(zhì)環(huán)境中吸附H+帶上正電荷或者負(fù)電荷。硅酸鹽黏土表面吸附的腐殖酸中含有的羧基(—COOH)和羥基(—OH)的H+解離會(huì)使黏土板面帶有負(fù)電荷?？v觀硅酸鹽黏土礦物帶電的種種原因，帶負(fù)電的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)大于正電荷，且黏土體系一般呈堿性，因此一般帶負(fù)電荷。硅酸鹽黏土礦物表面電荷帶電量及正負(fù)電性特征影響有機(jī)抗菌劑包埋及無(wú)機(jī)納米顆粒固定效果，表面電荷調(diào)控，可實(shí)現(xiàn)有機(jī)抗菌劑控釋及無(wú)機(jī)納米顆粒均勻分散，同時(shí)對(duì)異號(hào)電荷的靜電吸附作用也會(huì)受硅酸鹽黏土礦物表面電荷調(diào)控的影響。

1.3 生物相容性

硅酸鹽黏土礦物在催化材料[23-24]，生物醫(yī)藥材料[25-27]，抗菌材料[28-29]有著廣泛應(yīng)用，但同時(shí)，硅酸鹽黏土礦物的生物相容性、毒副作用及對(duì)環(huán)境污染性也引起了普遍關(guān)注[30-32]。動(dòng)植物正常細(xì)胞表面帶負(fù)電荷且生存環(huán)境偏中性和堿性，硅酸鹽黏土礦物在中性和堿性環(huán)境下一般帶負(fù)電荷，由于靜電排斥作用，硅酸鹽黏土材料對(duì)正常細(xì)胞接觸破壞較小。黏土納米微觀形貌較小，能夠被免疫巨噬細(xì)胞吞噬，石棉的毒性主要是因?yàn)槠鋽?shù)十微米的纖維長(zhǎng)度，容易造成細(xì)胞損傷和炎癥反應(yīng)[33]。硅酸鹽黏土礦物的主要成分為SiO2，其生物毒副性較小，因此其對(duì)正常細(xì)胞生物毒副作用較小。黏土中所含的Al元素對(duì)細(xì)胞有一定的毒副作用，高濃度的黏土長(zhǎng)時(shí)間與細(xì)胞接觸會(huì)抑制細(xì)胞的正常增殖，同時(shí)黏土的生物降解性較低，因此不能夠作為靜脈注射藥物。

圖2為10種癌細(xì)胞生物毒性實(shí)驗(yàn)。Zhang等[25]以十種癌細(xì)胞為研究對(duì)象，探索高嶺土和高嶺土基復(fù)合材料的生物兼容性。從圖2可以看出，200μg/mL高嶺土對(duì)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制最高達(dá)到85%，復(fù)合材料對(duì)癌細(xì)胞的抑制最高僅有70%。高嶺土基復(fù)合材料較好的生物相容性，可在載藥傳輸體系和生物組織工程有廣泛的應(yīng)用。

Li等[34]探究單片層狀蒙脫石的生物毒副作用。DNA損傷率實(shí)驗(yàn)表明，不同濃度(62.5，125，250，500，1000μg/mL)單片層狀蒙脫石24h下對(duì)小鼠細(xì)胞DNA均沒有明顯損傷。細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn) (MTT細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)、LDH細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn))結(jié)果表明，只有1000μg/mL的單片層狀蒙脫石在與細(xì)胞接觸大于24h，才會(huì)對(duì)細(xì)胞造成微量的損傷。5種沙門氏菌埃姆斯實(shí)驗(yàn)表明，單片層狀蒙脫石對(duì)細(xì)胞無(wú)基因毒性，不會(huì)導(dǎo)致沙門氏菌的基因突變。Vergaro等[35]探究埃洛石對(duì)人體乳腺癌和宮頸癌細(xì)胞的細(xì)胞相容性，臺(tái)酚藍(lán)不相容實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)濃度為50μmg/mL，處理48h時(shí)，兩種細(xì)胞損失率約為10%，對(duì)細(xì)胞損傷較少。濃度超過(guò)100μg/mL和72h處理下，細(xì)胞損失率可達(dá)到50%。這是因?yàn)榘Ｂ迨獗砻嬷饕怯啥趸杞M成，其負(fù)電性以及低生物毒性不會(huì)對(duì)細(xì)胞造成危害，同時(shí)埃洛石尺寸只有0.5～1.5μm，能夠被免疫巨噬細(xì)胞吞噬除去。

圖2 高嶺土及高嶺土基復(fù)合材料(200μg/mL)對(duì)10種癌癥細(xì)胞生物相容性[25](a)高嶺土;(b)高嶺土-DMSO;(c)高嶺土-MeOH;(d)高嶺土-C6N;(e)高嶺土-APTES;(f)高嶺土-DAFig.2 Viabilities of ten model cell cultures when incubated with Kaolin, Kaolin intercalation compounds at the concentration of 200μg/mL[25](a)Kaolin;(b)Kaolin-DMSO;(c)Kaolin-MeOH;(d)Kaolin-C6N;(e)Kaolin-APTES;(f)Kaolin-DA

2 硅酸鹽黏土抗菌機(jī)理

2.1 物理吸附

受晶格取代、礦物邊棱價(jià)鍵斷裂，黏土表面腐殖酸電離及堿性黏土體系等多種因素影響，硅酸鹽黏土礦物一般帶負(fù)電荷。細(xì)菌細(xì)胞壁成分主要含有磷壁酸，磷酸基團(tuán)，脂肪酸鏈等，同時(shí)表面含羧基，羥基等，所以表面帶負(fù)電荷。通過(guò)有機(jī)改性調(diào)節(jié)硅酸鹽黏土礦物表面電荷，可增強(qiáng)其與細(xì)菌細(xì)胞膜界面關(guān)系，阻止細(xì)菌與外界環(huán)境的物質(zhì)交換，達(dá)到抗菌目的。

Malek等[36]將高嶺石在不同濃度溴化十六烷基吡啶浸漬得到改性高嶺石，并探究高嶺石表面電荷及其對(duì)抗菌性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)溴化十六烷基吡啶濃度增加到1.5mmoL/L時(shí)，高嶺石表面電荷由-10mV調(diào)節(jié)為20mV，抑菌圈直徑由0mm提高到1.4mm。繼續(xù)增大溴化十六烷基吡啶濃度，高嶺石表面電荷值不變，抗菌性能亦保持不變。Wu等[37]用十四烷基三丁基溴化膦調(diào)節(jié)4種不同黏土表面電荷并探究抗菌性能，如表2所示蒙脫石、蛭石、凹凸棒石、高嶺石改性前后表面電荷分別為-36.9，-37.7，-31.2，-39.1mV和2.3，-1.8，-16.1，0.2mV，有機(jī)改性后的黏土對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度分別為200，750，800，200mg/L和80，120，150，100mg/L。硅酸鹽黏土礦物對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抗菌性能隨黏土表面正電荷增大而增強(qiáng)，蒙脫石抗菌性能最強(qiáng)。進(jìn)一步以高嶺石為例，觀察黏土與細(xì)胞表界面關(guān)系，帶正電荷的高嶺石聚集在細(xì)胞周圍與細(xì)胞膜接觸，阻止細(xì)胞與外界進(jìn)行正常物質(zhì)交換。

表2 硅酸鹽黏土礦物改性前后的Zeta電位及抗菌性能[37]Table 2 Zeta potentials and antibacterial activities of clay minerals before and after modification[37]

2.2 化學(xué)滲透

硅酸鹽黏土礦物主要含硅、氫、氧、鋁、鎂等元素，受沉積地和周圍環(huán)境影響，部分黏土中存在雜質(zhì)元素如鐵、銅等。黏土浸出液中所含的鐵、銅等抑菌元素能夠產(chǎn)生活性氧，破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)，有效抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。

Williams等[38]以太平洋沿岸的一種黏土為例探究黏土的抗菌性能，黏土孔層內(nèi)吸附有Fe，Cu，Mg，Al等抑菌元素。黏土浸出液處理后的大腸桿菌整體的Fe，Al元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是空白組的20倍和4倍，黏土浸出液處理后的大腸桿菌細(xì)胞質(zhì)的Fe，Al元素質(zhì)量分別是空白組的8倍和2倍。過(guò)量的Al元素與大腸桿菌細(xì)胞膜結(jié)合，增大細(xì)胞膜通透性。Fe元素進(jìn)入細(xì)胞，破壞細(xì)胞質(zhì)。Londono等[39]以亞馬遜河流黏土為例，主要成分為高嶺土(29%)、埃洛石(15%)、蒙脫石(30%)、白云母(7%)以及石英相(15%)，進(jìn)一步探索了含鋁、鐵型混合黏土(AMZ)的抗菌性能。黏土對(duì)大腸桿菌的最小抑菌濃度(MIC)和最小殺菌濃度(MBC)分別為80mg/mL和100mg/mL。表3為抗菌過(guò)程前后AMZ與大腸桿菌的元素組成[39]?？咕^(guò)程中，大腸桿菌表面的Al，F(xiàn)e，Cu元素增加了7131，1149，21μg/mL。大腸桿菌表面P元素從8826μg/mL降低到4663μg/mL，同時(shí)證明了細(xì)胞膜通透性的增大。Al元素靶向作用于細(xì)菌細(xì)胞膜上的磷酸鹽分子，使得細(xì)胞膜上磷脂發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)，破壞細(xì)胞膜表面，增大細(xì)胞膜的通透性[40]。細(xì)胞膜通透性增大，F(xiàn)e，Cu等元素進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中產(chǎn)生活性氧，對(duì)蛋白質(zhì)，DNA，生物酶等進(jìn)行破壞[41]，達(dá)到抗菌的目的。

表3 抗菌過(guò)程前后AMZ與大腸桿菌的元素組成[39]Table 3 Chemical compositions (microgram per milliliter) of AMZ and E.coli before (control) and after (reacted)[39]

3 硅酸鹽黏土礦物基抗菌材料

3.1 黏土基金屬及金屬氧化物復(fù)合材料

應(yīng)用于抗菌材料的金屬及金屬氧化物包括金、銀、二氧化鈦、氧化鋅、氧化銅、氧化鈰、氧化亞鐵等納米顆粒。金屬單質(zhì)納米顆粒與金屬氧化物納米顆粒抗菌機(jī)理分別為金屬離子接觸抗菌和活性氧抗菌。天然硅酸鹽黏土礦物對(duì)納米顆粒的形貌尺寸及分散固定有較大的影響，納米顆粒尺寸與其抗菌效果成反比，納米顆粒分散固定與抗菌效果成正比。同時(shí)，納米顆粒回收、生物毒性等問題也受到天然硅酸鹽黏土礦物的影響。

Shu等[16]以埃洛石作為載體材料，研究氧化鋅和銀納米顆粒在埃洛石表面的分散特征及抗菌機(jī)理。圖3為復(fù)合材料抗菌機(jī)理增強(qiáng)示意圖，管狀埃洛石大比表面積為納米氧化鋅和銀納米顆粒提供負(fù)載位點(diǎn)，有效緩解納米顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，提升納米顆?？咕阅堋Ｍ瑫r(shí)，基于埃洛石的親水性，埃洛石能夠使其表面氧化鋅及銀納米可以更多地聚集在大腸桿菌表面，產(chǎn)生更多的活性氧抑制細(xì)菌的正常增殖。

圖3 銀-氧化鋅-埃洛石復(fù)合材料抗菌示意圖[16]Fig.3 Schematic illustration of the antibacterial process of Ag-ZnO-HNTs nanocomposite[16]

Jiang等[42]以蒙脫石為載體，研究銀納米顆粒在蒙脫石表面的分散特征及抗菌機(jī)理。蒙脫石的大比表面積為銀納米顆粒起到很好的固定作用。同時(shí)，蒙脫石表面正電荷對(duì)異號(hào)電荷細(xì)胞產(chǎn)生物理吸附作用，增強(qiáng)復(fù)合材料與細(xì)胞的表界面關(guān)系，提升復(fù)合材料抗菌性能。Motshekga等[43]進(jìn)一步研究了銀-氧化鋅-膨潤(rùn)土復(fù)合材料生物安全性。離子浸出量數(shù)據(jù)表明，氧化鋅/膨潤(rùn)土和銀/膨潤(rùn)土的鋅離子和銀離子浸出量在長(zhǎng)達(dá)12h下，分別為0.71mg/L和0.011mg/L，氧化鋅-銀/膨潤(rùn)土二元抗菌復(fù)合材料的鋅離子和銀離子浸出量為0.4mg/L和<0.005mg/L，均符合世界衛(wèi)生組織飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)。

硅酸鹽黏土礦物大比表面積可以有效分散納米顆粒，提高抗菌復(fù)合材料抗菌效果。表面電荷特征可以增強(qiáng)與異號(hào)電荷細(xì)胞物理吸附作用，增強(qiáng)復(fù)合材料與細(xì)胞的表界面作用。表面豐富羥基可以與金屬及金屬氧化物納米顆粒形成穩(wěn)定的鍵合，提高抗菌復(fù)合材料的抗菌穩(wěn)定性。同時(shí)，黏土基復(fù)合抗菌材料保證抗菌效果的前提下降低納米顆粒使用量，明顯降低納米顆粒生物毒副作用。

3.2 黏土基有機(jī)抗菌復(fù)合材料

有機(jī)抗菌劑包括天然提取物如甲殼素、芥末、蓖麻油、山葵等，合成化合物如香草醛、乙基香草醛類等。有機(jī)抗菌劑抗菌性能強(qiáng)，但熱穩(wěn)定性差，易泄漏且生物毒副性較大。硅酸鹽黏土礦物表面羥基及其電荷特征，可實(shí)現(xiàn)有機(jī)抗菌劑控制釋放，提高抗菌復(fù)合材料的抗菌穩(wěn)定性。硅酸鹽黏土礦物的多樣形貌和孔徑結(jié)構(gòu)特征，可實(shí)現(xiàn)有機(jī)抗菌劑包埋，降低抗菌復(fù)合材料生物毒副作用[44]。

Sun等[45]基于埃洛石管狀形貌和管內(nèi)(24mV)、管外(-35mV)的不同表面電荷，于管內(nèi)外分別裝載脂肪酶和溶解酶素，研究管狀形貌對(duì)有機(jī)抗菌劑的保護(hù)作用。相比無(wú)納米管保護(hù)，管內(nèi)脂肪酶在60℃和80℃時(shí)的生物活性分別提升10%和25%，pH值為4和10時(shí)的生物活性分別提升10%和50%。Cai等[46]以裝載抗菌劑季鏻鹽的凹凸棒石基抗菌復(fù)合材料為研究對(duì)象，探究硅酸鹽黏土礦物基復(fù)合抗菌材料的生物安全性。復(fù)合材料抗菌效果與季鏻鹽裝載量成正比，凹凸棒石腔體內(nèi)的保護(hù)能夠固定季鏻鹽，復(fù)合材料長(zhǎng)達(dá)70h的季鏻鹽釋放量不高于35%，有效提高抗菌復(fù)合材料生物安全性。季鏻鹽對(duì)正常細(xì)胞的損傷率高達(dá)90%，復(fù)合材料對(duì)正常細(xì)胞損傷率最高僅達(dá)50%。

4 復(fù)合抗菌材料抗菌制品

目前硅酸鹽黏土礦物基抗菌材料主要用于棉布、薄膜等生活用品，用于降低病菌的交叉感染與傳播。硅酸鹽黏土礦物基抗菌制品的安全性能、機(jī)械強(qiáng)度及使用壽命得到明顯改善，完全滿足當(dāng)下薄膜、纖維、棉布等抗菌制品的工業(yè)機(jī)械強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)[47-50]。

Ui-islam等[51]將細(xì)菌纖維素膜在不同陽(yáng)離子蒙脫石溶液中浸漬并探究復(fù)合材料的抗菌性能。復(fù)合材料抗菌性能主要依賴陽(yáng)離子改性蒙脫石中陽(yáng)離子釋放直接抗菌作用及黏土對(duì)細(xì)菌吸附作用，且銅離子改性蒙脫石對(duì)細(xì)菌纖維素膜抗菌性能影響效果最明顯。其優(yōu)異的生物相容性、抗菌活性及機(jī)械強(qiáng)度，可被用作傷口臨時(shí)包扎。Gorrasi等[52]研究迭迭香精油/埃洛石復(fù)合抗菌粉末對(duì)果膠薄膜的力學(xué)性能影響。復(fù)合抗菌粉末含量為5%和10%時(shí)，彈性模量和拉伸強(qiáng)度有明顯增加。復(fù)合抗菌粉末含量增加至20%時(shí)力學(xué)性能下降，是由于復(fù)合粉末過(guò)量添加時(shí)，在果膠薄膜中分散性不均一造成的應(yīng)力集中，導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度減小。Maryan等[53]基于黏土對(duì)細(xì)菌的吸附殺菌作用，研究有機(jī)改性蒙脫石基抗菌棉布的抗菌穩(wěn)定性，抗菌棉布長(zhǎng)達(dá)50次的洗滌對(duì)制品抗菌性能影響不到40%。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，硅酸鹽黏土礦物抗菌材料的基礎(chǔ)研究重點(diǎn)集中在黏土表面狀態(tài)(元素分布、電荷特征、親疏水性、吸附性能)與抗菌活性的內(nèi)在關(guān)系，如組成成分中Al，F(xiàn)e，Cu等元素滲透抗菌機(jī)理，表面電荷調(diào)控增強(qiáng)靜電吸附及實(shí)現(xiàn)有機(jī)抗菌劑控釋，形貌特征解決無(wú)機(jī)納米顆粒分散及生物毒性降低。同時(shí)，硅酸鹽黏土抗菌材料的應(yīng)用研究重點(diǎn)集中在硅酸鹽黏土礦物的添加量、添加方式等對(duì)抗菌制品抗菌活性及抗菌穩(wěn)定性(耐熱性、耐光性、溶出性)的影響。本文綜述物理化學(xué)特征、復(fù)合材料作用機(jī)理及抗菌制品性能的相互關(guān)系，基于硅酸鹽黏土礦物物理化學(xué)特征，分析其與功能組分的結(jié)合方式，探討其對(duì)抗菌制品性能的影響。對(duì)于提高我國(guó)抗菌材料基礎(chǔ)研究水平，推動(dòng)化學(xué)、材料學(xué)及微生物學(xué)學(xué)等學(xué)科交叉具有重要意義。

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