抗菌不锈钢的抗菌原理、常规加工与增材制造

各类公共卫生事件频发,催生了各类抗菌产品研发和应用.抗菌材料按原料来源分类包括无机抗菌材料、有机抗菌材料、天然抗菌材料和合成抗菌材料.不锈钢作为运用最广泛的无机金属材料之一,在抗菌材料的应用方面已取得阶段性进展.不锈钢获得抗菌性能的常规加工方法有两种,即表面改性和合金化处理.然而,表面型抗菌不锈钢经磨蚀后极易丧失抗菌效果,合金型抗菌不锈钢中抗菌离子利用率较低,这些都导致不锈钢的抗菌效果不理想.因此,研究者们除研究不同抗菌元素的抗菌机理外,还从提高抗菌不锈钢耐久性和抗菌效率方面进行了不同制备工艺的探索,扩大了抗菌不锈钢的使用范围.近年来,研究者们开发了多种抗菌不锈钢的制备工艺以提高其使用寿命和抗菌性能.通过沉积法、渗透法和喷涂法等方式将抗菌元素被添加到不锈钢表面,可使抗菌层厚度增加,抗菌效果更稳定;适量抗菌金属元素被添加到不锈钢中,经抗菌处理后这些抗菌金属元素能够不断地向介质中释放抗菌金属离子,使不锈钢的抗菌率大幅提高.此外,为了满足抗菌不锈钢在生物医学领域的使用需求,常在其表面引入羟基磷灰石、聚(L-丙交酯-己内酯)等生物相容性良好的物质,或采用先进的制备工艺控制有害金属离子的释放浓度,以实现抗菌性能和生物相容性的有机结合.本文综述了近10年国内外各种抗菌不锈钢的研究现状.介绍了表面改性抗菌不锈钢和合金型抗菌不锈钢的抗菌原理、特点与制造方法.此外,针对常规制造法存在制备周期较长、材料耗损较多、环境污染较严重等问题,本文结合增材制造技术的优势,试图寻找一种新型的抗菌不锈钢制备工艺,以其个性化定制、耗时短、精密加工等优势弥补上述缺点,并且介绍了增材制造抗菌材料在医疗卫生领域中的应用.     

光催化抗菌剂在医用抗菌方面的应用进展

目前抗生素的大量不规范使用使得细菌耐药性问题变得越来越严重,开发新型的、绿色的、高活性的抗菌材料变得越发重要。半导体光催化抗菌剂是近年来发展迅速的新型抗菌材料,因其成本低廉、合成工艺简单、抗菌活性优良、应用前景广阔而成为研究的热点之一。介绍了光催化抗菌的原理,综述了基于半导体材料的光催化抗菌剂在医学领域的应用,主要有伤口敷料和医用涂层,着重讲解了增强其抗菌性能的3种策略方法及实例,即提高光催化活性、联合抗菌和仿生表面构建。重点介绍了目前面向医疗方面应用研究较多的金属和非金属基光催化复合抗菌材料的最新研究进展,如二氧化钛、氧化锌以及氮化碳等,希望有助于设计用于基础研究和实际应用的高效光催化抗菌材料。     

抗菌高分子材料研究进展及应对策略

日常生活中细菌感染极易引起人类的健康问题,因此开发更高效的抗菌材料以减小感染带来的风险,具有重要的科学意义和应用价值。其中,抗菌高分子材料由于具有良好的生物相容性、抗菌持久性、不易使细菌产生耐药性,同时其品种丰富、合成和改性相对简单,是当前抗菌材料研究的热点。根据抗菌高分子材料的最新发展趋势,文中着重介绍了阳离子抗菌材料、共轭高分子抗菌材料和抗菌肽等重要高分子抗菌材料,阐述了其抗菌机制,以各种材料的结构、性能、应用之间的关系为主线,总结了抗菌高分子材料的研究进展并展望了其未来发展方向。     

纳米ZnO抗菌材料的研究进展

总结了几种纳米ZnO的抗菌机理,同时分类探讨了影响纳米ZnO抗菌效果的诸多因素;介绍了目前国内外有关纳米ZnO抗菌材料的研究热点,并对纳米ZnO抗菌材料的潜在应用和发展方向提出展望。     

无机抗菌材料抗菌机理研究进展

无机材料作为抗菌剂进入人们的视野以来,其材料特性与抗菌机理不断得到研究.无机抗菌材料主要分为金属离子型(如Ag、Cu、Zn等)与金属氧化物光催化型(如TiO2、ZnO等),将其制备成纳米级材料后,其由于比表面积增大,可以更好地吸附于微生物,获得更好的抗菌效果.同时,相比于有机抗菌材料和天然抗菌材料,无机抗菌材料具有毒性低、稳定性高、耐久性好、不容易引起细菌耐药性的优点.然而,近些年对无机抗菌材料抗菌机理的提出与研究缺乏系统的分析和论证,大部分研究人员仅对某一金属型抗菌材料提出该种材料的抗菌机理.银系抗菌材料的抗菌机理是无机抗菌材料中研究较为深入的,一般认为银系抗菌材料释放出Ag+,Ag+吸附于细菌表面,然后击穿细胞膜进入细胞内部与细胞内容物发生反应,最后导致细菌失活.而金属氧化物光催化型(如TiO2)抗菌材料由于其较宽的光学带隙在光照的条件下可发生光催化反应,从而产生大量如·OH、·O2-一类的自由基,当这些自由基与细胞接触时,与细胞内有机物反应,导致细菌失活.本文归纳了各种无机材料的抗菌机理研究方式及内容,并对其进行了总结分析,根据抗菌活性物质和作用对象将抗菌机理分为三类:直接接触型、溶出-渗透型和催化氧化型.目前的研究表明,三种抗菌机理往往共同存在,相互交错,对其机理分析仍不透彻,因此建议从分子生物学和基因层面,比如细胞修复、蛋白质转换等方面揭示抗菌机理.     

抗菌材料发展和现状

简要介绍了抗菌材料的分类、抗菌原理及其应用,综述了抗菌不锈钢发展现状及其特点、抗菌原理和应用情况,并对抗菌材料研究进行了展望.     

纳米抗菌材料的研究

介绍了纳米抗菌材料的特点和抗菌机理,概述了纳米抗菌材料的表面处理和制备方法以及国内外抗菌性能的测试方法和评价标准,探讨了抗菌材料的应用领域和发展前景.     

无机纳米粒子改性剂对高聚物增强增韧的研究

介绍了几种常用的无机纳米粒子改性剂,对高聚物都具有增强增韧效果.理论分析了无机纳米粒子改性高聚物的影响因素及影响因素之间的相互关系.     

纳米抗菌粉体材料的制备与应用

纳米抗菌材料中抗菌剂以纳米尺寸分散,具有高比表面积和高反应活性,抗菌材料整体的抗菌效果较传统抗菌剂有显著提高,更能显著的抑制细菌、真菌等微生物的生长和繁殖,并改善抗菌材料的力学性能,引起了国内外研究者的广泛关注。本文主要对当前纳米抗菌材料的概念、分类、抗菌机理、制备方法及其应用情况进行了综述。     

氧化锌型复合抗菌材料抗菌活性研究进展

氧化锌类复合抗菌材料因其优良的抗菌活性和广阔的应用潜能而备受关注。综述了氧化锌抗菌材料的制备方法、条件及粒径大小等因素对抗菌性能的影响,总结了氧化锌类复合抗菌材料的分类及抗菌机理,提出了抗菌材料抗菌机理尚不明确,最后对该类抗菌材料发展前景做了展望,期望对于氧化锌复合材料的研究具有借鉴意义。