温大抗菌抑菌材料课件第1章 绪论

抗菌抑菌材料化材学院翟兰兰考核方式：平常成绩50%PPT(5min),20%出勤，作业20%期末考试50%：论文抗菌材料季军晖史维明化学工业出版社教材：非典、禽流感、口蹄疫、疯牛病等疫情接连冲击人类由内脏做成的肉骨粉饲料，被认为是传播疯牛病的载体美国疾病控制和预防中心H5N1型禽流感病毒（金黄色）在MDCK细胞（绿色）培养液中的活动状态显微镜下手机表面的杆菌甲型H1N1流感病毒显微照片细菌无处不在！细菌

英文：germs；学名：bacteria

广义的细菌即为原核生物，是指一大类细胞核无核膜包裹，只存在拟核区（nuclearregion)(或拟核)的裸露DNA的原始单细胞生物数量多：所有生物中最多，约有5×1030个个体小：最小的细菌只有0.2mm分布广：广泛分布于土壤和水中，或着与其他生物共生历史

最初由德国科学家埃伦伯格(ChristianGottfriedEhrenberg)在1828年提出，用来指代某种细菌。这个词来源于希腊语βακτηριον，意为“小棍子”。1866年，德国动物学家海克尔(ErnstHaeckel)建议使用“原生生物”，包括所有单细胞生物（细菌、藻类、真菌和原生动物）。1878年，法国外科医生塞迪悦(CharlesEmmanuelSedillot)提出“微生物”来描述细菌细胞或者更普遍的用来指微小生物体。1683年，列文虎克(AntonyvanLeeuwenhoek)最先使用自己设计的单透镜显微镜观察到了细菌，大概放大200倍。路易·巴斯德(LouisPasteur)和罗伯特·科赫(RobertKoch,)指出细菌可导致疾病用途与危害

病原体人类：导致了破伤风、炭疽病、伤寒、砂眼、肺炎、梅毒、霍乱和肺结核动物：鼠疫，口蹄疫，疯牛病，禽流感、猪流感植物：叶斑病、火疫病和萎蔫食物

制醋：利用空气中的醋酸菌（Acetobacter）使酒转变成醋奶酪、泡菜、酱油、醋、酒、优格等

药物链霉素：即是由链霉菌（Steptomyces）所分泌的

生物复育（bioremediation）降解多种有机化合物，常被用来清除污染，废水的处理Eg：利用嗜甲烷菌（methanotroph）来分解美国佐治亚州的三氯乙烯和四氯乙烯污染细菌发电

生物学家预言，21世纪将是细菌发电造福人类的时代1910年，英国利用铂电极放进大肠杆菌的培养液里，成功地制造出世界上第一个细菌电池1984年，美国设计出一种太空飞船使用的细菌电池，电极的活性物质是宇航员的尿液和活细菌。放电效率较低

20世纪80年代末，重大突破

英国让细菌在电池组里分解分子，以释放电子向阳极运动产生电能每100克糖可获得1352930库仑的电能，2安培电流，持续数月，高于现在使用的电池的效率

细菌具有捕捉太阳能并把它直接转化成电能的“特异功能”。最近，美国在死海和大盐湖里找到一种嗜盐杆菌，含有一种紫色素，所接受的大约10％的阳光转化成化学物质时，即可产生电荷。小型实验性太阳能细菌电池，结果证明是可以用嗜盐性细菌来发电的，用盐代替糖，成本大大降低。此外，美国硅谷公司用转基因细菌生产石油/html/zaowentianxia/2008/06/zaowentianxia_300_20080621_22.shtml?第一章概论

第一节微生物的危害及抗菌材料的必要性一、微生物及危害微生物（microorganism）存在于自然界的形体细小、构造简单、肉眼无法直接看到的微小生物数量种类多10w以上个体小微米级分布广人类、动植物体表多数无害，部分有益，必须（物质循环，吸收利用N2）小部分引起病害分类(1)非细胞壁生物体积微小，只能在活细胞内生长繁殖，如病毒(2)原核细胞性微生物仅有原始核，无核仁，核膜和完整的细胞器如细菌、衣原体、支原体、放线菌(3)真核细胞型微生物细胞核分化程度高，有核仁、核膜、染色体，完整的细胞器如真菌常见的大型真菌有香菇、草菇、金针菇、双孢蘑菇、平菇、木耳、银耳、竹荪、羊肚菌等。衣原体是一种既不同于细菌也不同于病毒的一种微生物，呼吸道感染衣原体

支原体引发非典型肺炎

SARS冠状病毒的结构示意图

放线菌

链霉菌的一般形态和构造（模式图）

链霉菌属是放线菌中种类最多、分布最广、形态特征最典型的类群

细菌分类

形状

杆菌（棒状），如大肠杆菌球菌（球形）（如链球菌或葡萄球菌），螺旋菌（螺旋形）幽门螺旋菌是人类最古老、也是最亲密的伙伴之一，德国解剖学家早在1875年就发现人类的胃黏膜层里住着一种螺旋菌细胞壁的组成成分革兰氏阳性菌(G﹢菌)、革兰氏阴性菌(G-菌）、古细菌革兰氏染色法把细菌分为两大类（鉴别、分类）(1)龙胆紫（亦称结晶紫）染病菌，成紫色(2)涂革兰氏碘液，加强染料与菌体的结合，(3)用95％的酒精来脱色20～30s，有些细菌不被脱色，保留紫色，有些细菌被脱色变成无色，(4)复红或沙黄复染1min，已被脱色的细菌被染成红色，未脱色的细菌保持紫色，不再着色

G﹢菌:染成紫色的细菌；G-:菌染成红色的化脓性球菌，外毒素使人致病破伤：风杆菌等

大多数肠道菌，内毒素使人致病：伤寒杆菌、痢疾杆菌细菌生存条件水分、酸碱性、O2、CO2、矿物质、营养-7~80℃，40MPa200MPa（细菌的孢子）细菌的致病途径能引起人类等宿主致病的细菌叫病原菌通过两种途径致病：细菌霉素直接引起宿主对细菌产生的药物过敏，通过免疫反应间接造成损伤如葡萄球菌是最常见的化脓性球菌，引起化脓性疾病真菌形态结构较细菌复杂单细胞：酵母菌、类酵母菌多细胞：丝状菌（霉菌）黄曲霉素引起肝病

制醋：利用空气中的醋酸菌（Acetobacter）使酒转变成醋奶酪、泡菜、酱油、醋、酒、优格等病毒非细胞型微生物颗粒微小：最大300nm（痘病毒类）,最小20nm（口蹄疫病毒）侵害动植物和人类：狂犬病、脊髓灰质炎、肝炎、脑炎脊髓灰质炎，俗称小儿麻痹症是人类最古老的疾病之一，3500年前古埃及的壁画上就有罹患本症跛足的法老形象。染途径有二：一是粪便中排出的病毒污染了水源和食物；二是通过咳嗽、喷嚏等飞沫而传染。口服脊髓灰质炎减毒活疫苗（糖丸）FranklinD.Roosevelt

美国人公认的最伟大的总统之一，美国唯一连任四届堂叔是美国总统西奥多.罗斯福（第26任）38岁时已成为美国民主党的副总统候选人一年后他染上脊髓灰质炎，导致双下肢瘫痪。带领美国度过了20世纪两个最艰难的时期：经济大萧条和第二次世界大战。“百日新政”珍珠港时事件

《大西洋宪章》“三巨头”会议：《雅尔塔协定》脊髓灰质炎症在他去世整整十年后——1955年4月12日被最终攻克

二、微生物在材料表面的生长接触——沉积——粘附——生长——形成菌膜粘附：通过疏水作用力不可逆的粘附在表面生长：分泌细胞外基质，生长繁殖。和环境有关，适宜：大量；恶劣：缓慢、死亡形成菌膜：微菌落凝集融合，形成复合菌落网牙斑、牙垢、小溪石头上的滑膜潮湿环境易生长

代谢凝集，形成微菌落三、微生物的生长条件及常见的抑制方法生长条件水分pHO2无机盐营养温度压力抑制方法物理方法盐腌、糖渍、烟熏、风干控制温度、压力高温杀菌：湿热(121℃)、干热(160℃)、高温(130℃~150℃)

冷藏(0℃~3℃)、冷冻(-20℃~-80℃)

高压力杀菌(50~200MPa)采用电磁波、射线：γ-射线消毒法、紫外线、X射线切断细菌必须的营养电子束杀菌隔氧包装化学方法调节酸碱度

pH调节剂、缓冲溶液除氧法（真空法、除氧剂、氧化还原）气体置换法（用O2、Cl2、氟利昂）脱水法控制营养法化学药品杀菌：气体杀菌剂(O3)

液体杀菌剂(来苏水)

固体杀菌剂（抗菌剂、二氧化氯等）第二节抗菌材料的发展4000多年前，古埃及就开始利用特殊的草药对尸体进行抗菌；古代我国采用银、铜器皿盛装鲜奶而不变质；第二次世界大战时期，德军穿用经抗菌整理加工的军服而减少了伤员的细菌感染。二十世纪60年代抗菌材料已在民用卫生织物产品中推广，80年代又陆续被应用于涂料、金属、食品、化妆品以及文具、玩具、电话机、计算机等人们日常经常接触的领域；到80年代末，工业发达国家在医院、餐厅、高级住宅开始使用抗菌陶瓷。一、抗菌材料目前发展状况抗菌材料指自身具有杀灭或抑制微生物功能的一类新型功能材料如有无机金属化合物、有机化合物、天然矿物和天然产物。目前指通过添加一定的抗菌物质，从而使材料具有抑制或杀死其表面细菌能力的一类新型抗菌材料如抗菌塑料、抗菌纤维和织物、抗菌陶瓷抗菌剂抗菌材料的核心无机：耐热性好、抗菌谱广、有效期长有机：耐热性差、易分解天然高分子耐热性、加工困难、研究时间短有相应适合的领域（表1-1）二、国外抗菌材料的研发日本最为领先家庭用品、家电、玩具抗菌剂的年销售量超过210亿日元，生产厂总计100家以上，抗菌制品销售量达500亿日元以上欧美次之抗菌HDPE菜板、抗菌墙纸、地板1996年，在日本发生的全国范围内的病源性大肠菌O—157感染事件，曾一度引起全世界的恐慌。因此，日本掀起了“抗菌热”，不仅在医院、公共场所和住宅，连生活用品和生产工具逐步采用抗菌材料。日本最大的两家建筑用瓷和卫生瓷的公司INAX（株）和TOTO（株）的产品现已大部分改为抗菌制品。我国发展较快在十多年前开始跟踪和研究抗菌剂和抗菌材料90年代后期,中科院化学所工程塑料国家工程研究中心和海尔集团联合推出系列抗菌材料，并在海尔集团的系列家电中得到全面的应用。生产厂商和国外产品代理商超过20家，制品生产商超过300家抗菌杯、抗菌袜、抗菌毛巾浴巾、抗菌内衣内裤、抗菌床上用品、户外抗菌帐篷睡袋、户外抗菌椅桌床第三节抗菌的概念广义抗菌和狭义抗菌广义抗菌（anti-microbial）：抗微生物狭义抗菌（anti-bacteria）：仅具备抗菌功能二、区分定义抗菌（anti-microbial）：是一个泛指名词，包括灭菌、杀菌、消毒、抑菌、防霉、防腐等（广义抗菌）。抑菌和杀菌作用的总和为抗菌（狭义抗菌）。抑菌：防止或抑制微生物生长繁殖的作用叫做抑菌。杀菌：杀死微生物营养体和繁殖体的作用叫做杀菌。灭菌(sterilization)：将物体上所有微生物（包括病原菌和非病原菌）的繁殖体和芽孢全部杀灭，叫灭菌。灭菌方法很多，主要有物理的和化学的两大类。应用较多的有高温高压灭菌法和化学药物灭菌法。消毒（disinfection）：只能杀灭一般病原微生物的方法，叫消毒。消毒通常只对细菌的繁殖体有效，而对芽孢无杀灭作用。具有消毒作用的药物称为消毒剂。防腐(antisepsis)：指采取一定措施防止物品性