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把細菌紮死這種說法靠譜嗎?



最近在搞一些抗菌纖維材料的研究,正好拿來回答這個問題。

目前通過表面改性的方法可以達到抗菌的作用。 但是有可能這些推銷人員並不懂具體的技術,而且覺得跟你解釋了你反而無法理解,乾脆就說上面有小刺,可以刺破細胞壁,從而抗菌。

抗菌與不抗菌的效果如上圖。 小球狀的是金葡菌,短棒狀的是大腸桿菌。 這些都是外科最常引起感染的細菌。

而新型纖維材料的紡織技術也採用了不同于傳統機械紡織的方法——靜電紡絲。

靜電紡絲就是高分子流體靜電霧化的特殊形式,此時霧化分裂出的物質不是微小液滴,而是聚合物微小射流,可以運行相當長的距離,最終固化成纖維。

將纖維材料溶解于相應有機溶劑中裝入注射器,以一定速度向外滴注。 通過高壓將液滴變成連續的纖維,最終成為紡織品。

現在常用的靜電紡絲材料表面處理達到抗菌作用的技術主要有【1】:

1.包埋/共混:在纖維材料的溶液中混懸入適當濃度的抗菌藥物,如銀粒子/銀鹽,則產生的纖維中則附著有銀顆粒/銀鹽。 銀顆粒可緩慢釋放出銀離子,銀離子就會吸引蛋白酶中帶有負電荷的硫醇基 (-SH) 的特異性結合,有效地刺穿細胞壁與細胞膜外表,進一步使細菌細胞因蛋白質變性,而無法呼吸、代謝和繁殖,直至死亡,達到滅菌的效果。 而且銀離子在坑死細菌後又會被四細菌釋放的還原酶還原成銀。 銀顆粒又會被活細菌的氧化酶氧化成銀離子,繼續毒殺細菌。 所以只要有Ag/Ag+,就會持續殺傷活細菌。

銀離子雖然好,但是目前大量實驗證實這些微小粒子可以進入血液迴圈,最終作為一種重金屬,被富集在腦和睾丸,可能導致腦功能損害和不育。 所以現在對於這種含銀材料應用於開放傷口尚待商榷。 但是現在將這種含銀纖維製造成抗菌襪倒是已經技術成熟了,而且因為不接觸開放傷口,不用擔心入血造成毒性。 【2】

2. 共價接枝 :將一些有抗菌活性的有機物通過這種技術,以共價鍵的形式嫁接到纖維的主體纖維上,這樣嫁接端暴露的集團將仍能施展抗菌活性。 比如可以將季銨鹽接枝到聚氨酯/明膠等多聚物。 【3】

3.低溫等離子處理:其實和共價接枝的意義差不多,都是為纖維分子引入新的功能基團。 但是其手段不是採用共價鍵的交聯,而是將要嫁接的物質等離子化,然後讓帶電的纖維浸淫在等離子體中,通過電荷異性相吸的方式把想要的基團留在纖維表面。 【4】

4.物理吸附:直接將藥物放入多空結構的空腔裡面。 就好比多孔結構的活性炭顆粒具有吸附作用。 【5】

5.化學吸收:通過纖維分子和藥物分子之間的直接化學反應,將具有抗菌活性的基團直接嫁接到分子主幹上。 【6】

其實以上2-5的技術全都是嫁接技術,只是嫁接原理不同。

參考文獻:

1.Chen Yaoa, Xinsong Li, K.G. Neohb et al. Surface modification and antibacterial activity of electrospun polyurethane fibrous membranes with quaternary ammonium moieties. Journal of Membrane Science. 2008;320(1–2):259-267.

2.Pim-on Rujitanaroj, Nuttaporn Pimpha, Pitt Supaphol Wound-dressing materials with antibacterial activity from electrospun gelatin fiber mats containing silver nanoparticles. Polymer. 2008;49:4723–4732

3.H. Sun, A. Wirsen, A.C. Albertsson, Electron beam-induced graft polymerization of acrylic acid and immobilization of arginine-glycine-aspartic acid-containing peptide onto nanopatterned polycaprolactone, Biomacromolecules 5 (2004):2275.

4.S. Haiber, X.T. Ai, H. Bubert, M. Heintze, V. Bruser,W. Brandl, G. Marginean, Analysis of functional groups on the surface of plasma-treated carbon nanofibers, Anal. Bioanal. Chem. 375 (2003) 875.

5.N.B. Holland, Y.X. Qiu, M. Ruegsegger, R.E. Marchant, Biomimetic engineering of non-adhesive glycocalyx-like surfaces using oligosaccharide surfactant polymers, Nature 392 (1998) 799.

6.N.D. Winblade, I.D. Nikolic, A.S. Hoffman, J.A. Hubbell, Blocking adhesion to cell and tissue surfaces by the chemisorption of a poly-l-lysine-graft-(poly(ethylene glycol); phenylboronic acid) copolymer, Biomacromolecules 1(2000) 523.

來源:知乎 www.zhihu.com

作者:菲力浦醫生

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