第10期紡織科技新見解學術沙龍新觀點
——抗菌技術新動態(tài)及產(chǎn)品研發(fā)

舒 偉

(中國紡織工程學會， 北京 100025)

第10期紡織科技新見解學術沙龍新觀點
——抗菌技術新動態(tài)及產(chǎn)品研發(fā)

舒 偉

(中國紡織工程學會， 北京 100025)

由中國紡織工程學會主辦，《紡織學報》編輯委員會、青島陽光動力生物醫(yī)藥技術有限公司、全國紡織抗菌技術研發(fā)中心承辦的第10期紡織科技新見解學術沙龍暨全國紡織抗菌新材料青年論壇于2016年10月25日在上海召開，本次會議的主題為“抗菌技術新動態(tài)及產(chǎn)品研發(fā)”。中國工程院院士姚穆、中央軍委后勤保障部軍需裝備研究所教授級高工施楣梧、青島陽光動力生物醫(yī)藥技術有限公司總經(jīng)理林帆博士擔任領銜科學家，青年學者肖紅高級工程師、2015中國紡織青年科技獎獲得者邢鐵玲教授主持會議。中國紡織工程學會常務副理事長伏廣偉博士到會致辭。來自高校、企業(yè)、科研院所的受邀代表及列席代表60余人出席會議。與會專家針對在紡織品中廣泛應用的無機抗菌劑、有機抗菌劑、生物抗菌材料，以及抗菌織物研發(fā)與性能檢測與評價、環(huán)境安全等領域的熱點及有爭議問題進行了熱烈的討論。現(xiàn)將本期沙龍的有關觀點綜述如下。

1 抗菌新技術發(fā)展迅速

1.1 光能多肽靶向抗菌技術

光能靶向抗菌是根據(jù)光敏分子的多肽鏈帶正電性，能靶向攻擊細胞壁帶負電性的致病菌，光敏基團在光照射下，激發(fā)機體/環(huán)境中的氧分子到高能態(tài)(單線態(tài)氧)，作用距離有幾十納米的高能態(tài)氧滅殺致病菌，對宿主細胞不產(chǎn)生毒性。其抗菌機制是多肽通過正、負電荷間的相互作用，附著在細菌細胞質(zhì)膜上，造成細菌細胞膜結(jié)構破壞，導致其內(nèi)容物外泄而致其死亡。青島陽光動力生物醫(yī)藥技術有限公司林帆博士一直致力于光能多肽靶向抗菌技術與智能凈菌面料的研發(fā)。他指出：光能多肽靶向抗菌技術綜合了光能靶向抗菌和多肽抗菌技術的優(yōu)點，通過帶正電性的肽鏈與帶負電性的致病菌細胞壁相互吸引，使得光敏分子選擇性攻擊致病菌，多肽酞菁鋅光敏分子以肽鏈物理包裹致病菌細胞，其過程沒有發(fā)生化學作用。肽鏈帶正電性，大大改善大環(huán)光敏分子的水溶性，適合水介質(zhì)生產(chǎn)加工，綠色環(huán)保，其可以靶向攻擊致病菌，選擇性高，對人和動物細胞毒性小，由于多肽酞菁鋅光敏分子體積大(分子質(zhì)量大于5 000 u)，因此難以進入人和動物細胞內(nèi)部，不會對人體正常細胞構成傷害。其團隊研究發(fā)現(xiàn)，光能多肽靶向抗菌技術在有光和無光條件下都能實現(xiàn)廣譜抗菌，在光照條件下，抗菌性能高于無光照；光敏分子功效高，毒性小，2 min滅殺率達到99.9%以上，且不產(chǎn)生耐藥性，實現(xiàn)預防與治療相結(jié)合，尤其可廣泛用于個人健康防護和公共突發(fā)事件的消毒滅菌；制備的光能抗菌面料中抗菌組分在水溶液中不溶出，對皮膚無刺激，20次洗滌后抗菌率仍然高于93% 。該技術在功能服裝，空氣、水過濾，健康護理領域?qū)⒂芯薮蟮膽每臻g。

1.2 納米銀抗菌技術

通過將納米銀與紡織品相結(jié)合，可制備具有高效、長效抗菌功能的紡織品。但是，納米銀顆粒偏大，不利于整理；長期存放的納米銀整理液易變色、團聚、沉淀；整理織物時如果納米銀分布不勻，織物會存在色差；而且納米銀與纖維缺少強有力的結(jié)合，牢度不夠，存在不耐水洗等問題。蘇州大學張德鎖副教授團隊制備了超支化的聚合物，用于對納米銀的可控制備，成功解決了上述問題。研究發(fā)現(xiàn)，通過對紡織品纖維的改性，可以賦予其捕捉銀離子、還原銀離子、調(diào)控納米銀生成、控制納米銀粒徑、固著納米銀的功能，實現(xiàn)紡織品納米銀抗菌整理。

1.3 胍類抗菌劑制備及其應用

華東理工大學管涌副教授團隊針對胍類抗菌劑進行了研究，他們發(fā)現(xiàn)由于細菌/真菌細胞膜外層是帶負電的，帶正電的胍類聚合物對微生物具有很強的選擇性，通過與細胞膜的靜電吸引可實現(xiàn)最終的殺菌目的，且與細菌基本不產(chǎn)生靶標-靶點的特異性結(jié)合，對哺乳動物細胞無毒性，熱穩(wěn)定性高(熱分解溫度高于360 ℃)，對人體安全。胍類抗菌劑具有高效廣譜的抗菌防霉活性，不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點，但有較強的極性和水溶性，與高分子材料的相容性差，易流失，抗菌效果難以持久。其研究團隊將胍鹽抗菌劑通過共價鍵與聚合物大分子鏈相連，解決了相容性差、易流失、加工性差的問題。將制備的鍵合型胍鹽抗菌劑整理到非織造布上，1.5 h后細菌全部被殺死，經(jīng)50次洗滌后抗菌率仍達99.99%，鍵合型胍鹽抗菌劑的研發(fā)為高分子材料的抗菌改性提供了新的途徑，目前該項抗菌技術已經(jīng)在化學纖維、非織造布、地毯、汽車內(nèi)飾等領域得到廣泛應用。

1.4 生物質(zhì)抗菌技術

生物質(zhì)抗菌劑的來源是植物、動物和微生物等生物質(zhì)資源，具有可持續(xù)性，尤其是微生物來源的抗菌劑，可通過細胞工廠的作用進行生物制備，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。目前生物質(zhì)抗菌劑主要分為多糖類抗菌劑、生物堿類抗菌劑、多酚類抗菌劑、黃酮類抗菌劑、多肽和蛋白質(zhì)抗菌劑。蘇州大學潘志娟教授與遼東學院路艷華教授分別介紹了多糖類生物質(zhì)抗菌劑殼聚糖及其衍生物在織物抗菌整理上的應用。因為殼聚糖帶正電，它能與微生物蛋白質(zhì)中帶負電的部分結(jié)合，使細菌或真菌失去活性，從而達到抗菌目的。

天津工業(yè)大學張健飛教授團隊的研究顯示，生物堿是重要的植物抗菌劑，許多生物堿類化合物具有抑菌、殺菌等藥物功效，例如小檗堿具有共軛體系，幾乎能將短波(UVC)波段的紫外線全部吸收，對長波(UVA)波段的吸收可達90%；小檗堿是目前所知的生物質(zhì)色素中唯一的陽離子染料，它可以用來染丙烯腈纖維，而且小檗堿對桑蠶絲織物染色具有4級以上的摩擦色牢度。

生物質(zhì)抗菌劑一般是通過生物分離技術從植物、動物和微生物中進行提取和純化，生產(chǎn)過程更為清潔。生物質(zhì)抗菌劑往往具有多種功能，比如許多生物質(zhì)抗菌劑還有很好的防紫外線功能，有些還具有顏色，能實現(xiàn)染色與整理的一體化加工，這將會簡化工序和清潔生產(chǎn)。隨著生物技術的發(fā)展，微生物來源的抗菌劑有望成為生物質(zhì)抗菌劑的主體，借助微生物生產(chǎn)抗菌劑，可以解決產(chǎn)業(yè)化和價格問題。生物質(zhì)抗菌劑與纖維結(jié)合問題將成為未來研究的重點。

1.5 其他抗菌技術

江南大學任學宏教授團隊合成了2種基于氰尿酸的鹵胺抗菌劑前驅(qū)體，并在交聯(lián)劑 1,2,3,4-丁烷四羧酸協(xié)助下成功交聯(lián)到了棉織物上，經(jīng)簡單的次氯酸鈉氯化后，獲得具有抗菌效果的棉織物。氯化后的抗菌棉織物在5～10 min之內(nèi)可將大量金黃色葡萄球菌和大腸桿菌殺死。他們還制備出了均三嗪類抗菌棉織物，其具有良好的細胞相容性，且整理后的改性棉織物可在5～10 min內(nèi)使全部大腸桿菌和金黃色葡萄球菌失活，抗菌性能優(yōu)異。

全國紡織抗菌技術研發(fā)中心商成杰教授級高工團隊研發(fā)的抗菌劑可降低霉菌和細菌在紡織品中的滋生繁殖和傳播機會，防止紡織品發(fā)霉或產(chǎn)生色斑，消除微生物分解汗液和皮屑等產(chǎn)生的臭味，實現(xiàn)抗菌、防霉、防臭、清潔的目的。

2 抗菌紡織品及性能評價研究熱點

目前開發(fā)抗菌織物比較常用的方法是采用抗菌纖維混紡或抗菌后整理技術。中央軍委后勤保障部軍需裝備研究所肖紅高級工程師在會上介紹了開發(fā)服用抗菌織物的目的和經(jīng)驗：服用抗菌紡織品的首要使用目的是防止細菌移生到織物上，分解營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生異味；利用抗菌纖維混紡方式開發(fā)織物時，抗菌纖維加入量要盡可能低于2%，且保證抗菌纖維均勻分布在紗線最外層，以具有良好的可紡性；利用后整理技術時，目前最有效的是銀系抗菌劑，殼聚糖及其衍生物抑菌效果好，但殺菌能力有限，且需要避免在織物表面成膜的其他后整理。她們團隊的相關研究結(jié)果表明，不同紡織材料上移生的細菌數(shù)量、種類差異顯著，細菌在天然纖維上的整體增長速度低于合成纖維，汗水中非代表性菌種在合成纖維上表現(xiàn)出選擇性生長，如芽孢桿菌、假單胞菌和許多革蘭氏陰性變形菌增長明顯，穿用抗菌織物6 h后，在纖維上偶爾發(fā)現(xiàn)一些移生菌；穿著非溶出型抗菌織物1～15 d后，人體表皮的葡萄球菌及毛囊的痤瘡丙酸桿菌在數(shù)量上無顯著差異，而大腸桿菌(過路菌)比未穿抗菌織物的數(shù)量有顯著減少。可以認為，抗菌紡織品可能只減少皮膚上的常住細菌密度，但對皮膚的正常微生態(tài)環(huán)境不會造成顯著影響。抗菌紡織品有必要實現(xiàn)多樣化，要根據(jù)實際織物使用場合及要求選擇合適的方法加工。并建議除了評價織物抗菌性能外，有必要增加異味考核指標。

SGS通標標準技術服務有限公司陳健工程師介紹了目前的紡織品抗菌性能測試方法并指出：紡織品抗菌加工的意義是需要減少紡織品因滋生微生物而產(chǎn)生的異味，提升紡織品的穿著舒適性；對紡織品進行保護，降低紡織品因受到微生物侵蝕引起的外觀變化、材料劣化方面的風險；應用于醫(yī)療領域的特殊用途抗菌紡織品，必須降低病源微生物引起交叉感染的風險。同時強調(diào)了GB/T 31713—2015《抗菌紡織品安全性衛(wèi)生要求》、GB/T 24346—2009《紡織品防霉性能的評價》、GB/T 21510—2008《納米無機材料抗菌性能檢測方法》、GB/T 20944.1—2007《紡織品抗菌性能的評估 第1部分：瓊脂平皿擴散法》等標準用于規(guī)范抗菌紡織品甲醛含量、pH值、所含化學物質(zhì)等衛(wèi)生安全性。抗菌紡織品必須滿足對人體皮膚無刺激性和致敏作用，對黏膜不應產(chǎn)生刺激作用，無“三致”(致畸、致突變、致癌)物質(zhì)釋放，與人體皮膚直接接觸的紡織品對人體皮膚正常菌群不應產(chǎn)生影響作用，不能制作3周歲以內(nèi)嬰幼兒用品；用抗菌紡織品制作婦女貼身用品應有忌用標志，其產(chǎn)品標簽應注明采用抗菌劑名稱等條件。

3 安全問題要引起行業(yè)和企業(yè)關注

針對納米抗菌劑的安全性，與會專家展開了激烈的討論，呈現(xiàn)出2種觀點：一種認為化學抗菌劑可能對人體存在安全隱患，應該慎用；另一種認為抗菌劑的使用是可控的，可以在合理范圍內(nèi)使用。本文將各位專家的論點列出，以引起行業(yè)和企業(yè)的關注。

3.1 納米抗菌劑的安全性

納米抗菌劑主要通過呼吸系統(tǒng)、皮膚接觸及在生產(chǎn)、使用、處置過程中向環(huán)境釋放等途徑對生物體產(chǎn)生威脅。相同質(zhì)量濃度下，納米顆粒的粒徑越小，與細胞膜接觸的概率就越大，較小的納米顆粒更容易被細胞內(nèi)吞，導致細胞凋亡和壞死；但是，許多納米顆粒會沉積在肺部，可進一步轉(zhuǎn)運至心、肝和腎等內(nèi)臟器官，甚至中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，引起相應的毒性癥狀。蘇州大學的邢鐵玲教授認為納米抗菌劑可能存在一定的安全隱患。2015年7月1日實施的《化妝品標簽管理辦法》將納米列為禁用標簽；瑞典計劃在2019年2月28日前起草關于納米材料注冊的規(guī)定；歐洲一些非政府組織呼吁限制納米銀抗菌劑的使用；目前美國已公開宣布限制紡織品使用納米銀抗菌劑。曾用于紡織品抗菌整理劑的五氧化二砷、三氧化二砷、雙三丁基氧化錫、鄰苯二甲酸二丁酯、酸式砷酸鉛等具有致癌或生殖毒性。

中國科學院理化研究所劉天龍研究員作為毒理學專家提出了不同的觀點。納米抗菌劑對人體的危害與其使用劑量密不可分，現(xiàn)在并沒有公開文獻表明紡織品上的微量抗菌劑對人體有害。通過皮膚給藥和直接注射2種方式，將100%納米銀加到小白鼠體內(nèi)的實驗表明，皮膚給藥條件下，排泄量和吸收量一樣；皮膚注射條件下，60%殘留在注冊部位，40%都被排泄到體外。通常為了增加織物的耐洗性能，納米抗菌劑一般用化學鍵和織物結(jié)合，難以轉(zhuǎn)移到皮膚表面，或通過皮膚進入到人體內(nèi)部，所以在合理范圍內(nèi)使用納米抗菌劑是安全的。

3.2 其他化學類抗菌劑的安全性

抗菌紡織品是具有巨大市場潛力和前景的功能性產(chǎn)品，發(fā)達國家大力研發(fā)，市場快速擴大，新產(chǎn)品層出不窮，用來滿足公眾對紡織品功能多樣化選擇。但海軍醫(yī)學研究所的巴劍波研究員指出，目前國內(nèi)的抗菌紡織品發(fā)展水平較低，過度宣傳的化學類抗菌產(chǎn)品可能存在潛在的健康危害。例如2013年，美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)要求生產(chǎn)商提供抗菌皂安全有效的證據(jù)，在2016年9月，美國FDA宣布全面禁售抗菌皂。

皮膚微生物群落為1012數(shù)量級，可構成健康防護屏障。皮膚表面微生物群落具有多樣性、生態(tài)性，具有天然的抗菌能力；不同部位微生物群落組成不一，功能各異，因抗菌織物不能分辨有益菌和致病菌，殺滅了有益菌使得競爭關系的真菌得以過度生長，從而破壞了皮膚酸性油脂膜層，削弱天然的抗菌保護功能；此外，織物上添加的化學抗菌劑通過皮膚不間斷地向身體給藥，日積月累，可能會給人體帶來健康隱患。針對抗菌織物中抗菌劑的選擇，他也提出了自己的擔憂，目前選擇使用物理抗菌劑低于5%，選擇生物材料抗菌劑的低于1%，絕大部分織物選擇化學抗菌劑，耐藥性危害不容忽視。英國布里斯托爾大學研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)常使用抗菌用品的兒童哮喘發(fā)病率可能提高5倍以上，成人潰瘍性結(jié)腸炎患病率升高，人體過敏風險增高；某些殺菌劑/抑菌劑可能產(chǎn)生激素樣反應，干擾人體內(nèi)分泌系統(tǒng)。

巴劍波研究員認為：注意個人或群體衛(wèi)生習慣養(yǎng)成的健康教育，其社會價值優(yōu)于抗菌紡織品的使用；只有在某些特殊領域(衛(wèi)生護理、航天航海、院感控制等)抗菌紡織品才具有顯著的價值，但也應立足短期使用；企業(yè)、衛(wèi)生機構、科研院所應加強抗菌技術研發(fā)和評價技術，趨利避害，促進產(chǎn)品升級，慎用殺菌率、抑菌率數(shù)據(jù)宣傳。針對普通大眾，他發(fā)出呼聲，我們是否真的需要抗菌產(chǎn)品？

綜上，開發(fā)抗菌紡織品不應該簡單追求廣譜、高效，而更應該注重針對有害菌的特異性和對人體、環(huán)境的安全性，目前用于纖維或紡織品的抗菌劑絕大部分屬于低毒，但長期使用的累積毒性問題仍不可忽視，需要引起行業(yè)和企業(yè)的高度關注。

4 總結(jié)與展望

本期沙龍領銜科學家姚穆院士做了總結(jié)發(fā)言，他指出這期沙龍?zhí)接懥擞袡C抗菌劑、無機抗菌劑、生物質(zhì)抗菌劑和抗菌織物的研究進展與熱點問題，涉及到紡織、醫(yī)學、生物學、化學等多個學科的交叉融合。會上專家、學者的不同學術觀點對企業(yè)抗菌產(chǎn)品研發(fā)方向有重要的指導意義。中國紡織工程學會主辦的第10期紡織科技新見解學術沙龍為紡織及相關行業(yè)科技工作者提供非常好的寬松、自由、平等的交流平臺，為抗菌產(chǎn)品的研發(fā)提供了新見解、新思路。

人體皮膚的微生物生態(tài)學相當復雜，有多種菌群存在，主要分為常住菌群(如痤瘡丙酸桿菌等)、過路菌群(如金黃色葡萄球菌、白色念球菌、真菌菌群等)和共生菌群(表皮葡萄球菌、微球菌等)，但菌群因人而異，個體差異顯著，并受環(huán)境、性別等影響。皮膚自身的防御機制阻止了細菌對人體的傷害，普通環(huán)境下一般人體不需要抗菌紡織品用以阻止細菌給人體可能造成的傷害，但是，針對特殊職業(yè)(環(huán)境)及個別人群，開發(fā)及使用抗菌紡織品十分必要。目前抗菌織物將向多功能復合、智能可控、高效可再生、綠色環(huán)保方向發(fā)展。

10.13475/j.fzxb.20161008504