硅基抗菌聚合物：醫療紡織品的先進抗菌技術

文/魏道培

最具有醫療紡織創新意義的硅基抗菌聚合物（BIOSAFE）可謂身手不凡，其發明者是美國人唐納·瓦格納博士（Dr. Donald J. Wagner）。他于2001年畢業于美國弗吉尼亞理工大學，僅在短短幾年中就發明了醫療紡織抗菌聚合物。2016年，美國吉樂斯公司收購了他發明的專利技術；2017年，這個技術被命名為HM4100抗菌劑并風靡美國技術紡織業界。2019年，他因此很快成為醫療紡織業界的明星。同年，這款創新技術獲得美國環保署（EP）創新環保證書，被命名為NSF 51醫用食物級環保技術。

硅基抗菌聚合物（BIOSAFE）的神奇何在

時尚、功能化和可控的成本是3個最重要的因素。擦洗已經成為一種時尚，甚至是醫療防護行業人員，特別是護士和醫生的象征。

醫用紡織品的功能非常重要，因為紡織品是醫護人員與病人間的屏障。這類紡織品不僅要為員工起到防護的作用，更要讓醫護人員、病人和家庭成員很容易辨認，因此這類醫療紡織品也是身體抵御病毒的屏障。

醫用紡織品的主要作用是預防功能。而所起的作用別稱為流體屏障，這種屏障具備疏水和拒油性。流體屏障技術的最新研發成果有助于清洗雨水和抵御其他含有致病微生物的液體。一種功能化的紡織品最重要的功能就是能抵御流體性病毒，保持織物潔凈。現今的衛生紡織品抵抗病毒的能力是有限的。但主要體現在保持紡織品的潔凈上，并不具有真正的抗菌性能，而硅基抗菌聚合物，這一新的技術則可使紡織品在持續的狀態下具有抗菌基質。這種技術的原理是控制紡織品內的微生物繁衍，使服裝無法成為傳播微生物的媒介。這就是硅基抗菌聚合物的神奇之處。

市場呼喚真正的抗菌型醫用紡織品

醫療紡織品近年來在抗菌技術業界的支持下，獲得突飛猛進的發展，但真正能有效持續保護醫務人員健康的醫療紡織技術并不多見。醫療紡織的抗菌是否有效，其基本的特征還是看能否起到保護作用。研發中的流體屏障技術和抗菌化學也不斷推陳出新，但要提高標準紡織品所缺乏的專用保護水平幾乎還不能現實。2015年3月，美國《醫院感染雜志》指出，護膚紡織品，包括制服和服裝，仍是傳播微生物的媒介，現行的醫用紡織物仍能給醫護人員、病人和社區造成感染和傳播疾病。其影響被人們低估，而流行病暴發期間最缺乏的是，人們對紡織品的點源調查。這引發了制造商開始考慮研發新型的、市場最需要的抗菌紡織物。

事實上在美國，一人被感染，政府要為此支付人均高達2萬美元的成本，若能研發有效的抗菌醫用紡織品，那么這類產品既可避免流行病的傳播和經濟上的損失，還能有效保護生命。確定無疑，研發更高性能的抗菌紡織品是值得的。要做到這一步，首先要從臨床角度找到紡織品和預防感染之間的因果關系。醫用紡織品具有優良的流體阻隔性能和抗菌性能，但它不可能保證價格低于現行的醫用紡織品價格。因此要研發真正的抗菌紡織品，十分困難。業內還必須考慮，新的研發技術必須具有成本效益。

創新帶來的新型抗菌劑

在美國，醫用紡織品屬于美國環保署（EPA）和食品與藥物管理局(FDA)的管轄范圍。這是受雙重管轄的行業。從商業紡織品角度看，屬于環境保護局監管范圍。它屬于“聯邦殺蟲劑、殺菌劑和殺鼠法”(FIFRA)的環保局及“2000-1年農藥登記(PR)公告”的管轄范圍。但從醫用紡織品的角度看，洗滌后還可提供抗菌性能，則應視為一種醫療設備。要通過EPA和FDA的重疊管轄和管理的規則認證，那可不是輕而易舉的事。依據這兩家機構，一家公司要推出一種新型抗菌醫用紡織品，就必須確保活性成分并事先獲得EPA批準，作為醫療器械，業界還可接受FDA的指導。

硅基抗菌聚合物BIOSAFE HM4100與其他抗菌劑的區別就在于它具有有效的持續抗菌功能，經洗滌后仍可保持這種功能。過去就有一種存在的硅烷類抗菌劑，它是在1970年代發明并商業化的。不幸的是，它易燃和有毒，因此不能完全適用于醫學紡織品。而BIOSAFE這種材料則是在前任成果基礎之上的創新版。

最重要的是，他們通過將現有單體聚合成干粉，找到了類似的聚合法。這種新型的BIOSAFE HM 4100抗菌劑可在塑料中合成，在水中溶解，作用于紡織表面，甚至紡成人造纖維。這類抗菌劑屬于生物型的，具有去除揮發性有機物的能力，因此這就大大擴大了現有技術的應用范圍。避免了原有的抗菌劑的弱點，即產生了阻燃無毒的效果。

難以被超級細菌浸入

在廣泛的消費和工業應用中使用的材料，BIOSAFE能起到很好的保護作用，避免醫療紡織品在應用中因微生物引起染色、點蝕、變質或惡臭。

生物膜的作用方式是破壞細胞膜。相比之下，傳統的抗菌劑是通過從內到外殺滅有毒細胞起作用的。大多數古老的生物殺菌劑都是基于重量級的重金屬和氯化酚類原理，使紡織品免于攜帶病毒，但是它們本身對人體健康不利。

眾所周知，微生物體內積聚足夠多的毒素后會導致人體細胞發生致命的突變。不幸的是，在醫療保健環境中，這種模式也會導致適應性有機體的衍生，也就是人們熟知的細菌在一定環境下可變為超級細菌。而BIOSAFE很難被超級細菌浸入，也不被代謝。它不會成為任何細胞和微生物轉移的介質。因此，BIOSAFE抗菌技術是以獨特的形式提供給醫療紡織，這就是醫用紡織品制造商非常歡迎這類有效的抗菌制造工藝的緣故。

它還可作為干粉或液體在水或溶劑中使用。經生物濾料的材料可直接紡成纖維，用于纖維染整，也可用于整理后的紡織品。BIOSAFE能使其成為處理紡織品的理想材料。為了具有市場競爭力，醫用紡織品制造商必須解決對保健服裝和其他保健紡織品在傳播病原體方面的問題并持續關注業界的發展。他們必須具備解決這些問題的能力。

為了證明這類抗菌劑的安全性，這類工藝需要進行特種的毒性測試。在紡織公司使用活性抗菌劑之前，它必須通過美國EPA FIFRA批準才能用于紡織品和服裝。這種抗菌劑須經一系列6種急性毒性測試。公司也可利用國際標準化組織10993的生物相容性測試。

重塑醫用紡織品的未來

在任何急毒性試驗中，BIOSAFE均無不良反應。在ISO細胞毒性、全身毒性和皮內毒性下測試，人們發現它也被認為具有生物相容性。此外，BIOSAFE還經歷了48天重復污損斑跡貼片試驗(Ript)和致突變試驗，結果均無不良影響。因此，在抗菌性能和其他關鍵要求方面，這一工藝被認為，可重塑醫用紡織品的未來。

影響醫用紡織業未來的趨勢將是能夠減少紡織品成為傳播媒介的技術。醫用紡織品被認為是個人防護設備(PPE)之一，它是在保護醫護人員免受傳染性病原體感染方面發揮著重要作用的保護裝備。最近的試驗結果清楚說明，無論怎樣，BIOSAFE醫用紡織品都能避免成為傳播病菌的媒介，免除在血液、體液和環境中發現的傳染性微生物的存在、滯留和傳播，其抗菌劑產品只是醫用紡織品中非常小的一部分，但其市場的需求面卻很大且成本低廉。因此它必將重塑醫療紡織品工業的未來。