[发明专利]一种抗菌涂层

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学，特别提供了一种使用范围广、价格低廉、可赋予普通产品表面以抗菌性能的抗菌涂层。

背景技术

随着社会经济的发展，人们在公共场合交往的机会越来越多，感染各种病菌的几率也越来越大。近年来，抗菌概念及产品已经越来越为大家所关注。

在现有技术中，抗菌涂层被较为广泛的使用，尤其在针对于各种容易造成人们交叉感染的场所中(如公用场所的楼梯、电话亭、垃圾箱以及道路的隔离栏杆或家庭厨房用品及设施、食品工业相关设备及器皿、医疗器械等物品的表面)，抗菌涂层的使用给人们的生产和生活带来了巨大的价值。

但是，现有的抗菌涂层存在如下亟待解决的问题：普适性差，对基材要求较高，涂层的制备工作复杂，涂层原材料成本和使用与维护过程中的花费较高。人们希望获得一种使用范围广、价格低廉、使用和维护简便、抗菌效果好、性价比高、可赋予普通产品表面以抗菌性能的新型抗菌涂层。

银、铜、锌、钛等金属是人类最早认识和利用的抗菌材料之一。早在4000多年前，印度就用铜壶储水消毒，公元前5世纪的古希腊战士用银器盛水直接饮用以防止疾病在军队中传播，而我国古代皇宫亦采用银器作为餐饮用具。金属离子都具有或强或弱的杀菌能力，按照抗菌性大小排序有：Hg＞Ag＞Cd＞Cu＞Zn＞Fe＞Ni[参见参考文献1：Fumiyasu Ishiguro，Takeshi Nishkawa，Ryozo Amano et al，Development of Nickel-ChromiumCoating with Antibacterial Performance，[J].Materia Japan，1999，38(1)：64-66]。但从金属离子的安全性方面考虑，其排列为：Ag＞Co＞Ni＞Al＞Zn＞Cu＝Fe＞Mn＞Sn＞Ba＞Mg＞Ca[参见参考文献1(如上所述)和参考文献2：Ellis G.P，Luscombc D.K.，Progress in MedicabieChemistry，1994，81，351]，目前无机抗菌材料中应用最广泛的是Ag系、Cu系和Zn系。

银具有优异的广谱抗菌作用[参见参考文献3：T.J.Berger，J.A.Spadaro，S.Chapin，R.O.Becker，Antimicrob，Agents Chemother，1976，(9)：357；参考文献4：J.A.Spadaro，T.J.Berger，S.D.Barranco，S.E.Chapin，R.O.Becker，Antimicrob，Agents Chemother，1974，(6)：637]，在医药领域已安全使用了许多年[参见参考文献5：Ersek R，Silver impregnated porcine xenografts for treatment of meshedautografts，Ann Plast Surg，1984，13：325-30；参考文献6：Hu C，Therapeutic effects of silver nylon dressings with weak directcurrent on pseudomonas aeruginosa infected burn wounds，J Trauma，1988，28：1488-92；参考文献7：Liedberg H，Silver alloy coated cathetersreduce catheter-associated bacteriuria，Br J Urol，1990，65：379-81；参考文献8：Stamm W，Catheter-associated urinary tract infections：epidemiology，pathogenesis and prevention，Am J Med，1991，91：65-71；参考文献9：Johnson J，Prevention of catheter-associated urinarytract infection with a silver oxide coated urinary catheter：clinicaland microbiologic correlates，J Infect Dis，1990，162：1145-50；参考文献10：Babycos C，A prospective randomized trial comparing thesilver-impregnated cuff with the bedside tunneled subclaviancatheter，J Patenter Enteral Nutr，1993，17：61-3]。银被广泛应用于医疗绷带、导尿管、血管修补等方面[参见参考文献11：S.Saint，J.G.Elmore，S.D.Sullivan，S.S.Emerson，T.D.Koepsell，Am.J.Med，1998，105(3)：236；参考文献12：J.I.Greenfeld，L.Sampath，S.J.Popilskis，S.R.Brunnert，S.Stylianos，S.Modak，Crit，Care Med，1995，23(5)：894；参考文献13：R.J.McLean，A.A.Hussain，M.Sayer，P.J.Vincent，D.J.Hughes，T.J.Smith，Can，J.Microbiol，1993，39(9)：895]，银还用在整形外科手术中。银与常用作为外科植入材料的不锈钢相比，它既没有遗传毒性又没有细胞毒性，且与组织细胞有很好的细胞相容性[参见参考文献14：M.Bosetti，A.Massè，E.Tobin，M.Cannas，Silver coated materials for external fixation devices：invitro biocompatibility and genotoxicity，Biomaterials，2002，23：887-892；参考文献15：D.P.Dowling，K.Donnelly，M.L.McConnell，R.Eloy，M.N.Arnaud，Deposition of anti-bacterial silver coatingson polymeric substrates，Thin Solid Films，2001，(398-399)：602-606]。Bishop等人[参见参考文献16：J.B.Bishop，L.G.Phillips，T.A.Mustoe，A.J.VanderZee，L.Wiersema，D.E.Roach，J.P.Heggers，D.P.Hill，E.L.Taylor，M.C.Robson，J.Vasc，Surg，1992，16(2)：251]在治疗静脉淤塞溃疡时发现，银除了抗菌作用外，还具有消炎作用，它可以加快伤口愈合的速度。自1968年Fox用磺胺嘧啶钠和硝酸银合成出磺胺嘧啶银以来，磺胺嘧啶银就一直作为一种非常有效的防止烧伤后感染的抗菌药物在使用[参见参考文献17：Wright JB，Lam K，Burrell RE，Woundmanagement in an era of increasing bacterial antibiotic resistance；a role for topical silver treatment，Am J Infect Control 1998；26：572-7]，在骨修复手术中使用的生物陶瓷(羟基磷灰石)里加入Ag⁺、Cu⁺⁺、Zn⁺⁺等离子或复合有这些离子的陶瓷粉末，可以消除移植手术中由于细菌引起的发炎和感染[参见参考文献18：Qing Ling Feng，Taik Nam Kim，JingWu，Eui Seo Park，Jong Ock Kim，Dae Young Lim，Fu Zhai Cui，Antibacterial effects of Ag-Hap thin films on alumina substrates，Thin Solid Films，1998，(335)：214-219]，其中又以加入Ag+离子的抗菌效果最好[参见参考文献19：T.N.Kim，Q.L. Feng，J.O.Kim，et.al.，J.Mater.Sci.Mater.Med，1998，(9)：129]。银、锌都是抗菌剂及抗菌产品中常用的元素，长期使用证明是无毒副作用的[参见参考文献20：张文钲，张羽天，载银抗菌材料的研究与开发，化工新型材料，1997，7：20-22；参见参考文献21：朱敏，锌的抗菌斑机理及临床作用特性，国外医学口腔医学分册，1995，22(3)：135-137]，锌在牙科材料中也被安全使用[参见参考文献22：BEATA CZARNECKA，HONORATA LIMANOWSKA-SHAW，JOHN W.NICHOLSON，Ion-release，dissolution and buffering by zinc phosphatedental cements，Journal of Materials Sciences：Materials in Medicine，14(2003)：601-604]。