[发明专利]自体发射类地紫外光谱玻璃陶瓷材料抗菌的新方法

说明书

技术领域

本发明属于利用紫外光抗菌方法技术领域，特别涉及应用自体发射类地紫外光谱玻璃陶瓷材料抗菌的新方法。

背景技术

随着人类社会的发展，人类活动对环境的影响也日益加深，各种辐射线充斥在我们周围，同时，各种致病微生物对药物的耐受性也越来越强。为了防止各种致病菌对人类健康的危害，人们采取了多种抑制微生物生长以及杀灭微生物的手段。人们日常接触的各种医疗用品、生活器具等表面容易沾染和滋生各种病菌，人体与之接触后容易受感染，影响人体健康，为此采用了多种方法来应对有害微生物的袭扰。目前，抑制及杀灭有害微生物的方法主要有高温高压灭菌法、药物杀菌法、抗菌剂法、光触媒法以及紫外光灭菌法等。

高温高压灭菌法是通过高温高压使微生物的蛋白质发生变质失去生物活性，从而达到近100％灭杀微生物的方法。此方法是最有效的灭菌方法之一，但是由于该方法要求的条件比较苛刻，无法在环境中使用。药物灭菌法利用各种微生物敏感的药物与微生物的蛋白质或者DNA等发生反应以杀灭微生物，该方法通常被用来对人类疾病的治疗，但是药物的使用造成微生物对药物的耐受性越来越强，需要不断开发出新型的药物以保证药物杀菌的有效性。抗菌剂法是在环境中使用各种含银、锌、铜等的无机抗菌剂或酯类、醇类、酚类的有机抗菌剂，利用抗菌剂与微生物组织的化学及物理反应来达到抑制微生物生长，甚至杀灭微生物的目的。光触媒抗菌法利用光催化反应诱发环境中的氧或水产生超氧负离子(O₂^-)和氢氧自由基(·OH)。O₂^-和·OH是化学性质极为活泼的自由基，它能与微生物中的蛋白质等有机物作用发生氧化还原反应，从而使微生物失去生物活性，达到抑制或杀灭细菌的目的。紫外光杀菌，作为一种经济、便捷的方式，目前广泛应用于医院、餐厅等环境中。国内外的相关机构组织和专家的研究表明，短波紫外光(UV-C，200-290nm)和中波紫外光(UV-B，290-320nm)可直接作用于细胞中的DNA，产生嘧啶二聚体，造成DNA断裂、产生碱基水合物或者导致DNA和与之相联系的蛋白质发生交联，从而抑制微生物的生长，而长波紫外光(UV-A，320-400nm)可通过诱使内、外光敏化源发生光化学反应，使细胞中的各种生物酶失去活性，从而造成细胞死亡。然而，目前常用的紫外光抗菌方法为紫外灯抗菌，该方法为利用紫外灯发射出强的短波紫外光杀灭环境中的细菌。该方法需要消耗电能，同时由于发射的紫外光强度高，容易造成人体细胞的损伤，因而不适合在人类活动的同时应用。地面太阳光，其中包含微弱的紫外光，其光谱范围主要为长波紫外光和少量中波紫外光，如图1所示，且随波长降低辐射强度逐渐降低，如图2所示。太阳光中的紫外线，由于其强度远低于紫外灯，因而在具有抗菌能力的同时对人体的伤害极小，同时，微弱的紫外光还可以促进人体维生素D₃的合成，从而利于人体健康。但是紫外光的穿透能力弱，自然光中的紫外线无法作用于封闭环境中的物体。如果通过人工手段获得微弱的与地面太阳光紫外线分布类似的紫外光谱(可定义为类地紫外光谱)用于人类活动环境的抗菌，将有望在长效抗菌的同时促进人体健康。

玻璃和陶瓷制品由于其优良的性能及美观性，被广泛应用于医疗卫生、日常生活等行业中。这些材料的重复使用在为人类提供方便的同时也造成了各种细菌在使用人群中的交叉感染。为了防止这类材料对人类健康的影响，科研工作者开发出了各种抗菌玻璃/陶瓷材料。目前，这些抗菌材料通常是在其基体内或表面负载各种抗菌剂或光触媒。由于玻璃和陶瓷材料的制备和成型均需在高温下完成，因而其中只能使用耐高温的含金属离子的抗菌剂，这些金属离子在具有杀菌作用的同时，人体长期接触也将存在一定的毒副作用，而且随着金属离子的不断溶出，这些制品的抗菌性能将逐渐降低。而采用光触媒抗菌的玻璃和陶瓷制品，由于其抗菌效果受到光照波长和强度的制约，也限制了其应用范围。

发明内容：

本发明提出了应用自体发射类地紫外光谱玻璃陶瓷材料抗菌的新方法，其特征在于在不需消耗能源的基础上，所述的玻璃陶瓷材料受地球自然环境中的红外光、可见光或紫外光激发下能够自体发射类地紫外光谱，以此类地紫外光进行抗菌。