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艾浩尔关于纺织品抑菌整理技术进展的回顾

艾浩尔关于纺织品抑菌整理技术进展的回顾

一、抑菌整理的由来

在人类生活的环境里,微生物的足迹是无处不在的。土壤里、流水中、大气以及邻近地面的天空间,到处有它的亲朋好友,其种族有几千种之多,同时繁殖力尤为惊人 (约20分种可繁殖一代)。人们无时无刻不在与各种微生物打交道,享受它赋予的恩惠,同时,某些微生物会造成物质的霉变、腐烂、如侵入人体会影响健康甚至危及生命。

纺织品上沾附的微生物,在适当的条件下,会迅速繁殖形成菌丝或霉斑,以及由于微生物的发酵作用,致使天然纤维(如棉)降解或产生恶臭味,造成服用性能的恶化。人们为防止微生物损害天然纤维的服用性能,很早(约1900年左右)就开发防霉整理。至二十世纪40年代,美国首先出现切断纺织品作为传播致病菌媒介链的卫生整理 (SaniitizedFinishing)产品,这是人类为保护自己的健康对微生物发起的新一轮绞杀。卫生整理产品一出现就受到酷爱清洁卫生的日本人的青睬,不久,日本人提出卫生整理不如抗菌防臭整理更能表达产品的特征。随着市场上抗菌产品的开发,而抗菌一词的定义涉及内容的广泛性,1996年后,又将开发抗菌性能更好的称谓抑菌整理。卫生整理的出现是人们将纺织品作为人的第二层皮肤来防御微生物的入侵肌体,而卫生整理先改为抗菌防臭整理,到现在的抑菌整理,充分反映了日本人在对待纺织品与微生物关系处理的几个阶段,也是抗菌整理技术进步的写照,本文拟对此进程和进一步的发展作些叙述;以就教诸同好。

二、人与微生物的共生关系

不仅在人生活的周围环境中充满着微生物,它们还在人们的体内蛰居、繁殖。真是人与微生物之间结下不解之缘。正常情况下,人体除器官内部、血管和淋巴系统外,其余对外"开放系统"的各部位,如皮肤、呼吸道、胃肠以及生殖和泌尿系统都有微生物存在的。只是在一般情况下,各种菌种处于协调平衡状态或称"常态菌群"以致不会引起疾病而已。

有资料表明:在人的上半身皮肤上微生物数量约为 100-5000个菌株/cm2,它们以汗水和分泌物为营养进行生长、繁殖和死亡的新陈代谢过程。汗水或分泌物中的脂肪酸、乳酸也能杀死某些微生物。微生物之间也互有杀死或灭活作用,构成了自然界的协调平衡。

微生物中对人们说来,可分成:有害的致病菌群和基本无害的常驻菌群或称常态菌群二类,今简介于后。

三、有害菌群

在微生物中有少量的致病菌如:

1、侵害皮肤

有真菌类中的皮肤丝状菌(浅侵),在分泌较多的潮湿条件下会迅速繁殖,其数量超过常态数量形成菌群失衡,侵害皮肤浅层,引起湿疹、脚癣、头癣等。

由白色念珠菌(真菌)感染表皮引起阴道炎、宫颈糜烂等病症。而它的深部侵害能引起小儿鹅口疮,念珠菌肠炎、食道炎、支气管炎、肺炎、膀恍炎、肾盂肾炎、败血症,心内膜炎,脑膜炎等疾病;若深入内脏,还能引起宫颈癌,结肠癌,乳腺癌等肿瘤。

金黄色葡萄球菌侵入皮肤裂口或伤口、汗腺、毛囊障碍处,会引起疗、痈、新生儿天疱疮,急性乳腺炎,脓肿中耳炎等疾病、脓液呈黄色,金黄色葡萄球菌侵入血液时能引起败血症。

绿脓杆菌能使烧伤感染和侵入伤口形成坏死,脓液呈绿色。

寄生于皮肤表面的细菌大多数是接触性传播的,在条件适当时能形起外科疾病。

2、侵入呼吸道的

存在于鼻咽部位的草绿色链球菌,生存于扁桃体内的伊氏放线菌,还有肺炎支原菌,脑膜炎球菌和流行性感冒杆菌。流行性感冒杆菌,它们从鼻涕、痰、喷嚏中带出,沾染在各种物体上进行传播。

3、侵入消化道的

伤寒菌和痢疾杆菌由苍蝇或灰尘等传递到食物上,再侵入消化道的。通常在一克粪便中约有4×1011个微生物,占粪便干重的40%。正常粪便中厌氧菌占99%以上,大肠杆菌1%以下,沤粪可杀死微生物。

大肠杆菌侵入泌尿系统会引起尿道炎、膀胱炎、肾盂肾炎。

4、侵入眼睛的

有砂眼衣原体、包涵体、结膜炎原体。

5、性传染的

枯草杆菌是通过性接触传染的。

有害的致病菌的传播有直接和间接两种,健康的带菌人自已不发病,可以导致抵抗力弱的人群致病,其中纺织品是一个重要的途径。如纺织品具有杀灭或抑制致病菌的功能,无疑是在第二层皮肤上建筑了一道无形的保障人体健康的防御线。

四、基本无害的常驻菌群

在人的皮肤表面上有许多常驻微生物,它们也栖居在汗腺或毛孔中。这些微生物大部分属细菌类,其它是霉菌和酵母之类的真菌。细菌类中其数量多少的顺序如下:

Staphylococcus>Micrococcus>BacilIus>Enterobacter>Streptomyces;真菌类中其数量多少的顺序为:Aspergitlus,Penicillium>yeasts。皮肤上的常驻细菌类对真菌类的异常繁殖有抑制作用,相互有协调平衡的共存关系,能共同防御其它致病性微生物入侵。此外,还会分解原来无臭的汗液产生汗臭味。汗臭或腋臭是皮肤的常驻菌群与吸附的外界微生物对人体外分泌汗腺,泌离汗腺皮脂腺作用后生成的低级脂肪酸与挥发性化合物。因此,任何削弱皮肤上常驻菌群的措施,将是影响人体健康的信号,总的说来,常驻菌群的作用如下:

l、生物拮抗

致病菌侵入人体,首先要突破皮肤和粘膜的生理屏障,其机制之一是与常驻菌群通过营养竞争以及产生有害代谢物等方式抵抗致病菌,使之不能栖居或被杀死。实验证实:以鼠伤寒沙门菌攻击小鼠,需要 10万个活菌才能使其致死;若先给予口服链霉素抑杀正常菌群,则口服10个活菌就能致死了。

2、营养作用

常驻菌群参与人体的物质代谢、营养转化和合成过程。例如肠道中大肠埃希菌能合成维生素K等,除供细菌自需外,尚有部分为人体吸收。

3,免疫作用

常驻菌能促进人体免疫器官的发育,刺激免疫系统发生免疫应答,产生免疫物质对具有交叉抗原组分的致病菌有一定程度的抑制或杀灭作用。

4、抗衰老作用

肠道内常驻菌群中的双歧杆菌有抗衰老作用。健康乳儿肠道中双歧杆菌约占肠道菌群的98%。成年后,这种菌数量大减,代之以其它菌群。进入老年后,产生H2S和吲哚的牙胞杆菌类增多。人体吸收这些有害物后,会加速机体的衰老过程。

此外,正常菌群可能有一定的抑癌作用,其机制是将某些致癌物质转化成非致癌物质,以及激活巨噬细胞等免疫功能等。

五、抗菌剂对微生物的抑制作用

抗菌剂对微生物的抗菌作用,可由金黄色葡萄球菌(Staphylococus Aureus IFO12372)的作用曲线来表示,如图1所示。图中0表示金黄色葡萄球菌的增殖曲线。在一般营养液中加入微生物,并不立刻开始增殖。这与培养基、温度等环境有关。经一定诱导期后,才慢慢开始增殖并进入对数增殖期,对数增殖期持续一段时间,由于营养成分减少代谢物增多,促使增殖速度下降,出现一定数量存活微生物的稳定期,之后存活微生物数量渐渐降低进入死亡期。

对纺织品的抗菌达到防止产生臭味为目的整理,且要控制在一定的增殖抑制范围内就可以了。而抑菌整理一般用途的纺织品,要控制在增殖抑制范围中接近静菌附近处,可是抑菌整理特殊用途的纺织品必须控制细菌数低于原始细菌数 (即静菌水平),但不是全部消灭。由于在医院里使用的纺织品有各种各样污染物和不同的污染量,同时接触的细菌种类及其数量也不定,因此,其抑菌效果要有较高的安全系数才行。

此外关于纺织品在服用过程中,由于细菌数增殖而产生臭味的,从一些袜子的穿着试验表明:当细菌数达l05-I07菌株/cm2时就可明显觉察了。

六、抑菌整理技术发展过程

纺织品抑菌整理已走过60多个年头,其发展过程可以使用的整理剂品种,测试方法(含安全性)等方面来表征,其技术水平的提高和发展可粗略划分成如下几个阶段。

(一)卫生整理

据称:第二次世界大战期间,德国穿季铵盐处理军服的士兵,在受伤后的二次感染程度明显地减少。而纺织品的卫生整理(Sanitized Finishing)是由丹麦科学家L.O.克来门受美国军队委托而研发的,首先研制一种对人和动物无毒的生物活性物质而创立的。1945年美国纽约的Micheal Larsen获得生产权,产品以"Sanitized"为商标,这可能是卫生整理最早的商品。据称:1957年,美国有500多工厂用该法生产各种卫生整理制品。1958年,瑞士Sanitized公司取得对欧洲、非洲以及中近东的总代理商权。1955年左右偏爱清洁和卫生的日本人对卫生整理纺织品表示出极大的兴趣。1965年左右由于当时开始使用毒性极高的杀菌剂 (主要是有机金属化合物如汞锡等)。尽管用量极小,在美国和日本都发生过多次消费者皮肤受损害事件和工厂排放污水严重影响环境事故。但真正为广大消费者接纳卫生整理商品是1975年才开始的。其间,1973年日本"关于家庭用品含有毒物质的规定"生效,整理制品的安全性检验(如日本产业皮肤卫生协会的皮肤伤害试验(河合法)和口服毒性安全性试验)的实施,为开创研制安全性和卫生效果都好的卫生整理剂指明了发展方向。

卫生整理商品能适应人们提高生活舒适和卫生性要求,由于各国风土人情文化的差异,美国卫生整理商品开始,以地毯为重点,特别是卫生间和室内用品为主;而日本首先开发卫生整理袜子为突破口,而后扩大到衣着用品。

(二)抗菌防臭整理

纺织抗菌剂iHeir-333的活性成份是3(三甲氧基甲硅烷)丙基二甲基十八烷基氯化铵,商品是含有效成份42%的甲醇溶液,呈琥珀色。由结构式可知,它既能与纤维素纤维发生化学结合,又能自身缩聚成膜。因此,它不仅在纤维素纤维纺织品上有良好的耐久性,在聚酯、聚酰胺等合纤及其混纺织品上也有良好的耐洗性。

纺织抗菌剂iHeir-333具有季铵类化合物的抑制微生物的功能,又有有机硅的耐洗性,而且又不溶于汗水和油脂,不会经皮肤进入人体,仅杀死接触纺织品的微生物,而常驻于皮肤上毛孔中的微生物仍可安全无悉。

纺织抗菌剂iHeir-333投放市场之前为证实其安全性曾化了10年时间和耗资600万美元,其后通过多达18项试验才获美国环境保护局(EPA)许可证。并于1977年获得IR-100奖 (划时代发明证)。

由此,iHeir-333纺织抗菌剂具有如下技术特征:

l、是为纺织品量身定制而研发的第一个抑制微生物制剂。

2、开创纺织品非溶性抑菌的新方法,避免了传统溶出型制剂容易产生耐药性菌株。

3、集抑菌性、安全性和耐久性良好于一体,不仅耐家庭洗涤,又耐灭菌消毒,和商业上的溶剂洗涤。

4、适用于各种纤维的纺织品

5、其抗菌效果不能用Halo法 (如AATCC试验法90)和细菌数减少法 (如AATCC试验法l00)测定,需用振荡或摇瓶法(Shake Flask)测定。

纺织抗菌剂iHeir-333的投放市场,标志纺织品卫生整理剂的开发进入了以低毒和耐久性特征的新阶段开始。以后陆续进入纺织品抗菌剂市场的有:汽巴-嘉基公司Irgasan DP-300(Triclosan),卜内门公司的Reputter 2O(PHMA),以及日本三木里研开发的HPDE等一批溶出型卫生 (或抗菌防臭)整理剂。它们中大多数仍是从医用抗(杀)菌剂的大本营中,经筛选移植用于纺织品的。

除了在 1965年前作为纺织品抗菌剂的有机金属化合物己禁止使用外,其次,对Triclosan(2,4,4’-三氯-2’羟基二苯醚)与活性氯作用生成的衍生物,经加热 (燃烧)或紫外线照射,会生成多氮恶英受到责难,无法用于服装面料,约在 1985年左右禁止使用,此外尚有:因有催畸作用的2(4噻唑基)苯并咪唑(TBZ);由于高变异性的α-溴化肉桂醛;以及对皮肤过敏作用的2(3,5二甲基吡唑基)4羟基-6苯基嘧啶。

随着大量溶出型抗菌制剂整理的抗菌纺织品的推广应用,如同由于大量服用抗生素后出现耐药性细菌MRSA(Melhicillin Resistant Staphylococcus Owreus)的情况一样,欧美在上世纪80年代初,医院里就出现"院内感染"事件,日本在90年也出现了"院内感染"事件,一度成为社会舆论关注的问题。其实,MRSA本身的毒性并不很大,对健康人群不会造成多大危害,只是对抵抗力差的易感染人群,如老人,幼儿等病人,一旦感染后会造成较严重的后果。在医院、养老院,疗养院等相关部门频频发生"院内感染"事件,表明客观上需要开发适应改善医疗环境的抑菌整理产品。

当MRSA在医疗部门成为"院内感染"事件频频发生之际,抗菌纺织品倔起了一支抗菌新军——抗菌合成纤维的诞生;是抗MRSA的新生力量。如可乐丽、敷岛、帝人、东洋纺、钟纺、富士纺、日清纺等7家著名纤维生产企业在1993年6月17日的"抗MRSA纤维制品联席会"上提出:为强调抗MRSA效果,销售时可标出"抑制纤维上的MRSA增殖"字样,以提请用户注意。

抗菌纤维的抗菌成分是含银,铜、锌等离子固定在泡沸石、陶瓷和磷酸锆为载体的无机化合物,其耐温性可达500℃以上,一般有机抗菌剂的耐温性很难达到,且这些金属离子的杀菌力极强,其MBC值(最小杀菌浓度Minium Bactericidal Concentration)如银离子对大肠菌为0.24ppb,而对黄色葡萄球菌7.8ppmb锌离子分别为3.9ppm和2.5ppm,铜离子分别为>20OOppm和5OOppm。银离子极强的杀菌活性,主要是银离子极容易被还原和有机物(存在于微生物表面的硫醇基、羧、苯酚性羟基)的反应性高之故(注上述MB系在精制水中测定,初试菌数104菌落/ml,3O℃×3Omin)。在中国著名的抗菌公司就数广州艾浩尔防霉抗菌科技有限公司了,一家致力于做防霉抗菌防水除臭的中美合资企业。

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