抗菌剂的作用机理

抗菌剂的抗菌作用必须在有足够的浓度与微生物直接接触的情况下才表现出来。抗菌剂的抗菌作用在于影响微生物菌丝的生长、孢子萌发、各种籽实体的形成、细胞的透性、有丝分裂、呼吸作用、细胞膨胀、细胞原生质体的解体和细胞壁受损坏等，使微生物细胞相关的生理、生化反应和代谢活动受到干扰和破坏，杀死或抑制微生物的生长繁殖。塑料用的抗菌剂一般具有广谱的特点，它不只对特定的某种类细菌、病毒有抗菌作用，而是对许多种微生物一般都有效。

抗菌剂的抗菌作用分为杀菌和抑菌作用。杀菌作用是真正把细菌杀死，抑菌作用是将微生物的生命活动中的某一过程阻止而抑制其生长繁殖。浓度和作用时间对抗菌作用有很大影响。银、铜、汞等金属离子、强氧化剂主要表现杀菌作用，有机抗菌剂主要起抑菌作用。同一抗菌剂往往在低浓度时表现抑菌作用，高浓度则是杀菌的。

抗菌作用机理对于不同的抗菌剂是不同的，抗菌剂可以作用于菌体的各个部分，从细胞壁直至核糖核蛋白质。抗菌剂不仅作用于一个部位，也可以作用于几个部位。同一种抗菌剂在不同的环境条件下，甚至可能呈现不同的抗菌作用机理。迄今所发现的抗菌剂种类较多，抗菌作用机理差别很大，塑料应用的抗菌剂的抗菌作用机理可归结为以下几种。

1、金属离子接触反应机理

这是无机抗菌剂最普遍的抗菌作用机理。金属离子带有正电荷，当微量金属离子接触到微生物的细胞膜时，与带负电荷的细胞膜发生库仑吸引，使两者牢固结合，金属离子穿透细胞膜进入细菌内与细菌体内蛋白质上的巯基、氨基等发生反应。细胞合成酶的活性中心由含巯基、氨基、羟基等功能基团组成，与金属离子结合后该蛋白质活性中心的结构被破坏，造成微生物死亡或丧失分裂增殖能力。例如，银离子与蛋白质巯基的结合破坏了微生物的电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。

金属离子杀灭和抑制细菌的活性按下列顺序递减:

Ag⁺>Hg²⁺>Cu²⁺>Cd²⁺>Cr³⁺+>Ni²⁺>Pb²⁺>Co⁴⁺>Zn²⁺>Fe²⁺

Ag⁺处于第一位的原因是它具有较高的氧化还原电位(±0.798eV，25℃)，除了其他金属离子所具有的络合反应外，它还具有很强的氧化还原反应活性，通过氧化还原反应达到其结构稳定状态，所以Ag+的抗菌作用是最强的。

2、催化激化机理

有些微量的金属元素，能起到催化活性中心的作用，如银、钛、锌。该活性中心能吸收环境的能量，如紫外线，激活空气或水中的氧，产生经自由基(·OH) 和活性氧离子(O^2-).它们能氧化或使细菌细胞中的蛋白质、不饱和脂肪酸、糖苷等发生反应，破坏其正常结构，从而使其死亡或丧失增殖能力。

3、阳离子固定机理

细菌由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核构成，细胞壁和细胞膜由磷脂双分子层组成，在中性条件下带负电荷。带负电荷的细菌会被抗菌材料上的阳离子(如有机季铵盐基团)所吸引，束缚细菌的活动自由，抑制其呼吸机能，即发生接触死亡。另外，细菌在电场引力的作用下，细胞壁和细胞膜上的负电荷分布不均匀造成变形，发生物理性破裂，使细胞的内如水、蛋白质等渗出体外，发生“溶菌”现象而死亡。

4、细胞内容物、酶、蛋白质、核酸损坏机理

许多有机抗菌剂属于这种抗菌作用机理，如对细胞器的作用、对蛋白质和核酸等结构物质的作用、对酶体系的作用(酶形成、酶活性)、对呼吸作用的影响(糖酵解、电子传递系统、氧化磷酸化等过程)、对有丝分裂的影响。