新型抗菌聚合物表面的设计构建与性能研究 (4)
符若文等[23]采用聚丙烯纤文为原料，Co60γ-射线预辐射，共接枝苯乙烯（St）和4-乙烯基吡啶（4-VP），总接枝率可达300%-700%。通过改变St和4-VP单体的投料比或采用分批投料方式还可以改变两种官能团的比例和系列结构。进一步磺化，制得两性离子交换纤文，可应用于废水处理及饮用水净化方面。在PP无纺布上辐射接枝4-乙烯基吡啶，然后季铵化。改性后的无纺布能吸附活的细菌，细菌细胞的形态不发生变化，所以改性PP无纺布不是杀菌剂而只是固菌剂。
辐射接枝在工业上应用的还比较少，但前景良好，研究工作和应用实例不断扩大。目前的研究还没有形成较完整的理论和规律；辐射接枝改性的基材主要是纤文、塑料等高分子材料。
1.2.4 等离子接枝
等离子体是一种全部或部分电离了的气体状态物质，含有原子、分子、离子亚稳态和激发态，并且电子、正离子与负离子的含量大致相等[24]。而通过等离子体技术在表面进行接枝聚合，是表面改性显示巨大潜力的一个领域。
等离子体接枝聚合是先对高分子材料进行等离子体处理，利用表面产生的活性自由基引发具有功能性的单体在材料表面进行接枝共聚。虽然等离子体处理在高分子材料表面形成了交联双键和自由基，有可能引入极性基团，但改性效果会随时间渐渐衰退；等离子体聚合形成的薄膜，往往因内部应力而产生卷曲和破裂，或因与基质是非共价键结合而产生剥离；而等离子体接枝聚合弥补了这些缺点，近年来,在高分子材料表面改性方面的应用研究越来越广泛。
等离子体接枝聚合方法有:(1)气相法:材料表面经等离子体处理后接触单体进行气相接枝聚合；(2)脱气液相法:材料表面经等离子体处理后直接进入液状单体内进行接枝聚合；(3)常压液相法:材料表面经等离子体处理后接触大气形成过氧化物，再进入液状单体内由过氧化物引发接枝聚合；(4)同时照射法:单体吸附于材料表面再暴露于等离子体中进行接枝聚合。等离子体接枝聚合遵循自由基机理，等离子体接枝聚合的影响因素包括等离子体处理参数、所用气体、改性聚合物种类、接枝聚合条件等。研究得较多的聚合物有PE、PP、PVC、PET等,单体有AA、AAM、AN等。
在以上的方法中，等离子体处理需要的仪器昂贵，不适应普通的工业生产。而高能射线辐照则需要放射源，安全性差，且高能射线辐照的穿透能力强，引起材料本体内的键的断裂和交联，对材料整体产生损伤，导致材料本体性能的变化，工业用途不大。目前，真正实际工业化的只有化学接枝法。
1.3 抗菌聚合物材料抗菌机理概述
防止细菌等微生物污染主要有三种有效的抗菌作用方法：（1）释放抗菌。释放抗菌组分[25]。（2）接触抗菌。抗菌基团结合在载体表面和菌体接触起抗菌作用[26]。（3）抗粘附。减少细菌的附着[27]。
1.3.1 抗菌聚合物材料与作用机理
根据抗菌机理的不同可以将抗菌聚合物分为以下三类：
释放抗菌聚合物。释放的抗菌组分主要有游离卤素、银离子（Ag+）、抗生素等。卤素与细胞膜上蛋白质发生卤化反应改变细胞的通透性[28]，氯化后的海因类化合物能快速释放自由氯，杀菌速度快，且抗菌能力可再生。Ag+进入细胞使DNA变性及阻止三磷酸腺苷合成。直接负载的Ag+释放速度相对较快，纳米银颗粒缓慢释放Ag+，细胞毒性不明显。抗生素杀菌因种类不同各异，革兰氏阳性菌对Penicillin（PEN）敏感，革兰氏阴性菌对Gentamicin（GEN）敏感[29]。
接触抗菌聚合物。主要是不溶性的聚吡啶盐、聚季铵/鏻盐，也有将抗生素、抗菌肽固定在材料表面，与微生物直接接触时才发挥抗菌作用。接触抗菌能力与被固定季铵/鏻盐或抗生素等官能团的自由度有关，提高抗菌基团的活动能力可提高材料抗菌性能[26,30]。吡啶盐聚合物有很强的吸附细菌能力，附着微生物仍保持活性[31]。聚季铵/鏻盐可吸附菌体并有杀菌能力，是基于阳离子固定机理和疏水作用。聚季铵盐（PQA）的抗菌过程由吸附细菌和杀灭细菌两步构成，其中吸附过程很快，杀菌过程较慢[32]。