微生物对社会的成本在许多方面都是一个重大问题。细菌、酵母和真菌等微生物数量众多，在我们生活的各个方面都必不可少。然而，已知某些物种会将疾病传播给人类，破坏基础设施并破坏货物。在美国，据估计，平均而言，与细菌有关的食品加工商召回的直接成本将达到1000万美元。¹在一个具体的案例中，一家上市公司在宣布召回5天后损失了1.09亿美元的股权价值。²据报道，2016年，食品行业发生了196起召回事件李斯特菌污染，99起召回有关沙门氏菌和31大肠杆菌相关的回忆道。^3.因此，可以合理地得出结论，食品工业仍然对微生物控制的进展感兴趣。

另一个遭受细菌污染的行业是医疗保健。医疗保健行业中被污染的表面和衣物也被证明有助于微生物病原体在医院内的传播。一项研究调查了在长期护理的脑损伤病房中使用生物杀菌剂浸渍的亚麻布的影响，发现由于减少了抗生素、发烧天数和卫生保健相关感染，累计节省了约24%的成本。⁴

水管怎么办?据估计，美国每年的腐蚀成本为2760亿美元，其中360亿美元发生在饮用水和下水道系统上，70亿美元发生在气体和液体输送基础设施上。⁵众所周知，细菌会加速金属和聚合物涂层管道的腐蚀过程，导致使用寿命缩短。

技术概述

在敏感表面上对抗微生物生长的关键步骤是提供持久的广谱杀伤能力。目前基于银和异噻2022世界杯八强水位分析唑酮的技术是浸渍在涂层中，并需要扩散出涂层以杀死细菌。这导致生物杀灭作用的生命周期有限，作用方式有限。Exigence 2022世界杯八强水位分析Technologies采用了一种创新的方法，利用其SymbiCoat™响应性单体对聚合物表面进行功能化，以抵御微生物。通过稳定并因此存储氧化剂(如家用漂白剂中发现的氯，通常用于水处理、食品加工、医疗保健和工业水存储)，可以为各种聚合物系统添加新的功能。该技术基于n -卤胺分子功能，其中N-H键可以自由地将氢与部分带电的卤素交换。氯是一种众所周知的广谱消毒剂，用于许多商业产品的液体消毒，主要以次氯酸钠和次氯酸的形式在稀水溶液中提供。该技术的工作原理是通过n -氯胺结构稳定水溶液中的游离氯，允许氯储存起来，以便在与细菌接触后使用。SymbiCoat单体的创新之处在于使用阳离子中心来提高微生物功效，并提高N-H到N-Cl的转化率。当单体被并入聚合物时，其表面被功能化为氯库，对接触聚合物表面的细菌提供响应作用。 The stored chlorine is transferred for biocidal action against the bacteria upon contact, and the N-chloramine reverts to an N-H bond. Recharging to a N-Cl occurs when the surface is exposed to a dilute bleach solution (Figure 1).

该技术在消毒剂、供水系统和清洁溶液中存在游离氯的情况下是理想的。与其他生物杀菌剂相比，使用氯的优势包括广谱功效、广为人知的机制和现有基础设施以及操作法规。在许多环境和行业中，内部质量控制协议要求氯化溶液用于清洁和一般维护操作，在某些情况下，法律要求使用氯化溶液。这一策略的美妙之处在于使用现有的液体化学，在涂层的使用寿命内增加可持续的功能。

抗菌试验方法

要了解该技术的优势和功能，就需要了解如何测量抗菌功效。微生物的生长或相反的微生物减少可以通过计数菌落形成单位(CFU)的数量来测量。理论上，CFU是由单个活细胞衍生而来的细胞集合。CFU单位通常以体积、面积或重量为单位。由于单个细菌的大小，许多测试方法通过CFU的对数尺度来计算现有的细菌。当测试表面或纺织品时，已知数量的细菌(CFU/mL)暴露在激活的表面上，在指定的时间后恢复并培养。一旦细菌被培养出来，就可以计算表面相互作用引起的细菌减少。通常，平板计数在CFU范围内是线性的，为了确保CFU测量可以在这个范围内进行，使用了一系列稀释。图2是对照样品中细菌浓度的连续稀释示例。

本次评估报告的结果将通过计算出的对数折算进行量化。表1提供了一个百分比减少、对数减少和菌落形成单位数量之间关系的例子。这是一个参考读者以前的经验，处理CFU数据有关在罐内杀菌剂性能。

本研究中使用的方法是AATCC 100:纺织品纺织材料的抗菌整理和ISO 22196:塑料表面抗菌活性的测量。这些方法提供了适用于接触灭杀机构的条件。

现实的商业情况和实验室测试方法是什么?医院、管道和工厂都是肮脏的地方。传统的抗菌化学物质会与蛋白质等有机物质相互作用，从而影响抗菌活性。根据负责抗菌功效的机制，其性能可能因污垢而失效或因添加有机物而中和。对抗菌技术的真正测试是在有机负载存在下的有效性，以证明抗菌材料技术的商业潜力。在有机负载存在的情况下，SymbiCoat技术已显示出令人鼓舞的抗菌活性。

纺织品的研究

Exigence开发了一种工艺，将氯稳定分子纳入各种商用织物整理涂料中。本研究选用的基础面料是TestFabrics公司生产的65/35涤棉。研究了两种系统的氯化动力学和随后的抗菌性能与处理织物。通过垫干固化工艺对纺织品进行涂层，在105°C干燥2分钟，然后在140°C固化2分钟(表2)。

采用DPD (N,N-二乙基-对苯二胺)法研究了氯化反应动力学。该方法是一种比色法，旨在使用现成的试剂盒来测定游离/活性氯。图3和图4表示n -卤胺的N-H键到N-Cl键随时间的变化。结果表明，当受到100 ppm稀释漂白溶液时，每个配方的预期饱和时间。

图3和图4说明了每种配方独特的氯化动力学。氯化反应动力学依赖于有效游离氯的浓度，为了本研究的目的，100 ppm被用作基线。例如，在医院环境中，热水清洗可占医院总能耗的10-15%，⁶而且即使在热水洗涤的情况下，仍然使用氯漂白剂来增加安全边际。医疗保险和医疗补助服务中心建议，71-77°F的低温洗涤应与125 ppm的氯漂白剂结合使用。美国疾病控制与预防中心还建议，在洗涤过程中，50- 150ppm在不同温度下都是有效的。^6、7

织物抗菌试验方法

采用AATCC 100:纺织材料抗菌整理法对其抗菌性能进行了评价。在本测试方法中，CA-MRSA 40065(革兰氏阳性菌)，和大肠杆菌25922(革兰氏阴性菌)作为挑战菌种。标准化的细菌密度(1-2 × 10⁶以CFU/mL)为攻毒接种。基线试验接种物使用磷酸盐缓冲溶液(PBS)。为评估有机负载对抗菌活性和效率的影响，在挑战接种量中添加5% Trypto大豆汤(TSB)。对于每个处理，将两块布板(1 × 1英寸)与100µL的细菌悬浮液接触，并在不同的时间点进行培养。由于SymbiCoat技术的快速杀伤效率，织物样品在60分钟内进行测试，而不是测试方法中规定的24小时。孵育后，加入中和剂，对样品进行涡流和超声处理，以暂停样品中的任何幸存者。通过在Trypton大豆琼脂(TSA)板上稀释和镀，37°C孵育24小时进行活力计数。

织物的结果

对照样品在1小时接触时间内进行测试，以提供未氯化织物和原始织物性能的基线。F1和F2织物的氯化样品在不同时间点对CA-MRSA 40065和大肠杆菌25922是否有有机负载。经氯化处理的F1样品对两种菌株均在10分钟内全部杀死，而经氯化处理的F2样品在5分钟内全部杀死。在有机负载(5% TSB)存在时，经氯化处理的F1样品在30分钟内全部杀死，但经氯化处理的F2表现得更快，在10分钟内杀死所有细菌(表3，图5-6)。

环氧树脂的研究

为了使具有n -卤胺功能的金属表面涂层功能化，开发了新型交联剂与商用水性环氧树脂聚合。本研究使用的边界条件反映了食品加工环境以及处理已知会降低抗菌剂有效性的蛋白质和其他有机材料的困难。新型交联剂可提供两级性能，以满足特定应用标准，第二代交联剂在有机负载条件下表现出更好的性能。涂层被涂在镀锌钢基材上，并在90°C下固化3小时，以确保基体完全固化(所使用系统的说明见表4)。为了进一步验证聚合物表面不产生能够起到生物杀灭作用的浸出剂，进行了抑菌区试验。抑制带是微生物学中常用的方法，用于测试溶液对特定细菌的毒性或生物杀灭倾向。结果表明，E1和E2配方均不存在影响抑菌试验的浸出剂。

在美国和加拿大，允许对加工和食品处理设备进行最高200ppm的活性氯消毒，而不需要在接触食品之前进行后续冲洗。为了确保该技术在食品加工工业中的可行应用，在水溶液中使用最大200 ppm的活性氯来激活聚合物表面的n -卤胺部分。采用DPD方法研究了E1表面在200ppm浓度下的转化动力学(图7)。

环氧树脂抗菌试验方法

根据ISO 22196标准测试方法对涂层的抗菌活性进行了测试，并进行了少量调整——在30分钟后而不是24小时后测试样品。从涂层镀锌钢中提取5 × 5厘米的样片，用200µL的细菌悬浮液(10⁶CFU/mL)，在各种有机负载(5% FBS、MH肉汤和5% FBS+营养肉汤)下，在表面覆盖4 × 4 cm的塑料薄膜。一旦接种物应用于表面，样品在室温下孵育30分钟。加入中和剂，超声处理1分钟，使样品中活菌悬浮。在TSA平板上进行稀释和电镀，进行生存力计数。

环氧树脂的结果

使用Symbi-Coat新型化学剂固化的环氧树脂配方的测试显示，在接触30分钟内具有显著的杀灭效果。图8显示，在5%胎牛血清中，两种化学物质均可在30分钟内完全减少细菌。试验结果表明，在高有机负荷接种条件下，E2样品比E1样品具有明显的优势。E2配方利用增强的设计特征来减轻有机负载的不必要影响，事实上，结果支持了设计意图。未加氯的样品和镀锌钢在30分钟内没有显示出明显的抗菌活性(表5)。

讨论

本文的主要目的是确定利用功能面作为氯储层所能获得的优点和性能。在有机负载条件下，由于蛋白质吸附和各种生物材料与表面化学之间的相互作用，往往难以提供高水平的杀菌效果。这项技术的目标是针对细菌并排斥蛋白质和其他生物膜形成材料。阳离子材料的主要问题是它们倾向于允许蛋白质吸附，从而产生单层有机材料，导致任何基于接触式的表面技术变得无效。初步测试表明，当受到MH肉汤溶液的影响时，E2表面的蛋白质吸收比E1减少了70%，证实了该技术针对细菌与表面相互作用的能力。因此，正在进行的开发活动的目标是开发一种不仅对细菌有反应，而且对细菌生活的有机环境有反应的涂层。

该技术已被证明是多功能的应用，并在具有挑战性的环境中有效地提供氯基功效。下一阶段的实施需要针对特定的工业环境对特定的商业化学品进行评估。

参考文献

¹食品杂货制造商协会，德勤发展有限责任公司《召回执行效率:提高消费者安全和信心的协作方法》(2010)。从http://www.gmaonline.org检索。

²博罗,视野;食品公司肉类和家禽召回的成本。所有当前出版物。论文687(2015)。

^3.Maberry, T. 2016年食品召回回顾。食物安全杂志．（2017， 2月7日).检索自http://www.foodsafetymagazine.com。

⁴Lazary, a;温伯格,即;Vatine J.J.;Jefidoff, a;Bardenstein r;Borkow g;通过将普通亚麻布替换为杀菌剂氧化铜浸渍亚麻布，减少长期护理脑损伤病房的医疗相关感染。国际传染病杂志， （2014) 24,23 -29。

⁵科赫,G.H.;Brongers,每小时;汤普森,净收益;维尔马尼Y.P.;美国的腐蚀成本和预防策略。NACE国际公司，FHWA-RD-01-156。

⁶Sehulster L.M.;Chinn R.Y.W.;Arduino M.J.;木匠,j .;唐兰,r;阿什福德,d;贝瑟,r;字段,b;麦克尼尔,M.M.;惠特尼,c; Wong, S.; Juranek, D.; Cleveland, J. Guidelines for Environmental Infection Control in Health-Care Facilities. Recommendations from CDC and the Healthcare Infection Control Practices Advisory Committee (HICPAC). American Society for Healthcare Engineering/American Hospital Association (2004).

⁷医疗保险和医疗补助服务中心。澄清F标签441洗涤和感染控制的解释性指导[备忘录# 13-09-NH]。(2013年1月25日)。从检索https://www.cms.gov．