目前,沸石的抗微生物性能主要包括抗細(xì)菌、抗病毒、抗真菌等。沸石表面對(duì)微生物具有一定的吸附作用。細(xì)菌的尺寸一般為0。2~5 μm,病毒的尺寸一般在100 nm以下,沸石通過靜電作用能吸附小尺寸的細(xì)菌和病毒。Grce等探究了微米級(jí)的天然斜發(fā)沸石對(duì)腺病毒-5(VR-5,無囊膜,65~80 nm)、皰疹病毒(VR-733,有脂蛋白囊膜,100~200 nm)、腸道病毒的柯薩奇病毒B5(VR-185)和埃可病毒7型(VR-37,20~30 nm,小RNA病毒)的抑制作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,沸石濃度較高(50 mg/mL)時(shí),病毒滴度最低,沸石抑制病毒的效力最高。
利用具有抗微生物作用的金屬離子與沸石孔道和籠中的陽離子發(fā)生交換,可使沸石具備抗菌及抗病毒性能。文獻(xiàn)報(bào)道,交換了Ag+,Zn2+,Cu2+等陽離子的沸石具有高效的抗微生物效果。其中,Ag+是最常見的抗菌材料,其對(duì)細(xì)菌的滅活性和對(duì)人體及動(dòng)物的細(xì)胞毒性依賴于Ag+的濃度。盡管有關(guān)Zn2+,Cu2+的研究較少,但最近的報(bào)道表明它們具有抗微生物的潛力,可以對(duì)多種細(xì)菌或者病毒進(jìn)行滅活。Ag+具有良好的抗微生物性能,其抗菌機(jī)理主要有3種解釋:(1)Ag+與細(xì)菌蛋白質(zhì)中的巰基結(jié)合,使得蛋白質(zhì)失去活力,導(dǎo)致細(xì)菌無法正常代謝和生存后死亡;(2)干擾核酸分子,使其喪失復(fù)制能力;(3)Ag+通過催化使得水分子和氧內(nèi)部發(fā)生躍遷,產(chǎn)生游離的羥基自由基和活性氧離子,對(duì)細(xì)菌的生長產(chǎn)生抑制和滅殺作用,以達(dá)到殺菌效果。
與游離的金屬離子(如Ag+,Zn2+,Cu2+)相比,在沸石孔道和籠中的金屬離子在實(shí)際應(yīng)用中具有更大的意義。通常,游離的金屬離子容易氧化,導(dǎo)致抗菌、抗病毒性能降低;而沸石的金屬孔道和籠中的金屬離子具有一定的穩(wěn)定性,可保持長時(shí)間的抗微生物性能。此外,在沸石結(jié)構(gòu)中包含金屬離子可實(shí)現(xiàn)受控釋放,可緩慢釋放金屬離子達(dá)到抗菌抗病毒的最低劑量而不對(duì)人體造成毒害。