儿童抗菌鞋垫的制备及其性能研究

　　儿童抗菌鞋垫的制备及其性能研究0李慧周晋杨威特陈武勇（四川大学制革清洁技术国家工程实验室）的代表性细菌、酵母菌和霉菌为供试菌种，采用抑菌圈和抑菌率法评价其抗菌效果，同时系统考察了抗菌鞋垫的耐水洗性、耐汗性和白度变化。结果表明，采用鞋垫质量40%的抗菌乳液处理后的鞋垫，对所有供试菌种都有很好的抑制效果，且抑菌率都在97%以上；其抑菌效果随着水洗和汗液浸泡次数的增加都逐渐减弱，但水洗10次或汗液浸泡6次后，鞋垫的抑菌率仍都在92%以上；鞋垫经不同方法处理后的白度变化不大。

　　1刖言由于儿童处于成长期代谢比较旺盛，尤其是运动后汗液分泌量剧增，鞋内细菌易高速繁殖而产生恶臭，长此以往可导致脚癣、脚气等一系列疾病，直接影响儿童的身心健康。本实验室前期研究工作已从儿童鞋中分离鉴定出13株细菌、5株酵母菌和8株霸菌，这些菌中仅有小部分病原菌与成人患者脚部常见菌种相同，出现了很多新的病原菌，这些病原微生物对儿童脚均会产生一定的危害。因此，针对童鞋中鉴定出的新病原菌种，对童鞋鞋材进行特殊的抗菌处理显得尤为重要。为此需要开发高效、低毒、广谱型抗菌剂来有效抑制童鞋内微生物的生长、保持鞋腔中良好的空气状态，从而预防儿童脚部疾病的发生。

　　无机抗菌剂纳米ZnO是指晶粒尺寸在100nm以下的微粒，作为一种新型功能材料，由于其粒子尺寸小、比表面积大，且具有表面效应和量子尺寸效应等，所以表现出许多特殊的性质，如无毒和非迁移性、抗菌性和紫外线屏蔽能力等。利用它的这些特性对鞋材进行处理，就可得到具有抗菌防霸、除臭功能的鞋垫和鞋衬里革。纳米ZnO的许多优异性使其成为人们研究的热点并得到广泛的应用。异噻唑啉酮具有抗菌能力强、用量小、毒性低、相容性好、广谱抗菌的特点，在工农业生产上得到广泛应用，是目前性价比zui具优势的防腐杀菌剂之一。弓太生采用无机和有机抗菌剂相结合的方法对鞋材进行抗菌处理，同时进行了一系列抗菌效果的评价，以期能运用于工业大生产。然而，采用无机和有机抗菌剂相结合的方法对儿童鞋垫的抗菌防霸处理还鲜有报道。本文选择了两种抗菌剂纳米ZnO和异噻唑啉酮制成混合抗菌乳液，以浸泡的方式对童鞋垫进行抗菌处理；并以儿童鞋内分离出来的代表性细菌、酵母菌和霸菌为供试菌种，评价其抗菌持久性能，同时系统考察了抗菌鞋垫的耐水洗性、耐汗性和白度变化。

　　~35nm），南京海泰纳米材料有限公司；异噻唑啉酮，大连汇邦化学有限公司；SDS，成都科龙化工试剂厂；53.A系列聚氨酯乳液，Clariant公司；COAPUR817W增稠剂，成都联凯科按有限公司；RCT加热磁力搅拌器，德国IKA公司；T18Basic高速剪切乳化机，德国IKA公司；K-300DVB数控超声波清洗器，合肥金尼克机械制造有限公司；X-RitePremier82⑴色度色差仪，美国爱色丽公司；M-16Mg温恒湿箱，上海跃进医疗器械厂；CHZ-8恒温振荡器，金坛富华仪器有限公司；CDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；XPB15X丫迷你单桶洗衣机，山东小鸭电器有限公司；猪皮鞋垫（浅棕色），市售。

　　（AspergillusNiger）均是从儿童鞋内分离得到的优势菌。牛肉膏蛋白胨培养基用于培养细菌，马铃薯培养基（PDA）用于培养酵母菌和霸菌。

　　称取0.1g纳米ZnO和02g异噻唑啉酮溶于少量蒸馏水中，再加入少许SDS表面活性剂，搅拌均匀，制成复配型抗菌剂乳液。在搅拌条件下，再缓慢地加入蒸馏水至混合乳液100g，静置。

　　将抗菌处理的鞋垫剪成22.03mm圆片，用镊子将抗菌圆片置于带菌平板的中央，用无菌棉签轻压，使其紧贴平板。然后置于恒温培养箱中37°C培养细菌2d，28°C培养霸菌和酵母菌3d，直至出现比较清晰的抑菌圈，用游标卡尺十字交叉地测量抑菌圈的直径。

　　将抗菌处理的鞋垫剪成约1cmxicm的碎片，称取2.0g装入100mL的无菌锥形瓶中，再加入19.8mL的无菌生理盐水和02mL供试菌液，30°C水浴振荡器中200r/min振荡2h.分别取0.5mL振荡Oh和振荡2h的样液，用无菌水做适当稀释后，取出O.lmL在无菌平板上，采用平板菌落计数法进行活菌培养计数，并计算抑菌率。

　　10min―两浸两轧；常温浸溃18h―焙烘（1002min）―晾干、测试。

　　圈法对试样进行抗菌性能定性测试。定量测试：采用抗菌标准GB/T20944.3-2008振荡法对试样进行抗菌性能定量测试。

　　抑菌率=样品振荡前平均菌落数-样品振荡后平均菌落数X10%样品振荡前平均菌落数按照国家标准GB8629-2001，用市售的立白洗衣粉配成质量浓度为3g/L的洗涤液，在常温下按浴比1：30（洗涤物质量与洗涤液质量之比），将经抗菌处理的鞋垫放入洗衣机内搅拌洗涤15min，然后在清水中漂净，作为1次洗涤。抗菌处理的鞋垫分别进行了5次和10次洗涤，然后取出晾干，测试试样抗菌效果。

　　细菌：用无菌移液管取1mL培养24h左右的细菌菌悬液，加入盛有玻璃珠的100mL无菌水中，在37C水浴振荡器中200r/min振荡2h，制成供试细菌液，并调节其细菌浓度为106霸菌：在250mL的锥形瓶中加入适量的玻璃珠、100mL生理盐水和4滴聚乙二醇-400，湿热灭菌20min，冷却至常温。用无菌接种环从28°C下培养3d的试管斜面上挑取1 ~2环霸菌孢子，加入无菌生理盐水中，在28C水浴振荡器中200r/min振荡2h，制成供试霸菌孢子悬浮液，并调节菌液浓度为106酵母菌：酵母菌菌种在28C下培养2d，用于制备供试菌悬液，制备方法同霸菌悬浮液，菌液浓度为按照国家标准GB/T3903.11-2005进行耐汗性试验。人工汗液的配方为：一水盐酸羟胺5.00g，氯化钠5.00g，二水磷酸氢二钠2.50g，蒸馏水1L，并用0.1mol/L的氢氧化钠调节pH为80.将抗菌鞋垫放入盛有人工汗液的1000mL烧杯中，通过在鞋垫上添加额外重物使鞋垫完全浸泡在人工汗液中，然后将烧杯放置在35C恒温箱中静置12h，取出鞋垫用蒸馏水洗涤晾干，作为1次耐汗试验。抗菌处理后的鞋垫分别进行了3次和6次耐汗试验，晾干后测试试样抗菌效果。

　　在电脑测色配色仪上按GB8425-156 0190 2607标准方法，对每块试样的不同部位测定3次白度，取其平均值表示试样白度。

　　无菌培养基倒平板，用无菌移液枪各取细菌液02mL于牛肉膏蛋白胨培养基平板中，霸菌液和酵母菌液各02mL于马铃薯培养基平板中，然后用无菌玻棒涂布均匀，制成带菌平板。

　　选择两种抗菌剂纳米ZnO和异噻唑啉酮制成的混合抗菌乳液，纳米ZnO和异噻唑啉酮相结合时，有机抗菌剂异噻唑啉酮会通过带有正电荷的活性成分基团与细菌表面细胞的负电荷相吸引，以物理方式破坏细菌细胞膜，使细菌死亡；纳米ZnO与细菌接触时缓慢释放金属离子，由于金属离子具有氧化还原性，并能与有机物的羧基和羟基反应，破坏其结构，进入细胞后破坏电子传递系统的酶，达到杀菌的目的。在杀灭细菌后金属离子可以从细胞内游离出来，重复上述过拉术程。此外，纳米ZnO还具有光催化能力，在光照下产生高活性的羟基自由基，可以氧化分解各种有机物，将其分解为无毒的02和H20，这样既能杀灭微生物，也能分解有机营养物，从而有效的抑制细菌等微生物的大量繁殖，达到抗菌净化的目的。

　　从和表1可以看出，经抗菌乳液处理后的鞋垫对细菌、酵母菌和霸菌都有很好的抑制效果；未被抗菌乳液处理的空白样没有抑菌圈或皮片上长有菌。

　　抗菌处理的鞋垫对细菌抑制效果较好，其中对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为6280mm和6163mm，远远大于圆皮片本身的直径；对酵母和黑曲霸抑菌效果次之，这种差别可能主要是乳液抗菌谱的差异造成的，可能与菌种种类也有一定关系。

　　表1鞋垫圆片对各种菌的抑菌圈直径mm样品大肠杆菌金黄色葡萄球菌红圆酵母黑曲霉菌空白抗菌处理3.2抗菌鞋垫的耐洗性和耐汗性表征直径都大于圆皮片直径。比较和可以看出，洗涤对鞋垫抗菌性的影响显然大于汗液浸泡的影响，这是因为洗涤实验中使用了表面活性剂-洗衣粉，其机械作用较大，这些作用使得抗菌鞋垫中不溶于水的抗菌剂发生了部分流失，从而造成其抑菌圈直径降低幅度较大；在汗液浸泡实验中，既没有机械作用也没有能促使抗菌剂溶于水的表面活性剂，所以鞋垫中的抗菌剂流失的较少，抑菌圈直径减少幅度不大。

　　振荡烧瓶法是一种常用的定量检测材料抗菌性能的方法，通过所得抑菌率的大小，可以判断材料的抗菌效果。由表2可以看出，经抗菌乳液处理后的鞋垫抑菌效果很好，对所有供试菌种的抑菌率都在97%以上。洗涤10次后鞋垫对各种供试菌的抑菌率比经5次洗涤要小，但都在92%以上；随着汗液浸泡次数的增加，抗菌鞋垫对各供试菌种的抑菌率有所减小，但汗液浸泡6次后鞋垫对供试菌的抑菌率都在93%以上，说明此时鞋垫仍具有良好的抗菌性能。

　　从可以看出，随着洗涤次数的增加，鞋垫对各供试菌种的抑菌圈直径都逐渐减小，洗涤10次后鞋垫对各种供试菌的抑菌圈直径都大于圆皮片直径，说明此时鞋垫仍具有良好的抑菌性能。此外，随着洗涤次数的增加，对于不同的菌种，其抑菌圈直径的减少幅度存在差异，原因可能是不同菌种对抗菌乳液的敏感程度不同。（菌种种类同）是汗液对鞋垫抗菌性能的影0向，汗液浸泡3次后鞋垫对各供试菌种的抑菌圈直径都有所减小，汗液浸泡6次后鞋垫对各种供试菌的抑菌圈采用色差公式CIEDE 2000计算所得。

　　不同处理对鞋垫抗菌率的影响处理方法大肠杆菌金黄色表3不同处理对白度的影响处理方法抗菌处理水洗5次水洗10次汗洗3次汗洗6次白度3.4白度变化由表3可知，抗菌鞋垫经不同处理后白度有一定的变化，但变化不大。其中洗涤比汗液浸泡对白度影响大，这是因为洗涤过程中使用了表面活性剂（洗衣粉），且机械作用较大，这些作用使得抗菌鞋垫中的抗菌剂发生了部分流失，从而造成了白度的变化。

　　本文以童鞋内分离出来的代表性细菌、酵母菌和霸菌为供试菌种，将纳米ZnO和异噻唑啉酮进行复配后，对童鞋垫进行浸泡处理。采用抑菌圈法和抑菌率法评价其抗菌效果，同时系统考察了抗菌鞋垫的耐水洗性、耐汗性和白度变化。结果表明，用鞋垫质量40%的抗菌乳液处理后的鞋垫对供试菌种有很好的抑制效果，且抑菌率都在97%以上；其抑菌效果随着水洗和汗液浸泡次数的增加都逐渐减弱，但水洗10次或汗液浸泡6次后，鞋垫的抑菌率仍都在92%以上；鞋垫经不同处理后的白度变化不大。抗菌鞋垫的应用对于控制童鞋内微生物的生长繁殖，减少脚部疾病的发生具有重要意义。CH⑴许彪。抗菌剂及抗菌材料在个体防护产业中的应用和发展。中国个体防护装备，200629（5）21-23杨秀健，施朝淑，许小亮。纳米ZnO的研究及其进展。无机材料学报，2003，（18）：1-10李淑琏，谭小青。新型工业杀菌剂异噻唑啉酮类包合物的合成研究。精细化工，1999，谈娟娟，彭文利，丁绍兰。皮鞋卫生性能分析检测技术的研究现状与趋势。皮革科学与工程2009，19（4）623辜海彬，赵长青，陈武勇，等。抗菌型鞋衬里革的制备及抗菌性能研究。中国皮革2009，辜海彬，赵长青，陈武勇，等。一种新型抗菌防霉剂在鞋衬里革涂层上的应用研究。皮革科学与工程2007，17（6）26-27 GB8629-2001.纺织品试验时采用的家庭洗泽及干燥程序辜海彬，李萍萍，王利，等。糖尿病患者特殊功能鞋抗菌鞋垫的制备。皮革科学与工程2009，19（2）5-11 GB/3903.11-2005.鞋类内底、衬里和内垫试验方法耐汗性