金屬元素以其離子形式起抗菌作用。在金屬離子濃度相對(duì)過(guò)高的環(huán)境中 , 微生物生存受到的影響是多方面的。

首先 , 微生物膜外存在高濃度的金屬陽(yáng)離子 , 改變了正常的生物膜內(nèi)外的極化狀態(tài) , 并引起新的離子濃差 , 從而阻礙或破壞細(xì)胞維持生理所需的小分子和大分子物質(zhì)的運(yùn)輸 , 如在 Na+ / K + 2泵的驅(qū)動(dòng)作用下糖和氨基酸的運(yùn)送 , 一些金屬離子也可以進(jìn)入微生物胞內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明 , 重金屬能使大多數(shù)酶失活 , 但其失活機(jī)理還不清楚。有人認(rèn)為是正價(jià)的重金屬離子與蛋白質(zhì)的 N 和 O 元素絡(luò)合后 , 破壞酶蛋白分子的空間構(gòu)象 ; 也可能是重金屬離子與 — SH基反應(yīng) , 替換出質(zhì)子 , 甚至破壞或置換維持酶活力所必需的金屬離子 , 如 Mg 2 + ,Fe 3 + 和 Ca 2 + 等。酶是一切生物的催化劑 , 控制著微生物生化反應(yīng) , 酶一旦失活 , 引起催化效率降低或性能喪失 , 從而使其所催化的生化反應(yīng)無(wú)法正常進(jìn)行 , 并影響相關(guān)的生化反應(yīng) ,導(dǎo)致微生物的能量代謝和物質(zhì)代謝受阻 , 從而達(dá)到抗菌的目的。此外 , 進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的金屬離子也可以與核酸結(jié)合 , 破壞細(xì)胞的分裂繁殖能力。對(duì)于 Ag+ 的抗菌機(jī)理, 目前主要有 2 種觀點(diǎn) , 一種是認(rèn)為 Ag+直接與細(xì)菌接觸 , 抑制和殺滅細(xì)菌。有報(bào)道認(rèn)為 [4 ,5] Ag+的殺菌作用直接與 Ag+從其配體中溶出有關(guān)。張文征等認(rèn)為 Ag+ 可強(qiáng)烈地結(jié)合酶蛋白的巰基而使酶失活是抗菌的主要原因 [6] 。肅耀南等提到金屬離子從配位體中緩慢釋放出來(lái)殺菌效果 [7] , 可是缺乏釋放動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。作者認(rèn)為 , 在這種情況下 , 不能排除其表面絡(luò)合狀金屬離子 ( 未離開(kāi)基質(zhì) ) 仍有抗菌活性。由于 Ag+未飽和的配位能力與菌體表面的 N 或 O 作用 , 破壞菌體表面活性結(jié)構(gòu) , 導(dǎo)致菌體因生理變化或活動(dòng)受阻而死亡。 Y.Onodera 等認(rèn)為在水鋁石載體中不溶態(tài)銀發(fā)揮了優(yōu)于沸石銀的抗菌效果 [8] 。另有研究者認(rèn)為 ,Ag+的抗菌活性是間接地通過(guò)在其周圍產(chǎn)生活性氧而發(fā)揮的。 Y. Inoue 等認(rèn)為 [9] , 短時(shí)間接觸時(shí) , 銀沸石的抗菌活性只能在有溶解氧情況下才能發(fā)揮 ,Ag+可使氧活化為過(guò)氧離子、過(guò)氧化氫和氫氧自由基而起到殺菌作用。作者認(rèn)為上述關(guān)于 Ag+的抗菌機(jī)理的 2種觀點(diǎn)都有道理。