塑料和其他无孔表面抗菌活性检测

在现代社会，抗菌材料在医疗设备、消费电子产品、食品包装、家居用品和公共设施等领域的应用日益广泛。塑料和其他无孔表面（如金属、玻璃、陶瓷等）因其易于清洁、耐用的特性，成为抗菌功能化的重要载体。评估这些材料表面是否具备有效的抗菌性能，以及其抗菌活性的强弱，对于保障公共卫生安全、验证产品宣称功效以及指导产品研发至关重要。抗菌活性检测通过科学的方法模拟微生物在材料表面的定植情况，量化材料抑制或杀灭微生物的能力，为产品的安全性和功能性提供客观、可靠的依据。这一检测过程需要严谨的实验设计、标准化的操作流程和专业的仪器设备支持。

检测项目

抗菌活性检测的核心项目是针对特定微生物的抑制或杀灭效果评估。主要检测项目包括：

• 抗菌率测定： 计算处理组（抗菌材料）与对照组（无抗菌作用的同质材料）在接触特定时间后，存活的微生物数量减少的百分比。
• 抑菌活性： 评估材料抑制微生物在其表面生长繁殖的能力，通常通过观察接触区域周围是否有抑菌圈形成（定性或半定量）。
• 杀菌活性： 评估材料直接杀灭接触其表面的微生物的能力。通常要求活菌数显著减少（如减少99.9%或以上）。
• 持久性/耐老化抗菌性能： 评估材料在经历模拟使用条件（如光照、洗涤、磨损、温湿度变化等）后，其抗菌性能的保持能力。

常用的测试微生物包括：

• 细菌： 革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus），革兰氏阴性菌（如大肠杆菌 Escherichia coli），有时包括特定条件致病菌（如铜绿假单胞菌 Pseudomonas aeruginosa）。
• 真菌： 霉菌（如黑曲霉 Aspergillus niger）和酵母菌（如白色念珠菌 Candida albicans）。

检测仪器

进行精确的抗菌活性检测需要依赖一系列专业实验室仪器：

• 生物安全柜： 提供无菌操作环境，保护操作人员和环境，防止微生物污染。
• 恒温恒湿培养箱： 为微生物提供标准化的生长条件（通常细菌37°C，真菌25-28°C）。
• 高压蒸汽灭菌锅： 对培养基、稀释液、实验器皿等进行灭菌。
• 振荡培养箱 / 摇床： 用于均匀混合菌悬液或促进需氧菌生长。
• 精密天平： 精确称量样品和培养基成分。
• pH计： 确保培养基和缓冲液的pH值符合标准要求。
• 菌落计数器： 自动或手动计数琼脂平板上的菌落形成单位。
• 移液器： 精确移取不同体积的液体（如菌悬液、稀释液）。
• 微量进样器 / 涂布棒： 用于将菌悬液均匀涂布在琼脂平板表面。
• 薄膜压紧装置： 在贴膜法（如ISO 22196/JIS Z 2801）中，用于确保覆盖膜与样品表面及菌液均匀、紧密接触。

检测方法

针对塑料等无孔表面的抗菌活性检测，国际上普遍采用标准化的定量测试方法：

• 贴膜接触法 (Film Covering Method / Film Adherence Method)： 这是目前最主流的方法（如ISO 22196, JIS Z 2801, GB/T 31402）。
  1. 将待测样品和对照样品无菌处理。
  2. 在样品表面滴加定量（如40 μL）特定浓度的菌悬液。
  3. 立即用无菌、薄且透气的塑料薄膜（如聚乙烯膜）紧密覆盖在菌液滴上，确保菌液均匀分布于样品与薄膜之间，形成薄层。
  4. 将覆盖好的样品置于恒温恒湿条件下培养指定时间（通常细菌24小时，真菌48小时或更长）。
  5. 培养结束后，将样品连同覆盖膜一起移入含有中和剂和稀释液的容器中。
  6. 充分振荡或涡旋洗脱，将样品表面存活的微生物洗脱下来。
  7. 对洗脱液进行系列稀释。
  8. 取适量稀释液接种于琼脂平板。
  9. 恒温培养后，计数平板上的菌落形成单位。
  10. 计算处理组和对照组的平均活菌数，进而计算抗菌活性值或抗菌率。
• 定量悬液法 (适用于快速评估或标准方法验证)： 将样品小块直接浸没在菌悬液中，接触一定时间后，检测悬液中活菌数的减少。
• 抑菌圈法 (定性/半定量)： 将样品贴于已接种菌液的琼脂平板上，培养后观察样品周围是否有无菌生长的抑菌圈及圈的大小。此法更适用于可溶出抗菌剂或有一定渗透性的材料，对塑料等无孔表面适用性有限。

检测标准

为了确保检测结果的可靠性、可比性和国际互认，必须遵循权威机构发布的标准测试方法：

• 国际标准 (ISO):
  • ISO 22196:2011 Measurement of antibacterial activity on plastics and other non-porous surfaces. (测量塑料与其他无孔表面抗菌活性 - 当前最广泛采用的核心标准)。
• 日本工业标准 (JIS):
  • JIS Z 2801:2010 Antimicrobial products - Test for antimicrobial activity and efficacy. (抗菌加工产品-抗菌活性和效果的试验方法 - ISO 22196的前身，内容高度一致)。
• 中国国家标准 (GB):
  • GB/T 31402-2015 塑料 塑料表面抗菌性能试验方法 (Plastics - Measurement of antibacterial activity on plastic surfaces - 基本等同采用ISO 22196:2007)。
  • GB/T 21866-2008 抗菌涂料（漆膜）抗菌性测定法和抗菌效果 (针对涂膜，方法原理类似贴膜法)。
• 美国材料与试验协会标准 (ASTM):
  • ASTM E2180-18 Standard Test Method for Determining the Activity of Incorporated Antimicrobial Agent(s) In Polymeric or Hydrophobic Materials. (测定聚合物或疏水性材料中掺入的抗菌剂活性的标准试验方法 - 也是基于贴膜接触原理)。
  • ASTM G21-15(2021) Standard Practice for Determining Resistance of Synthetic Polymeric Materials to Fungi. (测定合成聚合物材料抗真菌性的标准规程)。

这些标准详细规定了测试菌种、菌液浓度、接种量、覆盖膜要求、接触时间、培养条件、洗脱方法、中和剂选择、稀释程序、结果计算以及实验报告内容等关键要素，是进行塑料及其他无孔表面抗菌活性检测必须严格遵守的准则。