抗菌纖維材料「長效抗菌尼龍母粒紡織製品」抗菌效能檢測分析

紡織尼龍抗菌殺菌試驗

隨著時代的演進,人類對於衣著的功能越來越講究,需要能抗菌、抑菌及除臭等優良的性能。由於人體本身會透過皮膚排出汗水與油脂,容易吸附在所穿著的衣物上,導致細菌等微生物的寄生與滋長,並產出異味,因此對於能抗菌之紡織纖維或紗線有其重要性。

在抗菌纖維材料中的抗菌劑,大致可分為早期的溶出型,織物在水中能慢慢溶出抗菌劑,到現今的非溶出型,抗菌劑與纖維結合,不會溶出。而非溶出型的抗菌劑有多種材料,從銀、銅等無機奈米粒子或鋅、碘等離子到陶土混合物都有,更進一步,將抗菌劑混到中心纖維成為芯鞘纖維,受到外圍纖維的保護,同時具有耐洗性和廣效抗菌效果的複合紡紗

對於抗菌材料的檢測指標為抗菌效力,有關抗菌效力的測定,國內外學者提出多種評價試驗。例如:擴散法、薄膜呈色法 (thin-layer chromatography bioautography, dilution methods)、Time-kill test、ATP bioluminescence assay以及流式螢光法 (flow cytofluorimetric method)。從早期被大眾使用的擴散法以及稀釋法,到最近應用流式螢光或生物發光,學者們不斷的改善測試方法,以達到準確,快速及標準化。

 

混合稀釋法與塗抹法的標準技術,評估是否具抗菌功能

法規標準上,國內的 CNS 13907 纖維製品抗菌性試驗法與 CNS 2690 纖維製品防霉性能檢驗法、日本的 JIS L1902 紡織品抗菌效力與 JIS Z2911 防霉性能檢驗法以及美國的 AATCC100 抗菌加工效力評估與 AATCC 30 紡織品抗黴菌效力測試,都提供各國的標準測試,而本篇參考的方法與標準為美國的 AATCC 100 (2012) Assessment of Antibacterial Finishes on Textiles,此方法大致上,使用1 mL的菌液 (1.0 × 105 CFU/mL) 與已經剪裁成直徑 48 mm圓片的試驗物質反應,並且使用沖洗液將細菌回收,同時經過稀釋後,塗抹於培養基上,培養之後,觀察細菌的回收率。評估是否具有抗菌功能之方法是參考美國的標準測試指引所建議使用共3株細菌及1株黴菌:金黃色葡萄球菌 (Staphyococcus aureus)、肺炎克雷伯氏菌 (Klebsiella pneumoniae) 與大腸桿菌 (Escherichia coli)以及毛殼黴菌 (Chaetomium globosum)。

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試驗菌株分別為金黃色葡萄球菌 (Staphyococcus aureus ATCC 6538P)、肺炎克雷伯氏菌 (Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)、大腸桿菌 (Escherichia coli ATCC 8739) 及球毛殼黴菌 (Chaetomium globosum ATCC 6205)。菌量以 optical density (O.D.) 值估算並調配濃度到期望之細菌數與孢子量,經過菌數確認,約為 1.0 ~ 2.0 × 105 CFU/mL。細菌培養於 blood agar plate (BAP),條件為35 ± 2℃培養 48 ± 2小時。黴菌培養於Sabouraud Dextrose Agar (SDA)條件為25 ± 2℃培養72 ± 2小時。

 

各實驗菌株之菌液,與對照組無抗菌性布和實驗組抗菌尼龍布作用,分為作用0小時與24小時,各將其沖洗液稀釋後,接種於培養基,依條件進行培養適當時間後進行觀察,結果顯示在金黃色葡萄球菌的作用0小時組別中,對照組正常生長並形成菌落,而實驗組,無法生長、形成菌落 (圖A);作用24小時組別中,對照組中,正常生長並形成菌落,而實驗組,無法生長、形成菌落 (圖B)。在肺炎克雷伯氏菌的作用0小時組別中,對照組正常生長並形成菌落,而實驗組,無法生長、形成菌落 (圖C);作用24小時組別中,對照組正常生長並形成菌落,而實驗組,無法生長、形成菌落 (圖D)。在大腸桿菌作用0小時組別中,對照組及實驗組中,均生長並形成菌落,但實驗組菌落較少 (圖E);作用24小時組別中,對照組正常生長並形成菌落,而實驗組,無法生長、形成菌落 (圖F)。以及在球毛殼黴菌作用0小時組別中,對照組及實驗組均生長並形成菌落,但實驗組菌落較少 (圖G)。作用24小時組別中,對照組及實驗組中,均生長並形成菌落,但實驗組菌落較少 (圖H)。經過計數菌落與公式計算,抗菌效力 (抗菌率) 的評估,其結果在金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌及大腸桿菌的抗菌率均大於99.99%,而球毛殼黴菌的抗菌率則為96.38%。

 

在紡織品的抗菌與抗黴測試中,國內外學者提供各種標準檢驗方法,都有一定的評估標準與準則。現在發展出流式螢光法等新方法,但需要精密檢測儀器,而且再現率與標準化需要再提高,因此本篇沿用美國標準方法AATCC 100 (2012) Assessment of Antibacterial Finishes on Textiles,操作時,使用菌量數約為1.0 × 105,以塗抹法進行接種,培養後分比較對照組及試驗組的測試菌生長情形,計算菌落回收數後,並以方法中的公式算出抗菌率,為直接的顯示方式。

 

金黃色葡萄球菌為革蘭氏陽性菌,普遍存在於各種環境中,原因在於此菌能夠聚集成多細胞體,稱為生物膜 (Biofilm),而抵抗多種壓力。當感染發生,從腸胃炎甚至院內感染的骨髓炎或心內膜炎都可能發生。肺炎克雷伯氏菌為革蘭氏陰性菌,普遍存在於各種環境中,而且對抗生素的抗性越來越高,當感染發生,會造成廣泛的感染,包括肺炎,尿道感染,菌血症及肝膿瘍。大腸桿菌為革蘭氏陰性菌,普遍存在於人體腸道中,可以無害地存活,當進入身體無菌部位時,會引起疾病,而同樣地對抗生素抗性也是越來越高。球毛殼黴菌為真菌類,普遍存在於空氣及海洋環境中的底層上,可以在農業應用方面,做為二次代謝的來源,擁有生物活性的潛力,但是,也是引起不良健康的空氣污染物以及人類真菌感染的致病因子。最近也才從六個位點的系統發育推論鑑定出36個此菌物種出來。此四株菌株均可存在環境中,與人息息相關,有時無害,有時為致病因子,同時也代表著革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌與真菌類。因此,以這四株菌株做為研究抗菌效力的代表。

 

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