2022年11月21日
イオン性抗菌技術は、どのようにして殺菌を実現するのですか？
金属は、鉄、マンガン、亜鉛、鉛、スズ、水銀、銅、カドミウムな消毒塗層を持ち、いずれも比較的強い殺菌技術力を持っている。
中でも、金属イオンの銀、亜鉛、銅は、幅広い抗菌性、良好な耐熱性、良好な分散性、低薬物耐性などの優れた特性により、様々な生体材料や医療機器に広く利用されている。
しかし一方で、金属イオン抗菌性バイオマテリアルの有効性や、細胞や人体組織へのダメージについては、研究者の間でさまざまな議論がなされてきた。
金属イオン滅菌の原理
金属イオンの殺菌原理は、実はどれも同じなんです。
科学的に言えば、菌類の胞子が溶液中の金属イオンを大量に取り込み、体内で濃縮して分析することができるためである。
菌体表面に吸着した金属イオンは、細胞膜の機能を破壊して細胞内に侵入し、細胞成分の一部が逃げ出し、細胞の代謝過程を阻害したり、各種酵素の働きを阻害して本来の生物機能を失わせたりする。これが細胞死につながる。
細胞壁膜に付着した金属イオン。
強い吸着力で細胞壁を破って細菌細胞の内部に入り込むことができる。
金属イオンは、細胞内のタンパク質を介してさまざまな細菌に環境破壊を与え、そのらせん展開構造を変化させる（タンパク質上の-NH2基、-SH基、-COOH基は、ほとんどの重元素金属イオンと反応することができる）。
タンパク質の不活性化により、細菌細胞の分裂や再生ができなくなる（タンパク質-酵素の活性中心は主にアミノ基、水酸基、スルフヒドリル基、カルボキシル基で構成されているため、ほとんどの酵素が重金属イオンによって阻害される可能性がある）。
細菌を死滅させる効果
最も広く使われている3つの金属イオン
銀イオン
銀イオンの殺菌力は目覚ましく発達し、数十億分の1ミリグラムの銀で1kgの水を浄化することができる。 近年、銀イオン殺菌技術は、多くの国際的な家電メーカーが開発に力を注いでおり、その技術を利用することができます。 今、私たちは浄水器、冷蔵庫、洗濯機など多くの生活用品や学習用品を目にし、銀イオン除菌技術の出現につながるでしょう。
しかし、銀イオン殺菌処理技術の研究利用が広まったことで、最も懸念される、健康に一定の影響を与えないか、などの疑問も生まれています。
世界保健機関（WHO）の銀の安全値は0.05ppm（＜注：1ppmの濃度）、銀イオンの放出量は0.88ppmとの研究結果が出ています。
放出された銀イオンが直接皮膚を透過して体内に到達することはありませんが、銀イオンは継続的に放出され、体外に排泄されにくいため、体内の内臓に吸収されると病巣を蓄積する可能性があり、体への害も懸念されるのです。
銅イオン
銅は、人間の健康に不可欠な微量栄養素であり、血液、中枢神経系と免疫系、毛髪、皮膚と骨組織、脳、肝臓、心臓、その他の内臓の発達と機能に重要な影響を及ぼします。
また、銅イオン技術により、水中で繁殖しやすい大腸菌や赤痢菌などの殺菌、水中で主に住血吸虫症を媒介するナメクジやカタツムリなどの軟体動物の除去、マラリア研究のための情報を伝達する蚊の幼虫などの病気の媒介物の除去が行える。
一般的なプールの水の消毒では、銅イオン水和物は青色なので、プールの水は一般に青色であることがわかります。
世界保健機関（WHO-RRB）は、成人の場合、体重1kgあたり0.03mgの銅の1日摂取を推奨しています。 しかし、銅の過剰摂取は毒性につながります。
亜鉛イオン
また、亜鉛は人体にとって必須の微量元素です。 殺菌イオンとしては、銀や銅と同じ能力を持っています。 黄色ブドウ球菌、大腸菌、カンジダ・アルビカンス、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌などの病原性細菌に対して良好な殺菌効果を発揮する。
銀はこれまで人体への悪影響が考えにくいため、銅は生産コストが高く、研究・普及を適用するためには市場で大規模な生産技術開発が困難である。
同時に、高価であること、不安定であること、酸化・変色することから、特定の製品に適用することができなくなる。そのため、亜鉛イオン滅菌技術に注目する研究者が増えています。
研究によると、亜鉛は殺菌の速さでは銀に劣るが、長持ちし、酸化や変色しにくく非常に安定しており、非常に優れた広域の殺菌効果を作ることができるそうです。
また、亜鉛は少量で高い除菌効果を発揮します。 今後、銀イオンに代わる殺菌手段の主流になると考えられています。
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