微生物对我们的日常生活和环境至关重要。它们在几乎所有的生态系统中都扮演着重要的角色，负责营养循环并在极端条件下生存。我们在许多过程中利用这些微生物，如食品生产中的发酵、水处理过程和药物，作为抗生素和疫苗的来源。
然而，许多微生物是有害的，是许多传染病的病原体，如肺结核和肺炎。如果让霉菌在我们的家中或工作场所生长，就会引发呼吸道感染和过敏。这也会导致地毯上的真菌染色和油漆上的藻类生长，清除它们既困难又昂贵，而且是纺织品和服装恶臭的常见原因。
采用措施避免感染，保护资源和环境，如清洁，温度和湿度控制，目的是将有害微生物减少到可接受的水平。但这并不总是可持续的。微生物控制可以通过使用抗菌技术来实现，这些技术可以防止微生物繁殖或生长，在医院、食品工业中提供卫生的表面，并在油漆中提供薄膜保存。
近年来，生物杀灭活性物质在油漆和涂料领域的重要性有所增加。这部分是由于溶剂型产品的使用减少和水基系统的使用增加。这些水基系统更有利于环境和我们的健康，然而，它们确实需要防止微生物的攻击。罐内防腐剂和薄膜防腐剂用于防止油漆和façade涂料中霉菌和藻类的形成。
油漆和涂料中许多现有的生物杀灭技术的典型作用模式是通过释放活性成分来保护表面涂层。在某些应用中，从表面主动释放到水膜中对生物杀灭活性至关重要，这些过程经过优化，以确保生物杀灭产品的长期有效性。因此，涂层中活性成分的浓度随着生物杀灭产品的有效性而降低(图1)，因此随着时间的推移，这种传统的活性释放工作机制会导致微生物耐药性，因为微生物最终可以存活并产生耐药性。
图1:生物杀菌剂的及时主动释放工作机制。
随着活性成分从涂层表面释放到环境中，它对人类的生物可利用性更高，而且它的存在会带来潜在的环境威胁。
为什么我们需要新的和安全的抗菌活性?
由于其固有特性和使用方式，灭鼠剂或杀虫剂等生物杀菌剂可对人类、动物和环境造成不利影响。在全球范围内，旨在减轻这些不利影响的立法有所增加。这些法律框架的具体内容因地区而异。欧洲生物杀灭产品法规(BPR)于2013年9月1日生效，取代了之前的生物杀灭产品指令，以更好地规范和减少上述对环境和人类的影响。在BPR中，对生物杀灭活性物质和生物杀灭产品进行了区分。所述生物杀灭活性物质可以是化合物或对有害生物起作用的微生物。生物杀灭产品含有一种或多种生物杀灭活性物质，并可能含有其他非活性辅配方，以确保最终产品的有效性以及所需的性能。
此外，处理过的物品是用一种或多种生物杀灭产品处理过的物质、混合物或物品，或有意包含一种或多种生物杀灭产品。生物杀灭产品可以添加到其他材料中，以保护它们免受生物侵扰和生长。188金宝搏bet官网如果生物杀灭特性不是该材料的主要功能，则将其视为处理过的物品，例如使用杀菌剂处理过的涂料，以保护涂漆表面。
在欧洲，经过处理的产品只能含有经批准或在现行工作计划中(第95条清单)并要求标注有效成分的有效成分。这是对《生物杀灭产品指令》(Biocidal Products Directive)之前要求的重大变化，以前从欧盟以外进口的物品可以使用欧盟不允许的物质进行处理。
在欧洲，生物杀灭剂产品根据其预期用途被分为不同的产品类型(PT)，活性成分被批准用于特定的产品类型。生物杀灭产品和处理过的物品只有在相关活性物质已被批准用于该产品类型时才能投放市场。
为了继续使用现有的活性成分，制药行业被要求在2015年9月1日之前支持将活性成分纳入审查计划——生成第95条批准的活性成分清单。审查计划将看到ECHA对这些现有活性成分的重新评估和批准，预计在2024年完成。
薄膜防腐剂(产品类型7，进一步称为PT 7)旨在保护墙壁和façades免受微生物恶化，霉菌和藻类生长，否则会使涂层变色和损坏。尽管应用领域不同，但用于薄膜保存和罐内保存的活性物质的使用存在重叠(产品类型6，进一步称为PT 6)。一些用于罐内保存的常用活性物质已获得有限的批准和使用限制，或已被考虑作为基于分类标准的替代品。这显然减少了罐装防腐剂的可用性和选择，限制了涂料配方的选择。特别是就相同的活性物质而言，目前罐头防腐剂(PT 6)的批准结果可能表明，薄膜防腐剂(PT 7)可能会有类似的结果。
生物杀菌剂的可持续使用
欧洲委员会发布了一份关于可持续使用生物杀剂的报告，重点是减少使用生物杀剂对人类健康和环境的风险和影响，同时确保仍有足够的生物杀剂产品用于保护消费者。需要开发新的创新活性成分，以满足法规日益增长的需求，并转向更环保、对人类健康更安全、不太可能引起微生物耐药性的产品。
一种新的抗菌涂料方法，灵感来自大自然
在MyCroFence™的名义下，Croda开发了一种新型的表面活性抗菌技术，用于制造抗菌涂料，销往欧洲市场。这种发展的基础是这种抗菌技术:
- 作用于微生物的膜，不需要从涂层中释放;
- 是粘结在粘结剂的聚合网络上，以保持持久的活性;
- 对广泛的微生物起作用;细菌，真菌和藻类。
MyCroFence是一种更安全的抗菌涂料技术。这种创新的活性抗菌技术将帮助油漆和涂料配方商满足新的欧洲生物杀菌剂产品法规的严格要求，并转向更环保、更安全的产品。
它可用于保存干膜涂层及其外观(PT 7)，以及用于消毒涂层(PT 2)，以保护人类和动物的健康。根据所选择的应用类型和相关的营销策略，该涂层将被视为“处理过的物品”或“生物杀灭产品”。活性成分被构建到聚合物粘合剂中，在干膜上形成带正电荷的表面。
第一代丙烯酸粘合剂
MyCroFence AM 215是第一代含有这种独特活性抗菌表面成分的丙烯酸粘合剂。粘结剂是一种含有阳离子功能的高分子量丙烯酸树脂。丙烯酸乳液由其阳离子基团部分稳定。该乳液粒径较小(约60 nm)， Tg为0 ~ 5℃，pH稳定为7，固体物质含量约36%。该抗菌丙烯酸乳液可用于配制水性抗菌墙漆，对细菌、真菌生长和藻类具有很强的活性，因此非常适合用于卫生、敏感的环境，如医院、托儿所、学校和浴室。
作为干燥涂层，该技术由具有阳离子功能的高分子网络组成，如图2所示。在干燥过程中，阳离子基团倾向于迁移到涂层表面，在聚合物链的灵活性范围内。这就形成了一个密集的阳离子表面。疏水烷基链附着在阳离子上，在涂层界面的亲疏水平衡中起积极作用。
图2:MyCroFence活性抗菌表面涂层概念。
这个带正电的表面破坏了微生物的细胞膜，阻止了微生物的增殖和生长。这可以可视化为一层阳离子针，类似于仙人掌的针。当微生物与处理过的表面接触时，“仙人掌针”会破坏细胞膜，最终导致微生物细胞死亡。这种独特的工作机制意味着涂层表面保持抗菌活性，不会导致微生物耐药性。
基于这种活性抗菌表面技术的抗菌墙漆配方已经进行了测试，并将其抗菌和涂层性能与市场标准进行了比较。根据EN 13300:2001对墙体涂料的机械和涂层性能进行了测试。根据日本标准JIS Z 2801和EN 15457进行抗菌性能测试。
抗菌墙漆的制备
使用阳离子稳定粘合剂配制涂料需要仔细选择所使用的原材料(表1)。在测试的涂料配方中，MyCroFence AM 215与非抗菌辅助粘合剂结合使用，以增加Tg和疏水性。188金宝搏bet官网MyCroFence AM 215与其他阳离子或非离子稳定乳剂的混合物也是可能的，如表2所示。
表1:涂料的抗菌性能。
表2:选择市售树脂。
优良的薄膜性能与抗菌性能相结合
基于MyCroFence AM 215共混物的墙壁涂料在60º测量角下的光泽度为3%，在85º测量角下的光泽度为6%。这些涂料的对比度为99%。根据EN ISO 2813测量光泽度，并根据ISO 6504-3确定对比度。
在机械性能方面，基于MyCroFence AM 215共混物的墙体涂料表现出优异的耐湿擦洗性能，根据分类标准EN 3300属于最佳等级，如图3所示。
图3:耐湿擦洗试验结果。
根据试验标准ISO 119800测定耐湿擦洗性。在黑色Leneta面板上涂上200 μ m湿膜，在23°C和50% RH下干燥28天。在干燥的薄膜上，用湿的苏格兰布里特海绵涂抹200次擦洗。测量了薄膜厚度的磨损情况。
长效抗菌保护
将MyCroFence AM215与不同粘结剂配制的墙体涂料的抗菌性能与不含MyCroFence的墙体涂料进行了比较，并与含锌吡硫酮和OIT生物杀菌剂的参考墙体涂料进行了比较。
按JIS Z2801标准对其抗菌性能进行了测定。将干燥的薄膜与新制备的测试生物悬浮液接种，并在35°C下孵育24小时。对存活的微生物进行计数，以评价试验材料的抑菌活性。根据EN 16105，在正常干燥和六次洗涤循环后，对涂料进行了初步测试。
含有10% MyCroFence AM 215的墙体涂料在最初和六次洗涤后对真菌和两种细菌都表现出了出色的抗菌效率。如表3所示，基于传统活性释放杀菌剂IPBC和OIT的参考墙漆配方在洗涤6次循环后，对细菌的抗菌效果显著下降，对真菌的活性也降低。
表3:涂料的抗菌性能。
根据EN 15457进一步测试了墙壁涂料对黑曲霉的功效。将墙壁涂料涂在滤纸圆盘上，放在琼脂板上，用新制作的真菌悬液接种，并在24°C下孵育。照片是在曝光7天后拍摄的。
以MyCroFence AM 215为基础，与WorléeCryl 7745 (Worlée)和共混剂MyCroFence AM 216混合的墙体涂料配方，已与两种含有IPBC和OIT和锌吡啶硫酮生物杀菌剂的参考墙体涂料进行了比较。
根据EN 15457进一步测试了墙壁涂料对黑曲霉的功效。将墙壁涂料涂在滤纸圆盘上，放在琼脂板上，用新制作的真菌悬液接种，并在24°C下孵育。照片在室温下曝光7天后拍摄。
采用MyCroFence技术配制的墙体涂料对黑曲霉具有良好的膜保护作用。基于OIT和IPBC的参考墙漆由于活性物质IPBC在琼脂板中的释放而表现出强烈的区域抑制作用。基于吡啶硫锌的涂料在暴露14天后显示出保护能力不足，如图4所示。
图4:功效试验图片。
结论
MyCroFence提供了一种安全的机制，用于产生抗菌活性表面的涂层，具有独特的，持久的抗菌保护，针对广泛的微生物，没有微生物耐药性的风险。这些好处使配方商能够摆脱现有的有毒活性释放生物杀菌剂，并制定一种无危险符号的涂料配方，用于外部和内部涂料应用。该产品符合新的欧洲生物杀菌剂产品法规的严格要求，并提供了向更环保、对人类健康更安全的产品迈进的机会。
