纳米氧化镁的在抗菌材料上的应用

研究纳米氧化镁灭菌效果与抑菌能力
将不同量的氧化镁粉体分散于染菌菌片载体上放置不同时间，计算其杀灭率以评价氧化镁粉体的灭菌能力;将不同量的氧化镁粉体混合菌液放置在摇床中振荡不同时间，计算其抑菌率以评价氧化镁粉体的抑菌能力。

纳米氧化镁能有效杀灭大肠杆菌，对枯草杆菌黑色变种芽孢也有显著的杀灭效果; 纳米氧化镁对金黄色葡萄球菌和枯草杆菌黑色变种芽孢有很好的抑菌作用; 纳米氧化物的磨蚀性、碱性、氧化性以及对微生物的静电吸附使它具有抑菌和杀菌作用。

纳米氧化镁粉体有较强的杀菌效果和抑菌能力。

载体定量杀灭试验和振荡烧瓶试验结果表明，纳米氧化镁粉体对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌繁殖体有很好的抑制和杀灭功能，对芽孢也有一定的杀灭效果。

纳米氧化镁可用作添加剂，加入到一些涂料油漆中或陶瓷表面，用来杀菌或抑菌。

还可作为军用个人消毒包中活性白土的替代品，用于对生物战剂的消毒。

以上就是有关纳米氧化镁灭菌效果与抑菌能力的研究，如果您需要纳米氧化镁这种物质的话，请联系镁神化工了解详情。

新材料与新技术化 工 设 计 通 讯New Material and New TechnologyChemical Engineering Design Communications第44卷第7期2018年7月纳米是长度单位，当物质达到纳米级别时性质将会出现极大的变化。

物质的表面积变大、晶格破损会导致物质出现特殊的物理与化学性质，甚至可以将高分子间的原子结构进行重新排列，构建拥有新物理性质与化学性质的材料。

其中，纳米银与纳米氧化镁就是应用十分广泛的纳米材料，两者都具有较强的抗菌作用，并且在社会生产领域有着广泛的运用。

1 纳米银的抗菌机理与应用1.1 纳米银的抗菌机理纳米银及其复合材料均拥有优越的抗菌性能。

相对传统材料来说纳米银的优势十分明显。

纳米银的安全性能高，对哺乳动物毒性较弱，鲜有并发症出现。

持久性良好，可以维系较长时间的恒定银浓度，从而达到抗菌目的。

纳米银不易产生耐药性，纳米银处理后的细菌几乎无法存活，能够产生杜绝细菌产生抗药性。

纳米银的抗菌机理主要有以下几点：第一，纳米银破坏细胞膜结构。

细胞是生命体的活动基本结构，而细胞膜则是细胞与外界间隔的物质，也是与外界信息传递，进行能量交流的重要场所，细胞的完整性对于细胞正常生理代谢有着十分重要的作用。

纳米银与细胞膜在接触过程中会导致细胞膜结构与特性出现变化。

Sonit 等[1]发现当纳米银粒径小于20nm 的时候，纳米银能够与细胞膜的构成成分含硫蛋出现反应，直接损坏细胞膜的结构，使得细胞膜失去正常作用直至细胞死亡。

第二，影响细菌生活环境。

纳米银对细菌的生长并没有直接影响，抗菌作用的形成源自于释放了银离子，并且与氧气的浓度有关。

Yoshinobu 等[2]研究表示，在有氧环境中纳米银与Ag 2O 颗粒都展现出十分明显的抗菌性。

但是细菌的有氧呼吸状态降低了氧气含量，使得银离子有氧浓度下降并且失误抑菌能力。

另外，阴离子能够降低细菌生长过程中必要元素的浓度，例如可以使得磷酸盐、脯氨酸等元素丢失，从而起到抗菌作用。

中国造纸学报Transactions of China Pulp and Paper34Vol.34,No.4,2019MgO纳米颗粒增强壳聚糖复合薄膜及其抗菌性能研究周子凡（佛山科学技术学院环境与化学工程学院，广东佛山，528000）摘要：采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/碳酸镁预聚物原位合成方法制备球形氧化镁（MgO）纳米颗粒，与壳聚糖复合制备壳聚糖/ MgO复合薄膜，研究其力学性能、热稳定性、阻隔性能及抗菌性能。

MgO纳米颗粒添加量为5wt%时，壳聚糖/MgO复合薄膜获得最佳的力学性能，拉伸应力及弹性模量分别较壳聚糖薄膜提高64%及50%。

傅里叶红外光谱（FT-IR）结果表明，壳聚糖/MgO复合薄膜力学性能的提升主要是由于壳聚糖的羟基和胺基与MgO形成了氢键。

此外，添加5wt%MgO纳米颗粒后，复合薄膜的氧气透过常数降低了约18%，该薄膜在12h内可使46%的大肠杆菌结构破坏或死亡，具有优异的抗菌效果。

关键词：壳聚糖；MgO纳米颗粒；抗菌材料中图分类号：TS727；TS762文献标识码：A DOI：10.11981/j.issn.1000-6842.2019.04.34纸产品的抗菌性对减弱细菌繁殖传播及提高产品品质具有重要意义［1］&目前抗菌技术在造纸行业应用主要为两方面：一是造纸生产过程中的纸浆杀菌防腐及涂料杀菌防腐，二是抗菌纸的生产⑷。

抗菌纸技术的发展对造纸工业具有重大意义&抗菌剂的添加方式影响抗菌纸的品质，目前抗菌剂的添加方式主要有3种：一是表面加工方法，如涂布、施胶、喷洒、浸渍等方式；二是湿部添加法，将具有抗菌效果的助剂直接加入纸浆中；三是纤维抄造法，即对造纸所用纤维素进行改性，以提高纸张抗菌效果&表面加工工艺简单、制作成本低、抗菌效果好，是目前制作抗菌纸的主要添加工艺；但表面加工方法制备的抗菌纸具有表面抗菌材料易脱落、粘接强度低、分散不均匀等缺陷，同时部分施胶剂、胶黏剂 本身对环境也有一定危害&因此必须要寻找一种环境友好型、高强度、抗菌效果强的抗菌剂，并将其与纸张通过表面加工方法复合以制备抗菌纸⑷&壳聚糖作为“环境威胁”材料替代品，具有独特的性质，如无毒、良好的生物相容性、生物降解性和抗菌特性（55）&但壳聚糖只能溶解于稀酸溶液中，且壳聚糖薄膜力学性能、热稳定性、水汽阻隔性能较差，极大限制了壳聚糖的广泛应用［7］&因此众多研究学者在壳聚糖领域进行了深入的研究，主要集中在2个研究方向：对壳聚糖进行官能团改性（8O0）以及通过添加纳米颗粒改变壳聚糖分子聚集形态以提高壳聚糖材料的力学、阻隔等性能［11］&氧化镁（MgO）纳米颗粒具有毒性低、耐热性高、环境友好、持久和广谱抗菌等优点，既可克服银系抗菌材料的高成本、易变色、稳定性差、生物毒性的缺点，也可弥补光催化型抗菌材料抗菌效率低和对紫外光依赖的不足，成为当前无机抗菌材料领域的研究热点⑼&研究表明，MgO纳米颗粒在总比表面积相同的条件下，随着晶粒尺寸的逐渐减小，其抗菌性能逐渐增加［12］o Kadib等［13］制备了高活性的纳米MgO,具有使水溶液中细菌即时失活的特性，表现出优异的水处理应用前景&此外，还有研究者通过对MgO进行掺杂改性以及与其他材料复合，提高材料的抗菌性能（9O0）&截至目前，还没有关于MgO纳米颗粒增强壳聚糖复合薄膜的系统研究&本课题研究了MgO纳米颗粒增强壳聚糖复合薄膜的力学性能、热稳定性、阻隔性能及抗菌性能&实验结果表明，壳聚糖和MgO纳米颗粒在适合配比下制备的复合薄膜具有抗菌性能,可应用于抗菌纸及其他领域&1实验1.1实验材料本课题选用印度HiMedia公司提供的壳聚糖薄片收稿日期：2019-09-10作者简介：周子凡，男，1978年生；博士，讲师；主要研究方向：纳米材料& E-mail:zzf0511@第34卷第4期MgO纳米颗粒增强壳聚糖复合薄膜及其抗菌性能研究35(脱乙酰化度75%、分子质量1.42X106)；甲基丙烯酸甲酯(MMA,纯度99%)、过硫酸钠、氯化镁六水合物、无水碳酸钠、氢氧化钠和乙酸(分析纯)，购自美国Sigma-Aldrich公司。

浅谈纳米材料的抗菌机理与实际应用纳米是长度单位,当物质达到纳米级别时性质将会出现极大的变化。

物质的表面积变大、晶格破损会导致物质出现特殊的物理与化学性质,甚至可以将高分子间的原子结构进行重新排列,构建拥有新物理性质与化学性质的材料。

其中,纳米银与纳米氧化镁就是应用十分广泛的纳米材料,两者都具有较强的抗菌作用,并且在社会生产领域有着广泛的运用。

1纳米银的抗菌机理与应用1.1纳米银的抗菌机理纳米银及其复合材料均拥有优越的抗菌性能。

相对传统材料来说纳米银的优势十分明显。

纳米银的安全性能高,对哺乳动物毒性较弱,鲜有并发症出现。

持久性良好,可以维系较长时间的恒定银浓度,从而达到抗菌目的。

纳米银不易产生耐药性,纳米银处理后的细菌几乎无法存活,能够产生杜绝细菌产生抗药性。

纳米银的抗菌机理主要有以下几点:第一,纳米银破坏细胞膜结构。

细胞是生命体的活动基本结构,而细胞膜则是细胞与外界间隔的物质,也是与外界信息传递,进行能量交流的重要场所,细胞的完整性对于细胞正常生理代谢有着十分重要的作用。

纳米银与细胞膜在接触过程中会导致细胞膜结构与特性出现变化。

Sonit等[1]发现当纳米银粒径小于20nm的时候,纳米银能够与细胞膜的构成成分含硫蛋出现反应,直接损坏细胞膜的结构,使得细胞膜失去正常作用直至细胞死亡。

第二,影响细菌生活环境。

纳米银对细菌的生长并没有直接影响,抗菌作用的形成源自于释放了银离子,并且与氧气的浓度有关。

Yoshinobu等[2]研究表示,在有氧环境中纳米银与Ag2O颗粒都展现出十分明显的抗菌性。

但是细菌的有氧呼吸状态降低了氧气含量,使得银离子有氧浓度下降并且失误抑菌能力。

另外,阴离子能够降低细菌生长过程中必要元素的浓度,例如可以使得磷酸盐、脯氨酸等元素丢失,从而起到抗菌作用。

第三,隔断DNA 复制。

纳米银不仅会通过破坏细胞膜系统结构而祈祷抗菌作用,还可以通过内吞机制等方式进入细胞内部对细胞进行深入的损坏。

纳米氧化镁的在抗菌材料上的应用
氧化镁极易水合，并在表面形成一层氢氧化镁，溶解在溶液中的氧通过单电子还原反应生成活性氧离子。

氧化镁的表面包覆一层氢氧根离子，由于氧气在碱性环境中具有化学稳定性，所以高浓度的活性氧离子得以在氧化镁表面存在。

而活性氧离子有强的氧化性，可以破坏细菌的细胞膜壁的肽键结构从而迅速杀死细菌。

另外，泽辉化工纳米氧化镁粒子可以产生破坏性吸附，也可能将细菌的细胞膜破坏。

这样的抗菌机理可以克服银系抗菌剂作用慢、易变色和二氧化钛系抗菌剂需要紫外线照射的不足。

目前氧化镁抗菌材料的开发路径主要有两条：
第一，通过粒径大小、形貌特征等控制，提高纳米氧化镁的抗菌性能。

比如，科学家已成功开发出了一种鳞片状纳米氧化镁粉体，对炭疽热、葡萄球菌、大肠杆菌等表现出极强的抗菌杀菌能力。

第二，通过氧化镁和其他抗菌材料的复合，开发新型复合抗菌材料。

主要有活性炭/氧化镁、金属氧化物/氧化镁和氯气，溴气/氧化镁等。

将纳米氧化镁粉体均匀分散在活性炭基体上，对金色葡萄球菌有良好的抗菌性。

卤族元素的气体氯气，溴气是强杀菌剂，但具有剧毒和高的蒸汽压而不能单独使用，可以利用氧化镁表面强吸附作用形成稳定的氧化镁/卤族元素的气体体系，从而可以安全高效的使用。

在金属氧化物复合抗菌剂方面，用化学共沉积法制备氧化镁/二氧化钛复合粉体，研究其抗菌机理：二氧化钛在紫外光作用下发生光催化生成电子一空穴，但是它很容易复合而失去光催化性和抗菌性能。

氧化镁电子层表面存在缺陷，可以接受电子和孔穴，从而抑制了光生电子空穴的复合，提高了光催化效率，改善了抗菌性能。

生产实践中，纳米氧化镁在抗菌陶瓷、抗菌塑料等诸多抗菌材料的开发方面都有重要应用。

氧化镁纳米粒子
氧化镁纳米粒子是一种具有非常小的颗粒尺寸的材料，一般指直径在1到100纳米之间的颗粒。

由于其微小的尺寸和高度的表面积，氧化镁纳米粒子表现出了许多不同于其宏观材料特性的性质。

具有高度可控性的合成方法和多种潜在应用，氧化镁纳米粒子已经引起了广泛的研究兴趣。

氧化镁纳米粒子的应用包括但不限于催化剂、传感器、生物医学和能源材料等领域。

在催化剂方面，氧化镁纳米粒子可用于催化氧化反应、脱硝反应和加氢反应等。

在传感器方面，氧化镁纳米粒子可以用于检测气体、液体和生物分子等。

在生物医学方面，氧化镁纳米粒子可以用作药物传递、诊断成像和癌症治疗等。

在能源材料方面，氧化镁纳米粒子可以用于制备高性能电池、燃料电池和太阳能电池等。

尽管氧化镁纳米粒子具有许多潜在的应用前景，但其应用仍存在许多挑战。

其中一个挑战是如何控制其合成方法，以获得单一的粒子尺寸和形状，以及最佳的表面化学性质。

另一个挑战是如何在实际应用中克服氧化镁纳米粒子的聚集和稳定性问题，以保证其性能和稳定性。

因此，需要进一步的研究来解决这些挑战，以实现氧化镁纳米粒子在各种应用中的最佳效果。

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CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第4期·1460·化 工 进展纳米氧化镁抗菌材料的研究进展叶俊伟1，2，杨瑶瑶1，陈弋心1，高梦阳1，柴政泽1，林源1，2，宁桂玲1，2（1大连理工大学化工与环境生命学部，精细化工国家重点实验室，辽宁 大连 116024；2辽宁省硼镁特种功能材料制备与应用技术工程实验室，辽宁 大连 116024）摘要：纳米氧化镁具有毒性低、耐热性高、环境友好、持久和广谱抗菌等优点，可以克服银系抗菌材料的成本高、易变色、稳定性差、生物毒性的问题，也可以弥补光催化类型抗菌材料抗菌效率低和对紫外光依赖的不足，成为当前抗菌材料领域研究热点。

本文从抗菌机理、结构调控和复合材料制备3个方面综述纳米氧化镁抗菌材料的研究进展，介绍活性氧氧化损伤和吸附作用机械损伤两种代表性抗菌机理的研究现状，阐述粒径大小、形貌差异、离子掺杂对氧化镁抑菌活性的影响规律，比较氧化镁-氧化物复合抗菌材料、氧化镁-碳/卤素复合抗菌材料、氧化镁-有机物复合抗菌材料的发展。

分析表明制备高抗菌活性氧化镁抗菌材料的关键是控制其颗粒形貌、粒径及其表面缺陷，并增强其产生活性氧能力和吸附作用。

关键词：氧化镁；纳米粒子；抗菌机理；氧化；复合材料中图分类号：TQ132.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）04–1460–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1214P rogress of nano-magnesium oxides based antimicrobial materialsYE Junwei 1，2，YANG Yaoyao 1，CHEN Yixin 1，GAO Mengyang 1，CHAI Zhengze 1，LIN Yuan 1，2，NINGGuiling 1，2（1 State Key Laboratory of Fine Chemicals ，Faculty of Chemical ，Environmental & Biological Science and Technology ， Dalian University of Technology ，Dalian 116024，Liaoning ，China; 2Engineering Laboratory of Boric and Magnesic Functional Material Preparative and Applied Technology ，Liaoning Province, Dalian 116024，Liaoning ，China ）Abstract ：Nanoscale magnesium oxide （MgO ）antibacterial materials have attached much attention dueto their low toxicity ，high thermal stability ，environmentally-friendly ，permanent and broad-spectrum antibacterial activities. MgO can not only overcome some disadvantages of silver antimicrobial materials such as high cost ，color change ，poor stability ，biological toxicity ，but also increase the efficiency and UV dependent deficiency of catalytic antibacterial materials. In this paper ，the research progress on the antibacterial mechanism ，structure regulation and preparation of the composites of MgO antimicrobial materials was introduced. The generation of reactive oxygen species （ROS ）on MgO and the mechanical damage by adsorption were analyzed. The effects of particle size ，morphologies and different doping metal ions on the antibacterial properties of MgO were discussed. Moreover ，the development prospects of MgO-based composites containing various components were also introduced. The key to prepare magnesium oxides with high antibacterial activity is controlling their morphology ，particle size ，surface defects ，enhancing the generation of ROS and improving their adsorption capacity.Key words ：magnesium oxide ；nanoparticles ；antibacterial mechanism ；oxidation ；composites能材料。

纳米氧化镁制备方法及性质应用冯云会高恩军*（沈阳化工大学配位化学研究室,辽宁省无机分子基化学重点实验室）摘要：纳米氧化镁作为一种重要的无机化工产品，由于其尺寸大小而使它具有优异的性能，因此在各个领域被广泛应用。

该文章对纳米氧化镁的制备方法做了详细的介绍，包括气相法、液相法、和固相法以及物理方法等；阐述了纳米氧化镁的吸附性能、分解性能以及杀菌性能。

关键词：纳米氧化镁;吸附;分解;杀菌随着纳米材料技术的发展，人们的研究范围不再局限于镁合金、镁盐等，而是聚焦于更小尺寸的纳米氧化镁。

于是，纳米氧化镁作为一种新型功能无机材料应运而生。

纳米氧化镁产品为白色粉末、无毒、无味，产品粒径小，一般介于1~100nm，具有较大的比表面积。

由于纳米氧化镁尺寸较小，才使得它具有量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应、表面效应和宏观两字隧道效应等特殊性质，这导致了它具有不同于本体材料的光、电、磁等化学性能[1]，做成涂料可以起到隐身的作用[2]。

另外，研究发现尺寸达到纳米级别的抗菌材料一般具有更强的抗菌活性，而且杀菌效果与纳米粒子的粒径大小，分散程度，比表面积有关，纳米氧化镁能不依赖光照产生抗菌活性[3]。

例如在制备高性能的纳米相氧化铝陶瓷的时候可用纳米氧化镁作为烧结助剂，这样可以在低温的条件下烧结成致密的细晶陶瓷，降低生产成本；以纳米氧化镁和纳米氧化钇或稀土金属氧化物为复合稳定剂烧成及热处理制成的力学性能优良，抗高温老化的部分稳定氧化锆陶瓷可广泛用作高温工程部件及高级耐火材料。

1. 制备纳米氧化镁的物理方法1.1物理方法制备纳米氧化镁常见的物理方法分为三种，即真空蒸发法、溶剂蒸发法、惰性气体蒸发法。

其中溶剂蒸发法可细分为喷雾干燥发、喷雾热解法、冷冻干燥[4]。

基金项目：沈阳市科技基金资助，NO：F16-208-6-00通讯作者：高恩军，男，1962年1月生，理学博士，二级教授，从事化学与材料学领域研究工作，E-mail:enjungao@例如，S.Yatsuya等利用流动液面真空蒸发法制得金属氧化物微粒，这种微粒粒径小，约为20nm，无团聚现象，比表面积大，而且产量高，生产设备简单[5]。