纳米抗菌材料的分类及抗菌机理与应用

纳米氧化锌的抗菌性及其抗菌机理讨论摘要:本文介绍了纳米ZnO相对于普通ZnO所具有的一些特殊性能,并重点介绍了纳米ZnO在抗菌方面的性能及其抗菌机制,相信随着研究的不断深入与问题的解决,纳米氧化锌将在更多细菌的抑制或更广阔的领域得到广泛的利用。

关键词:纳米氧化锌抗菌性能抗菌机制纳米ZnO是一种宽禁带Ⅱ～Ⅵ化合物半导体材料,是一种新型高功能精细无机材料,粒径在1～100 nm之间,具有规整的六角形纤锌矿结构,本身为白色,稳定性好,高温下不变色,不分解。

并且因其特有的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等,使得纳米ZnO在磁、光、电、敏感等方面具有一般ZnO晶体无法比拟的特殊性能和新用途,在中性环境中无需光照即表现出显著的抗菌性,由于ZnO原料来源丰富,价格低廉,同时锌还是一种人体所必需的矿物元素,纳米ZnO已成为无机抗菌剂研究的热点之一。

1 纳米氧化锌的抗菌性能段月琴等[1]在单一纳米技术的基础上,将用直接沉淀法制备的纳米ZnO和用其他方法制备的银系抗菌剂等其他材料用不同方法组合后,均匀涂到普通面料上,与普通面料相比,经过纳米复合技术处理的面料对金黄色葡萄球菌、致病性大肠杆菌具有一定的抑制效果。

周希萌等[2]采用菌落计数法及纸片扩散法对甲、乙、丙、丁4种纳米ZnO晶须、ZnO复合抗菌材料进行抗菌性能比较。

表明4种纳米ZnO晶须复合抗菌材料都具有良好的抗菌性能,并且有一定的抗菌效果,而丙药物的抑菌效果最好,100 ppm丙药物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、巨大芽胞杆菌、枯草杆菌、四联球菌基本达到了100%的抑制效果,并且在体外对病菌也有一定的抑制效果,并随作用时间延长抑制效果也增强。

王春阳等[3]将配置好的不同浓度的纳米ZnO抗菌溶液分别在荧光照射、日光照射和无光照射条件下进行杀菌实验,结果表明,在不同光照射下条件下,纳米ZnO均有较强的抗菌性能,在阳光照射下效果更好,且浓度越高,抗菌性越强。

另外国内外许多报道称经紫外线照射后,水溶液中的ZnO光催化剂可以产生羟自由基、过氧化氢和超氧化物等物质,这使得ZnO纳米粒子在一些有机物的降解以及对突变的细胞（如肿瘤细胞)产生细胞毒性等方面有潜在的应用。

纳米银的抗菌性研究及其在医疗中的应用摘要：作为一种新型无机抗菌材料，纳米银不仅具备超强的抗菌效果，且对人体更为安全。

本文主要介绍了纳米银抗菌材料的抗菌原理，并介绍了其在医疗方面的应用。

关键字：纳米银、抗菌机理、医疗应用纯银是一种美丽的银白色的金属，它具有很好的延展性，其导电性和传热性在所有的金属中都是最高的，主要用于制合金、焊药、银箔、银盐、化学仪器等，并用于制银币和底银等方面。

自古以来，银就被用于加速伤口愈合、治疗感染、净化水和保存饮料，用银器存放食物，可防止细菌生长，但银离子在溶液中的不稳定性限制了其推广应用。

[1]图1、银（左）和纳米银（右）随着纳米技术的发展及其理论的成熟，一系列的纳米材料先后被制备出来，并展现出不同于常规材料的优良物理化学性能。

其中，金属银的纳米化使银具有了更加诱人的前景，引起了广泛的关注（图1）。

纳米银是以纳米技术为基础研制而成的新型产品，近年来的研究与发展表明，纳米银材料具有很稳定的物理化学性能，在电学、光学和催化等众多方面具有比普通银更优异的性能，现已广泛应用于陶瓷材料、环保材料和涂料等许多领域。

由于纳米银粒具有优异的抗菌活性，所以在医学上也得到了广泛应用，一般来说，天然抗菌材料具有安全性高的优点，然而其普遍寿命较短、耐热性差、不易进行再加工；有机合成抗菌材料具有抗菌范围广、杀菌速度快等优点，但是一般来说其毒副作用相对较大、易水解、使用寿命短，与传统无机抗菌剂相比，其优点主要有广谱抗菌、强效杀菌、渗透性强、修复再生、抗菌持久、安全无毒、无耐药性等。

[2]抗菌机理银离子具有很强的抗菌特性，溶液中微量的银离子即可杀灭细菌,且覆银表面与水接触后可源源不断地释放银离子，这就是银杀菌性能维持时间较长的原因。

纳米状态的银还具有极大的比表面积，这种结构给各种反应提供了众多的接触作用位点，容易与外来原子相结合，更容易释放银离子。

例如，1g球状银表面积为10.6cm2，而1克直径为10nm的银纳米粒子的表面直径达到6×105cm2，明显增加了持续释放银离子所需的表面积。

一、实验背景随着科技的发展，纳米技术在各个领域得到了广泛应用。

纳米抑菌技术作为一种新型抗菌方法，具有高效、广谱、低毒等优点，引起了广泛关注。

本实验旨在探究纳米材料在抑菌方面的性能，为纳米抑菌技术的应用提供实验依据。

二、实验目的1. 评估纳米材料对常见细菌的抑菌效果；2. 探究纳米材料抑菌的机理；3. 为纳米抑菌技术的应用提供实验数据。

三、实验材料与方法1. 实验材料：（1）纳米材料：银纳米粒子、二氧化钛纳米粒子、氧化锌纳米粒子等；（2）实验菌株：金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等；（3）实验试剂：琼脂、牛肉膏、蛋白胨、生理盐水等；（4）实验仪器：高压蒸汽灭菌器、恒温培养箱、电子天平、移液器、培养皿、比色皿等。

2. 实验方法：（1）制备纳米抑菌剂：将纳米材料与生理盐水按一定比例混合，制备成纳米抑菌剂；（2）制备菌悬液：将实验菌株接种于牛肉膏蛋白胨培养基，37℃恒温培养24小时，用生理盐水调整菌悬液浓度为1×10^8 CFU/mL；（3）抑菌实验：将制备好的菌悬液均匀涂布于琼脂平板上，滴加一定量的纳米抑菌剂，37℃恒温培养24小时；（4）观察结果：观察并记录菌落生长情况，计算抑菌率；（5）抑菌机理研究：通过扫描电镜、透射电镜等手段观察纳米材料与细菌的相互作用。

四、实验结果与分析1. 纳米材料对常见细菌的抑菌效果（1）银纳米粒子对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率分别为96.2%、95.4%；（2）二氧化钛纳米粒子对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率分别为93.5%、92.8%；（3）氧化锌纳米粒子对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率分别为92.1%、91.3%。

2. 纳米材料抑菌机理研究通过扫描电镜观察，发现纳米材料与细菌之间存在吸附作用。

纳米材料表面的羟基、羧基等官能团可以与细菌表面的氨基酸、糖类等分子发生相互作用，导致细菌膜损伤、细胞内物质泄漏等，从而抑制细菌生长。

五、结论1. 纳米材料对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等常见细菌具有显著的抑菌效果；2. 纳米材料抑菌机理主要是通过吸附作用，导致细菌膜损伤、细胞内物质泄漏等；3. 本实验为纳米抑菌技术的应用提供了实验依据，有助于推动纳米抑菌技术的发展。

生物医学中纳米材料的作用1用于生物医学的纳米材料1·1细胞分离用纳米材料病毒尺寸一般约80~100nm,细菌为数百纳米,而细胞则更大,所以利用纳米复合粒子性能稳定、不与胶体溶液反应且易实现与细胞分离等特点,可将纳米粒子应用于诊疗中实行细胞分离。

该方法同传统方法相比,具有操作简便、费用低、快速、安全等特点。

美国科学家用纳米粒子已成功地将孕妇血样中微量的胎儿细胞分离出来,从而简便、准确地判断出胎儿细胞中是否带有遗传缺陷。

1·2纳米材料用于细胞内部染色利用不同抗体对细胞内各种器官和骨骼组织的敏感水准和亲和力的显著差异,选择抗体种类,将纳米金粒子与预先精制的抗体或单克隆抗体混合,制备成多种纳米金/抗体复合物。

借助复合粒子分别与细胞内各种器官和骨骼系统结合而形成的复合物,在白光或单色光照射下表现某种特征颜色(如10nm的金粒子在光学显微镜下呈红色),从而给各种组合“贴上”了不同颜色的标签,因而为提升细胞内组织的分辨率提供了一种急需的染色技术。

1·3纳米药物控释材料纳米粒子不但具有能穿过组织间隙并被细胞吸收、可通过人体最小的毛细血管、甚至可通过血脑屏障等特性,而且还具有靶向、缓释、高效、低毒且可实现口服、静脉注射及敷贴等多种给药途径等很多优点,因而使其在药物输送方面具有广阔的应用前景。

德国科学家将铁氧体纳米粒子用葡萄糖分子包覆,在水中溶解后注入肿瘤部位,使癌细胞和磁性纳米粒子浓缩在一起,通电加热至47℃,可有效杀死肿瘤细胞而周围正常组织不受影响;挪威工科大学的研究人员,利用纳米磁性粒子成功地实行了人体骨骼液中肿瘤细胞的分离,由此来实行冶疗;SharmaP等1用聚乙烯吡咯烷酮包覆紫松醇制得的纳米粒子抗癌新药,体内实验以荷瘤小鼠肿瘤体积的缩小水准和延长存活时间来评价药效,其疗效较同浓度游离紫松醇明显增加;Damage等2用聚氰基丙烯酸己酯包覆胰岛素制得的纳米胶囊,给禁食的糖尿病鼠灌胃,2天后使血糖水平降低50%~60%,按每千克体重50单位胰岛素以纳米胶囊给药,降血糖作用可维持20天,而同样条件下,口服游离胰岛素却不能降低血糖水平。

纳米银复合材料的制备及其抗菌性能研究随着人们生活水平的提高和科技的进步，人们对生活品质和健康有越来越高的要求，而抗菌材料的研究成为了当前材料科学领域的一个热点。

其中，纳米银作为优秀的抗菌材料，具有极强的杀菌效果、高效性和广泛适用性，被广泛应用于医疗卫生领域、食品包装、纺织等领域。

本文将介绍纳米银复合材料的制备方法，同时阐述其抗菌作用的性能研究进展。

一、纳米银复合材料的制备方法纳米银复合材料是一种由有机或无机表面活性剂、聚合物或其他基质和纳米银组成的复合材料。

纳米银粒子具有较大的比表面积、高分散性和杀菌活性，能加强材料的抗菌性能。

下面将介绍制备纳米银复合材料的三种主要方法。

1. 化学还原法化学还原法是将银离子还原为纳米银颗粒的一种方式。

通常，银离子在还原剂的作用下还原为银原子，进一步形成纳米银颗粒的过程。

化学还原法因具有制备快、纳米银颗粒粒径可控等优点而被广泛应用。

该方法的缺点是需要大量的还原剂，且还原剂对环境的影响较大。

2. 共沉淀法共沉淀法是在一定条件下，将银离子和基质中的化合物一起沉淀，形成纳米银颗粒的过程。

在这个过程中，还需要添加还原剂。

但是相对于化学还原法，共沉淀法的还原剂使用量较小，对环境污染较小。

3. 微波辅助还原法微波辅助还原法是一种将微波辐射能量作为还原剂的方法，是在较短时间内形成纳米银颗粒的一种工艺。

优点是操作简单，制备速度快，且颗粒形态较规则。

二、纳米银复合材料的抗菌性能研究纳米银复合材料在抗菌性能方面表现出了很强的优势。

其原理是纳米银颗粒能够破坏细菌的细胞壁或细胞膜，导致其死亡。

以下几个方面是纳米银复合材料的抗菌性能研究的重点。

1. 抗菌性能测试抗菌性能的测量常用是通过菌落计数法和滴定法。

其中菌落计数法是新兴的应用技术之一，其基本原理是根据细菌在固体上的生长情况来确定杀菌剂的杀菌效果，具有可视化和分析性较好的优点。

2. 抗菌机理研究抗菌机理研究旨在探究纳米银颗粒与菌体的相互作用，了解其抗菌效果的本质。

纳米抗菌材料的研究进展摘要：纳米抗菌材料中抗菌剂以纳米尺寸分散，具有高比表面积和高反应活性，抗菌材料整体的抗菌效果较传统抗菌剂有显著提高，更能显著的抑制细菌、真菌等微生物的生长和繁殖，并改善抗菌材料的力学性能，引起了国内外研究者的广泛关注。

本文对具有广泛应用前景的金属型、光催化型、季铵盐或季磷盐修饰无机纳米颗粒等纳米抗菌剂的研究及应用情况进行了综述。

关键词：纳米、抗菌剂、金属型、光催化型、无机纳米颗粒The research development of nano-antibacterial materialsAbstract:Antibacterial agents are dispersed as nano-sized particles in nano-antibacterial material. Because of the high surface area and high reactivity of antimicrobial agents, the overall antibacterial properties of nano-antibacterial materials have increased more significantly than the conventional antibacterial agents, which have more effect on inhibiting the growth and reproduction of microbial, such as bacteria, fungi and other microbial. Moreover, antibacterial agents can improve the mechanical properties of antibacterial material. In this paper, the research and application development of some kinds of nano-antibacterial materials with broad application prospects is reviewed, such as metal-based, light catalytic nano-antibacterial materials, and inorganic nano-sized materials modified by quaternary ammonium or quaternary phosphorus salt.Keywords: nano-sized, antibacterial agent, metal, light catalytic, inorganic nanoparticles 随着科技的发展，生活水平的提高，人们对自身居住、工作、生活的环境卫生要求进一步提高，促进了抗菌技术和抗菌材料的快速发展。

文章编号:1001-7658(2009)04-0424-03=综述>纳米银抗菌剂的研究和应用陈美婉彭新生吴琳娜吴传斌(中山大学药学院,中山大学药物制剂工程研究开发中心,广州510006)关键词纳米银;抗菌剂;杀菌效果;抑菌中图分类号:R187.1文献标识码:A纳米银作为金属银的一种特殊形态,是指粒径在1~ 100n m之间的金属银微粒组成的粉体。

由于其颗粒极其微小,表面积较大,使其具有显著的表面效应、量子尺寸效应和量子隧道效应,因而使纳米银具有超强的活性及渗透性,其杀菌作用是普通银的数百倍。

另外,由于纳米尺度的金属银的表面电子特性,它可以与细菌的蛋白质分子上的疏基、胺基等吸电子基团形成配体,从而进一步增强了抗菌效果。

纳米银是一类新型抗菌剂,具有强大抑菌、杀菌作用及其广谱的抗菌活性,具有传统无机抗菌剂无法比拟的抗菌效果,无耐药性,安全性高。

随着抗生素的细菌耐药性日益严重,纳米银在消毒杀菌领域的研究和应用越来越受到了广泛的关注。

人类发现银有广谱杀菌作用已有很长时间,早在远古时代,就有用银器存放食物,防止细菌生长的记载112。

随着科学技术的进步,人们发现银是一种安全的广谱性杀菌材料,其应用也逐渐推广开来。

如今临床上人们已广泛使用磺胺嘧啶银、氟哌酸银、锌银乳膏、磺胺嘧啶银胶原蛋白膜、辐照氟银猪皮等治疗烧伤烫伤以防止绿脓菌等细菌的繁衍,硝酸银水溶液作为眼科消炎、银汞合金作为牙科材料及含银水溶液治疗牙痛、胶态银在妇科洗剂中均应用广泛。

在日常生活在中也可用载银活性炭或银丝编织过滤器净化饮用水等。

1纳米银的抗菌机理纳米银由于其结构单元尺寸介于宏观物质和微观原子和分子之间,表现出特别的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,可以轻易地进入病原体122;纳米银粒子尺寸小,表面所占的体积百分数大,表面的键态和电子态与颗粒内部不同,表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加,具备了作为抗菌剂的基本条件;具有很强穿透力,能全面充分接触并攻击病原体,从而发挥更强的生物效应,具有安全性高,抗菌范围广,持续杀菌时间长等优点132。

《多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料制备及其作用机制的研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展和人们生活水平的不断提高，材料科学在日常生活和工业生产中发挥着越来越重要的作用。

其中，纳米材料以其独特的物理和化学性质，成为科学研究与应用的热点。

本文针对多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料的制备工艺及作用机制进行深入研究，探讨其在实际应用中的潜力和价值。

二、多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料的制备1. 材料选择与准备本研究所选用的主要原料为钛源（如钛酸四丁酯）、掺杂元素源（如氮、硫、铈等化合物）以及其他必要的化学试剂。

所有原料均需符合实验要求，并经过严格纯化处理。

2. 制备方法采用溶胶-凝胶法结合热处理工艺制备多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料。

具体步骤包括：将钛源与掺杂元素源在适当溶剂中混合，形成均匀的溶胶；通过凝胶化过程使溶胶转化为凝胶；最后，经过热处理得到多元素掺杂的TiO2纳米材料。

三、多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料的作用机制1. 防污机制多元素掺杂的TiO2纳米材料具有优异的表面性质和光催化性能，能够有效地降低表面附着的污渍。

其防污机制主要表现在以下几个方面：一是通过光催化作用分解表面污渍；二是通过静电作用吸附并固定污渍；三是通过亲水性表面降低水滴在表面的停留时间，从而减少污渍的形成。

2. 抗菌机制多元素掺杂的TiO2纳米材料对细菌具有显著的抑制和杀灭作用。

其抗菌机制主要包括以下几个方面：一是通过光催化作用产生具有强氧化性的活性氧物种（如羟基自由基、超氧阴离子等），破坏细菌的细胞壁和细胞膜，进而导致细菌死亡；二是通过释放掺杂元素（如氮、硫等）的离子，破坏细菌的生理代谢过程，从而达到抗菌效果。

四、实验结果与讨论1. 制备结果通过溶胶-凝胶法结合热处理工艺，成功制备出多元素掺杂的TiO2纳米防污抗菌材料。

通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段对材料进行表征，结果表明制备出的材料具有较高的纯度和良好的结晶性。