新型抗感染創(chuàng)面修復(fù)材料：納米銀

李宇飛 張文俊 章建林 綜述 趙建寧 審校

自古以來(lái)，各種形式的銀被應(yīng)用于創(chuàng)面細(xì)菌感染的治療，但隨著抗生素的出現(xiàn)，其應(yīng)用顯著下降。由于復(fù)雜病原菌所致的感染性疾病增多，以及抗生素耐藥的發(fā)生，研究人員正在尋找新的抗菌制劑。目前，納米材料因其高表面積/體積比，以及獨(dú)特的理化特性已成為新的抗菌制劑[1]。近年來(lái)，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，銀離子的尺寸可調(diào)節(jié)到納米級(jí)，使其化學(xué)、物理及光學(xué)性質(zhì)有了極大的改變。納米級(jí)的金屬銀是一種潛在的抗菌劑，有望廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，包括銀為基礎(chǔ)的輔料、藥用銀涂層設(shè)備，如納米凝膠、納米洗劑等。

1 概述

以制造納米級(jí)新材料為目的的科學(xué)和技術(shù)應(yīng)用使得納米技術(shù)有了飛速的發(fā)展?！凹{米技術(shù)”最早于1974年由東京理科大學(xué)的Taniguchi提出，用以描述納米級(jí)材料制造的精度[2]。

生物納米技術(shù)整合了生物技術(shù)和納米技術(shù)，用于發(fā)展納米材料的生物合成和環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用。納米粒子是指尺寸范圍在1～100 nm的原子簇?！凹{米”是一個(gè)希臘單詞，意指非常的小。納米顆粒因其獨(dú)特的化學(xué)、光學(xué)和機(jī)械屬性，在21世紀(jì)發(fā)展迅速。金屬納米顆粒由于較大的表面積與體積比，顯示出了卓越的抗菌活性，尤其對(duì)金屬微粒耐藥的微生物、抗生素及耐藥菌株顯示出獨(dú)特的抗菌能力，使其越來(lái)越受到研究者的重視[3]。

不同的納米材料，如銅、鋅、鈦、鎂、金和銀等，均已成功合成[4]。但與其他納米材料相比，銀納米顆粒在抗細(xì)菌、病毒及原核生物效果方面具有極佳的療效。然而，納米銀顆粒作為藥用消毒劑存在一些危險(xiǎn)性，如暴露在銀環(huán)境下可導(dǎo)致銀中毒，并對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞存在毒性。

目前研究顯示，采用銀離子或金屬銀以及納米銀顆粒，可用于治療燒傷，以及制成牙科材料、不銹鋼材料涂層、紡織面料、防曬乳液等[5]。

銀用于治療燒傷和慢性傷口已有數(shù)百年歷史。最早在公元前1000年，銀就被用于飲用水的處理[6]。硝酸銀是以固體形式被應(yīng)用的。1770年，硝酸銀開(kāi)始用于治療性病、唾液腺瘺、肛周膿腫以及骨膿腫。19世紀(jì)，硝酸銀用于去除肉芽組織，并促進(jìn)上皮細(xì)胞再生，使創(chuàng)面得以愈合。不同濃度的硝酸銀可用于燒傷早期的治療。1881年，Crede等使用硝酸銀滴眼液治愈了新生兒眼炎。Crede設(shè)計(jì)了銀浸漬敷料用于植皮治療。20世紀(jì)40年代，青霉素誕生后，銀在細(xì)菌感染治療中的應(yīng)用大大降低[7]。20世紀(jì)60年代，Moyer采用0.5%硝酸銀用于燒傷的治療，使得銀再次得到應(yīng)用。該方法不會(huì)影響表皮細(xì)胞的增殖，同時(shí)具有抗金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、大腸桿菌等的作用。1968年，硝酸銀聯(lián)合磺胺合成了磺胺嘧啶銀乳膏，可作為一種廣譜抗菌劑，并被用于燒傷的治療?；前粪奏ゃy對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、克雷伯菌和假單胞菌等均具有較好的抗菌作用，并且還具有一定的抗真菌和抗病毒活性。近年來(lái)，由于抗生素耐藥菌的出現(xiàn)，以及臨床上抗生素使用的局限性，使得含有銀的傷口敷料重新得到應(yīng)用[7-8]。

2 作用機(jī)制

銀對(duì)微生物的確切作用機(jī)制目前尚不完全明了，但研究發(fā)現(xiàn)，銀可使細(xì)菌細(xì)胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

2.1 銀的作用機(jī)制

細(xì)菌細(xì)胞呼吸酶研究的發(fā)現(xiàn)提示，銀的作用機(jī)制與銀和巰基化合物的相互作用聯(lián)系在了一起。銀可與細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜相結(jié)合，參與抑制呼吸過(guò)程。大腸桿菌中，銀通過(guò)抑制磷的吸收，釋放磷、甘露醇、琥珀酸鹽、脯氨酸及谷氨酸而發(fā)揮作用。

2.2 銀離子的作用機(jī)制

銀離子的抗菌作用機(jī)制尚不明確，但是可以通過(guò)觀察細(xì)菌結(jié)構(gòu)和形態(tài)學(xué)的變化，來(lái)研究銀離子的作用機(jī)制。當(dāng)DNA分子處于放松狀態(tài)時(shí)，DNA的復(fù)制能夠有效進(jìn)行；但是當(dāng)DNA處于凝集形式時(shí)，就失去了復(fù)制能力。因此，當(dāng)銀離子滲透進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)后，DNA分子變?yōu)槟问?，并使其?fù)制能力喪失，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞的死亡。此外，已有研究報(bào)道稱，重金屬通過(guò)與巰基黏附，與蛋白起反應(yīng)，進(jìn)而使蛋白滅活。

銀離子在銀沸石的抗菌活性中起關(guān)鍵作用。Matsumura等曾報(bào)道，銀沸石的作用可能是由于細(xì)菌細(xì)胞攝取了銀離子，使銀沸石與細(xì)菌接觸，抑制細(xì)胞功能，使細(xì)胞被破壞；其次，銀沸石可以通過(guò)產(chǎn)生活性氧分子，抑制呼吸作用。

2.3 納米銀粒子的作用機(jī)制

納米銀粒子的抗菌性能要優(yōu)于其他形式的銀，主要是因其具有極大的表面積，使之能夠更好地與微生物接觸。納米粒子能夠附著于細(xì)胞膜，也能夠滲透入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)。細(xì)菌細(xì)胞膜具有含硫蛋白，而納米銀粒子能夠與細(xì)胞內(nèi)的這些蛋白相互作用，同時(shí)也能夠與含磷化合物相互作用，如DNA。當(dāng)納米銀粒子進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞后，可在細(xì)菌的中心形成一個(gè)低分子量區(qū)域，細(xì)菌向該區(qū)域聚集，使DNA免受銀離子損害。納米銀粒子可有效導(dǎo)致細(xì)胞的死亡。納米銀粒子也可向細(xì)菌細(xì)胞中釋放銀離子，增強(qiáng)殺菌活性[1，9]。

3 應(yīng)用

銀以金屬納米形式存在，具有較強(qiáng)的抗菌性能。因此，納米銀粒子已在不同的領(lǐng)域得到廣泛使用。納米銀粒子可用于水的過(guò)濾[10]。Fe3O4附著納米銀粒子可用于水處理，并可通過(guò)磁場(chǎng)清除，以避免對(duì)環(huán)境造成污染?；前粪奏ゃy能夠緩慢而穩(wěn)定地與血清及其他體液反應(yīng)，可使燒傷創(chuàng)面獲得較好愈合。納米銀敷料、藥膏及凝膠可減少慢性傷口的細(xì)菌感染[11－12]。含納米銀粒子的聚醋酸乙烯納米纖維作為創(chuàng)面敷料已顯示出了卓越的抗菌性能[13]。報(bào)道稱，在動(dòng)物模型研究中，納米銀粒子顯示出了較好的創(chuàng)面愈合性能，使創(chuàng)面更為美觀。

銀浸漬醫(yī)用設(shè)備如外科口罩及可植入性醫(yī)療設(shè)備等，均顯示出了良好的抗菌效應(yīng)。納米銀粒子浸漬的優(yōu)點(diǎn)在于能夠持續(xù)釋放銀離子，并可通過(guò)內(nèi)外兩個(gè)涂層來(lái)提高其抗菌效果。環(huán)保型抗菌納米涂料也已得到開(kāi)發(fā)[12]。銀沸石被應(yīng)用于食品的保存、消毒以及產(chǎn)品的凈化。

4 展望

總而言之，在各種不同的抗菌劑研究中，銀是被廣泛研究的。銀離子、銀復(fù)合物及納米銀粒子的抗細(xì)菌、抗真菌和抗病毒性能也進(jìn)行了廣泛而深入的研究。在分鐘濃度情況下，銀對(duì)人體是無(wú)毒的。與其他抗生素相比，微生物似乎對(duì)銀不會(huì)產(chǎn)生耐受性，而且銀具有廣譜抗菌作用。

納米銀粒子因其獨(dú)特的理化特性，可作為新型抗菌劑的良好選擇。此外，納米銀粒子以不同形式得到廣泛應(yīng)用，例如創(chuàng)面敷料、醫(yī)療設(shè)備的涂層、納米銀浸漬織物等。納米銀粒子治療燒傷創(chuàng)面可獲得良好的外觀效果，促進(jìn)瘢痕組織愈合。

納米銀粒子的發(fā)展及其作為抗菌劑的使用中，尚有一些問(wèn)題亟待解決，例如納米銀與細(xì)菌細(xì)胞的確切作用機(jī)制，納米粒子的表面積是如何影響其抗菌活性的，如何使用動(dòng)物模型更好地研究銀敷料的抗菌效果，以及如何明確各種銀敷料的毒性情況等[14]，都需進(jìn)行更為深入的研究。另外，還需要進(jìn)一步研究觀察其毒性情況。

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