納米氧化鋅的抗菌性及其抗菌機(jī)理討論

孟華

摘 要：本文介紹了納米ZnO相對于普通ZnO所具有的一些特殊性能，并重點(diǎn)介紹了納米ZnO在抗菌方面的性能及其抗菌機(jī)制，相信隨著研究的不斷深入與問題的解決，納米氧化鋅將在更多細(xì)菌的抑制或更廣闊的領(lǐng)域得到廣泛的利用。

關(guān)鍵詞：納米氧化鋅 抗菌性能 抗菌機(jī)制

中圖分類號：TQ325 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0087-01

納米ZnO是一種寬禁帶Ⅱ～Ⅵ化合物半導(dǎo)體材料，是一種新型高功能精細(xì)無機(jī)材料，粒徑在1～100 nm之間，具有規(guī)整的六角形纖鋅礦結(jié)構(gòu)，本身為白色，穩(wěn)定性好，高溫下不變色，不分解。并且因其特有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等，使得納米ZnO在磁、光、電、敏感等方面具有一般ZnO晶體無法比擬的特殊性能和新用途，在中性環(huán)境中無需光照即表現(xiàn)出顯著的抗菌性，由于ZnO原料來源豐富，價格低廉，同時鋅還是一種人體所必需的礦物元素，納米ZnO已成為無機(jī)抗菌劑研究的熱點(diǎn)之一。

1 納米氧化鋅的抗菌性能

段月琴等[1]在單一納米技術(shù)的基礎(chǔ)上，將用直接沉淀法制備的納米ZnO和用其他方法制備的銀系抗菌劑等其他材料用不同方法組合后，均勻涂到普通面料上，與普通面料相比，經(jīng)過納米復(fù)合技術(shù)處理的面料對金黃色葡萄球菌、致病性大腸桿菌具有一定的抑制效果。周希萌等[2]采用菌落計數(shù)法及紙片擴(kuò)散法對甲、乙、丙、丁4種納米ZnO晶須、ZnO復(fù)合抗菌材料進(jìn)行抗菌性能比較。表明4種納米ZnO晶須復(fù)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，而丙藥物的抑菌效果最好，100 ppm丙藥物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、巨大芽胞桿菌、枯草桿菌、四聯(lián)球菌基本達(dá)到了100%的抑制效果，并且在體外對病菌也有一定的抑制效果，并隨作用時間延長抑制效果也增強(qiáng)。王春陽等[3]將配置好的不同濃度的納米ZnO抗菌溶液分別在熒光照射、日光照射和無光照射條件下進(jìn)行殺菌實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，在不同光照射下條件下，納米ZnO均有較強(qiáng)的抗菌性能，在陽光照射下效果更好，且濃度越高，抗菌性越強(qiáng)。另外國內(nèi)外許多報道稱經(jīng)紫外線照射后，水溶液中的ZnO光催化劑可以產(chǎn)生羥自由基、過氧化氫和超氧化物等物質(zhì)，這使得ZnO納米粒子在一些有機(jī)物的降解以及對突變的細(xì)胞（如腫瘤細(xì)胞）產(chǎn)生細(xì)胞毒性等方面有潛在的應(yīng)用。

2 納米ZnO的抗菌機(jī)制

目前關(guān)于納米氧化鋅抗菌劑的抗菌機(jī)理主要有以下兩種觀點(diǎn)：一種是光催化抗菌機(jī)理；另一種是接觸式殺菌機(jī)理。

2.1 光催化抗菌機(jī)理

由于納米氧化鋅具有較強(qiáng)的光催化能力，經(jīng)紫外照射的納米ZnO具有強(qiáng)大的氧化能力，并能降解多種有機(jī)化合物。光催化抗菌原理認(rèn)為，在紫外光照射下，納米ZnO價帶中的電子會激發(fā)到導(dǎo)帶，形成自由移動的帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴，這種空穴與吸附在材料表面的氧氣、羥基和水等反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根、氧負(fù)離子和過氧化氫等具有還原作用的羥基自由基及活性氧離子?？梢约ぐl(fā)空氣和水中的氧變?yōu)榛钚匝酰钚匝蹙哂袠O強(qiáng)的氧化活性，它們能與多種微生物中的有機(jī)物（例如：羥基等）發(fā)生反應(yīng)，破壞細(xì)菌細(xì)胞的增殖能力，而抑制或殺滅細(xì)菌。同時，納米氧化鋅粒徑越小，越容易使其周圍產(chǎn)生活性氧，而具有較強(qiáng)的抑菌殺菌性能。

2.2 接觸式殺菌機(jī)理

由于納米粒子特有的表面效應(yīng)，容易與所接觸的細(xì)菌產(chǎn)生親和力，而具有殺菌能力。接觸式殺菌機(jī)理也叫金屬離子溶出機(jī)理認(rèn)為：ZnO在含水介質(zhì)中緩慢釋放鋅離子，鋅離子逐漸地游離出來，由于鋅離子的氧化還原性，當(dāng)它和細(xì)菌細(xì)胞膜相結(jié)合時，與其中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，破壞了膜蛋白的結(jié)構(gòu)，使其失去活性，達(dá)到殺菌目的。同時，納米ZnO表面的空穴會產(chǎn)生電子，直接參與反應(yīng)，空穴數(shù)量越多就會產(chǎn)生更多的電子，其殺菌能力就增加。接觸式殺菌機(jī)理，首要條件是鋅離子與細(xì)菌的直接接觸，不需要紫外照射，而且當(dāng)細(xì)菌被殺死后，鋅離子又會從菌體中游離出來，再與其他細(xì)菌接觸，完成新的殺菌任務(wù)，所以顯出很強(qiáng)的殺菌活性。

另外，曲敏麗等[4]利用自制的兩種納米ZnO和普通ZnO對純棉織物進(jìn)行抗菌整理和研究，發(fā)現(xiàn)納米ZnO的抗菌機(jī)制是光催化和金屬離子溶出共同作用的結(jié)果，即納米ZnO的抗菌效果在光照條件下是納米氧化鋅的光催化作用和鋅離子溶出兩種共同作用的結(jié)果，而在無光照條件下時是由于溶出的鋅離子發(fā)生氧化反應(yīng)而產(chǎn)生的抗菌效果。

3 結(jié)語

總之，納米ZnO作為一種新型無機(jī)功能材料，隨著納米技術(shù)的不斷成熟，納米ZnO抗菌劑將由于其熱穩(wěn)定性好、價格低廉、高抗菌性能，將在醫(yī)療保健、食品衛(wèi)生、洗滌劑、化妝品等方面得到廣泛的應(yīng)用。但是對納米ZnO的抗菌性能產(chǎn)生機(jī)理的研究至今仍不成熟，沒有統(tǒng)一的定論，需要人們更加努力在提高納米ZnO的利用率和殺菌率方面的研究。相信隨著研究的不斷深入，納米ZnO將有更多的優(yōu)異性能被發(fā)現(xiàn)，并在細(xì)菌的抑制或更廣闊的領(lǐng)域得到充分的利用，對改善人類生活環(huán)境，減少疾病，提高全民生活質(zhì)量將產(chǎn)生十分重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 段月琴，孫永昌，王玉紅，等.納米復(fù)合抗菌面料的研制及其抗菌性能[J].天津冶金，2005（1）：44-45.

[2] 周希萌，張桂賢，艾鑫，等.納米氧化鋅晶須ZnOw抗菌與抗病毒效果的初步研究[J].上海畜牧獸醫(yī)通訊，2006（2）：16-17.

[3] 王春陽，金瓏.納米ZnO抗菌性能的研究[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，37（1）：39-42.

[4] 曲敏麗，姜萬超.納米氧化鋅抗菌機(jī)理探討[J].印染助劑，2004，21（6）：45-46.