納米銀抗菌劑性能評(píng)價(jià)和應(yīng)用現(xiàn)狀綜述

張然 （安徽新華學(xué)院藥學(xué)院，安徽 合肥230088）

吳安琪 （合肥杰事杰新材料股份有限公司，安徽 合肥230601）

施伶俐 （安徽新華學(xué)院藥學(xué)院，安徽 合肥230088）

納米銀作為一種普通無機(jī)抗菌劑添加應(yīng)用于塑料制品中形成納米銀塑料，使塑料具有抗菌和殺菌的能力，可以避免由于使用塑料制品而引起的交叉感染，對(duì)保障人類身體健康和提高生活品質(zhì)有著十分重要的意義。由于納米銀具有其他無機(jī)類抗菌劑無法比擬的優(yōu)良抗菌效果及安全性，因而是一種具有長(zhǎng)效性和耐候性的抗菌劑。下面，筆者對(duì)納米銀抗菌劑的研究和應(yīng)用情況進(jìn)行綜述。

1 納米銀抗菌劑簡(jiǎn)介

1．1 納米銀抗菌劑的定義

納米銀是以納米技術(shù)為基礎(chǔ)而研制的新型抗菌材料，是粒徑在1～100nm 的金屬銀微粒組成的粉體。因其粒徑超細(xì)，表面積大，所以具有明顯的表面效應(yīng)，殺菌作用是普通銀的數(shù)百倍。由于納米尺度金屬銀的表面電子特性，可以與細(xì)菌內(nèi)部的吸電子基團(tuán)結(jié)合形成配體，進(jìn)一步增強(qiáng)了抗菌效果［1］。

1．2 納米銀抗菌劑的抗菌機(jī)理

納米銀由于特殊的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀的量子隧道效應(yīng)，可以輕易地進(jìn)入病原體，且納米銀具有粒徑尺寸小、表面積大等特點(diǎn)，使得其表面活性增強(qiáng)，同時(shí)具有很強(qiáng)的穿透力［2］。

納米銀抗菌劑的抗菌作用主要包括3個(gè)環(huán)節(jié)［3，4］：抗菌劑與致病細(xì)菌代謝酶中的巰基結(jié)合，使代謝酶失去活性；抗菌劑與暴露的細(xì)菌的細(xì)胞壁發(fā)生肽聚糖反應(yīng)之后形成可逆復(fù)合物，該復(fù)合物阻礙了細(xì)菌將氧氣和能量運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部；抗菌劑與致病菌的DNA 結(jié)合，導(dǎo)致DNA 的結(jié)構(gòu)變性，最終抑制DNA 復(fù)制。

1．3 納米銀抗菌劑的抗菌優(yōu)越性

一般來說，有機(jī)抗菌劑具有抗菌范圍廣抗菌劑數(shù)量較多、殺菌速度快等特點(diǎn)，但是使用有機(jī)抗菌劑的毒副作用相對(duì)較大，使用壽命短且有機(jī)抗菌劑容易水解。天然抗菌劑大多都是安全性高的材料，但天然抗菌劑的使用壽命普遍短，耐熱性差，不易進(jìn)行再加工處理。納米銀作為一種典型的納米金屬抗菌材料，抗菌能力是普通銀的數(shù)百倍，尤其對(duì)于致病的球菌、桿菌和絲菌的殺滅作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的銀離子殺菌劑。由于納米銀抗菌劑的抗菌能力優(yōu)異，且具有廣譜抗菌性、安全性高和持續(xù)性好等特點(diǎn)，因而引起了廣大研究者的關(guān)注。

2 納米銀抗菌劑的制備方法

納米銀抗菌劑的制備方法一般分為2種，即直接制備法和間接制備法。

2．1 直接制備法

直接制備法指直接從簡(jiǎn)單的金屬銀單質(zhì)制備納米銀顆粒，可以分為真空氣體冷凝法、激光高溫燃燒法、濺射法和機(jī)械研磨法等［5］。直接制備法可制備大量的納米銀顆粒，且納米銀顆粒純度比較高，但是這些制備方法需要在低壓惰性氣體及非常專業(yè)的設(shè)備的條件下完成，而且原料的成本價(jià)格高。

2．2 間接制備法

間接法又稱為還原法，即將銀離子通過還原得到納米銀顆粒，根據(jù)還原方法、還原劑及原理的不同，可以分為物理法、化學(xué)法和生物法。

1）物理法 該方法是通過物理方式制得納米銀顆粒，雜質(zhì)少，質(zhì)量好，但是對(duì)生產(chǎn)儀器設(shè)備的要求高，生產(chǎn)成本高，很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。主要有光量子還原法、激光高溫燃燒法、高壓磁控濺射法和聲致法等。

2）化學(xué)法 使用化學(xué)法合成的納米銀主要運(yùn)用于對(duì)納米銀性能要求較高的電學(xué)、光學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，其關(guān)鍵在于如何控制納米銀顆粒粒徑，粒度分布及顆粒晶形結(jié)構(gòu)［6］?；瘜W(xué)方法主要包括電化學(xué)還原法、光化學(xué)還原法和液相化學(xué)還原法等。

3）生物法 生物法是指利用微生物體系制備納米銀顆粒，大致分為酶催化法和非酶還原法。該方法制備的納米銀顆粒具有很好的敏感性，對(duì)金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸桿菌都有很好的抑菌作用［7］。生物法所需的原料來源廣，原料易得且價(jià)格低廉，綠色環(huán)保，反應(yīng)所需的條件溫和，但是該方法還原能力弱，引入細(xì)菌導(dǎo)致純度不高，所以尋找更加高效的還原劑是重要的突破點(diǎn)。

3 納米銀抗菌劑的性能評(píng)價(jià)

納米銀作為一種新型的塑料抗菌劑，其抗菌性能是人們十分關(guān)注的問題，其抗菌劑性能評(píng)價(jià)包括5個(gè)方面，即抗菌能力、細(xì)菌的耐藥性、耐光性、耐熱性和緩釋性能。

3．1 抗菌能力

抗菌能力主要由最小殺菌質(zhì)量濃度 （MBC）、最低抗菌質(zhì)量濃度 （MIC）及殺菌率3個(gè)指標(biāo)決定。MBC是指導(dǎo)致細(xì)菌死亡的抗菌劑的最小質(zhì)量濃度，濃度越小，說明抗菌劑的殺菌效果越好。MIC 是指細(xì)菌終止分裂增殖的最低抗菌劑質(zhì)量濃度，濃度越低，說明抗菌劑的抗菌能力越強(qiáng)。殺菌率是指在給定的時(shí)間內(nèi)，一定濃度的抗菌劑在一定濃度的菌液中的殺菌數(shù)量，由此評(píng)價(jià)抗菌能力。試驗(yàn)表明，納米銀抗菌劑具有廣譜的抗菌特點(diǎn)，對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌和革蘭氏陰性菌等多種細(xì)菌具有優(yōu)異的抗菌能力［8］。

3．2 細(xì)菌的耐藥性

要求納米銀抗菌劑能夠反復(fù)多次地殺滅同一種細(xì)菌，即細(xì)菌不產(chǎn)生耐藥性。一般用容易獲得耐藥性的金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌等作為試驗(yàn)菌種，反復(fù)測(cè)定其最低抗菌劑質(zhì)量濃度 （MIC），最終該值無明顯提高，表明細(xì)菌不產(chǎn)生耐藥性［9］。

3．3 耐光性

銀離子在光照條件下容易被還原變成銀單質(zhì)，不僅抗菌效果減弱，同時(shí)棕色的氧化銀也會(huì)影響塑料制品的顏色外觀，而納米銀抗菌劑可以解決上述問題，表明其具備一定的耐光性。

3．4 耐熱性

納米銀具有耐高溫的性質(zhì)，符合塑料制品加工過程中的加工的溫度要求，熱分析 （TG－DTA，空氣氣氛，5℃／rain）結(jié)果表明，加熱過程不產(chǎn)生水分等揮發(fā)物，無熱失重，耐熱性優(yōu)異［10，11］。

3．5 緩釋性能

緩釋性能主要通過不同時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量的抗菌劑在水中釋放的抗菌離子數(shù)量來表示，且要求抗菌離子的析出速度達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。納米銀抗菌劑中抗菌離子能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)均勻釋放，遇到水時(shí)分散性好，不團(tuán)聚，可保持較長(zhǎng)的抗菌能力，說明抑菌效果徹底。

4 納米銀抗菌劑在塑料領(lǐng)域的應(yīng)用

4．1 增韌增強(qiáng)作用

目前有多種方法來提高塑料的增韌增強(qiáng)作用，添加傳統(tǒng)的普通無機(jī)抗菌劑雖然可以提高剛性和耐熱性，但往往使得塑料韌性下降。近幾年來，納米技術(shù)的出現(xiàn)給塑料改性方面提供了更多的有益信息。由于納米銀離子粒徑小，表面積大，表面活性中心多，可以與塑料基體緊密結(jié)合，且粒子不容易與基體脫離，能夠抵抗外界的壓力，因而達(dá)到了增韌增強(qiáng)的效果［12］。

4．2 抗老化性

塑料的抗老化性能較差，在280～400nm 的紫外線作用下會(huì)發(fā)生老化。由于納米銀離子的小尺寸效應(yīng)，其表面微孔可以吸收紫外線，因而添加納米銀抗菌劑的抗菌塑料，可以在一定程度上通過反射紫外線來獲得抗老化的效果［13，14］。

4．3 功能化

在塑料中添加普通抗菌劑 （如有機(jī)抗菌劑、無機(jī)抗菌劑）后的抗菌效果并不是很明顯，而在塑料中添加納米銀抗菌劑，可以使塑料制品具有持久的抗菌性能。需要指出的是，含有納米銀抗菌劑的塑料制品不僅具有抗菌能力，還具有很好的防垢能力，這樣可以充分保證塑料制品的清潔度。

4．4 通用塑料的工程化

通用塑料具有應(yīng)用廣、產(chǎn)量大和價(jià)格低等特點(diǎn)，在通用塑料中加入納米銀后可以達(dá)到工程塑料的標(biāo)準(zhǔn)，這樣能夠降低生產(chǎn)成本，從而可以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 納米銀抗菌劑的發(fā)展前景及展望

塑料制品加工過程中會(huì)經(jīng)過高溫加工處理，所以要求作為塑料添加劑的抗菌劑必須具有良好的耐熱性，納米銀以特有的結(jié)構(gòu)效應(yīng)及作為普通無機(jī)抗菌劑的特點(diǎn)，成為塑料用抗菌劑的首選，其應(yīng)用前景廣泛。此外，納米銀作為一種新興納米材料，在生物領(lǐng)域表現(xiàn)出多方面的特性，所以在臨床疾病的治療和預(yù)防上具有重要意義。由于納米銀既具有小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、表面積效應(yīng)等特征，又具有抗菌劑的安全性高、耐熱性能好、抗菌范圍廣和持續(xù)殺菌時(shí)效長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，因而在有關(guān)涉及醫(yī)療器械及生活用品的塑料制品中得到廣泛應(yīng)用。但是目前還存在一些問題，如制備納米銀抗菌劑的機(jī)械設(shè)備還需改造、如何完善納米抗菌材料、怎樣使得納米銀粒子達(dá)到納米級(jí)別的分散等，這些都需要進(jìn)一步研究。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)納米銀抗菌劑的研究將會(huì)不斷深入，從而研制出更多納米銀系列抗菌材料，并盡可能降低制備成本，最終造福于社會(huì)。

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