新型納米鉑金消毒液的制備及性能測試

荊 赟 施凱升 談翼辰

（開貝科技（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州 215000）

0 引言

隨著納米科技技術(shù)的不斷發(fā)展，納米金屬的合成制備與開發(fā)研究也在不斷進步。納米金屬材料因其粒徑小、比表面積大而具有一系列優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，對現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。其中，納米鉑金是貴金屬中的佼佼者，納米鉑金穩(wěn)定性好、催化性能強，已經(jīng)在航天航空、工業(yè)催化、美容和化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用中扮演了十分重要的角色[1]。某公司通過多年的研究實驗開發(fā)出一種新型籠狀結(jié)構(gòu)的納米鉑金，用這種新型的籠狀鉑金制備的消毒液抗菌性強、有效時間久、安全性高且應(yīng)用場景廣泛。這也是納米鉑金首次成功運用于消毒衛(wèi)生領(lǐng)域。

1 現(xiàn)有研究成果

消毒是防控疫情和流行病的重要和有效措施，而消毒劑的使用對疫情和流行病的預(yù)防和控制發(fā)揮了巨大的作用。隨著社會的發(fā)展和進步，人們的衛(wèi)生健康意識不斷的提高，抗菌消毒已經(jīng)與生活的方方面面緊密相連。目前，市場上常用的消毒劑產(chǎn)品可以分為化學(xué)合成類和植物源類殺菌劑。植物源類產(chǎn)品的有效成分主要是從植物體內(nèi)提取，具有人體安全性高、綠色環(huán)保的特點，但植物源類普遍都存在抗菌能力弱、穩(wěn)定性差、不易溶解以及價格昂貴等問題，因此并不適合在大規(guī)模防控疫情和防止傳染病傳播的場景中使用[2]。化學(xué)類消毒劑主要有過氧化物類、含氯類、醇類、酚類、醛類消毒劑、含碘類消毒劑、季銨鹽類以及胍類消毒劑等。這些消毒劑通過破壞微生物的膜結(jié)構(gòu)和酶系統(tǒng)來殺滅微生物，它們的殺菌作用強、作用時間快，但是成分不穩(wěn)定，容易在受熱或受光照后分解，并且對人的黏膜和皮膚有一定的刺激。醛類消毒劑的消毒作用強，但對人的皮膚和黏膜有刺激和固化作用，因此一般用于對醫(yī)院醫(yī)療器械的消毒滅菌，不能直接對人、空氣等進行消毒。季銨鹽類和胍類屬于陽離子型消毒劑，這類消毒劑本身帶有正電荷，能夠主動接近吸附帶有負電荷的微生物，包裹微生物使其窒息，并且長鏈基團能夠穿透細胞膜，破壞微生物的結(jié)構(gòu)，從而達到消毒滅菌的作用；但是這類消毒劑無法完全包裹無膜結(jié)構(gòu)的微生物（多為病毒），也就無法對其結(jié)構(gòu)進行破壞，因此這類消毒劑的性能相對較弱。

因此，亟需一種抗菌性能強、安全有效且可以長效抗菌的消毒液產(chǎn)品來滿足人們?nèi)粘５男l(wèi)生消毒需求。某公司在多年的研究探索中，研制了一款籠狀納米鉑金，通過對比測試發(fā)現(xiàn)，這種鉑金具有高效的催化性，能夠通過催化普通的小分子酸達到強大的殺死細菌和滅活病毒的效果，并且成分穩(wěn)定、抗菌作用時間長且安全系數(shù)高，解決了現(xiàn)階段抗菌消毒產(chǎn)品的所有痛點，豐富了抗菌消毒產(chǎn)品的品類。

2 新型納米鉑金消毒液制備方法

2.1 籠狀納米鉑金的制備

將氯鉑酸鹽、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）按1∶15的質(zhì)量比投料，用無水乙醇作為反應(yīng)溶劑，加熱（85 ℃～90 ℃）攪拌使乙醇溶劑回流，整個反應(yīng)在氮氣的保護下進行。反應(yīng)3h～4h后結(jié)束，用特定波長的紫外光照射15 min，持續(xù)攪拌并自然冷卻至室溫，即得到了籠狀納米鉑金[3]。

2.2 納米鉑金消毒液的制備

用500 mL純化水混勻溶解濃度為1 000 ppm的籠狀納米鉑金液5 mL、檸檬酸20 g、酒石酸15 g、蘋果酸10 g以及乳酸10 mL，用碳酸氫鈉將溶液的pH值調(diào)至6.5～7.5，再用純化水定容至1 000 mL，混合均勻，納米鉑金消毒液就配制完成了。納米鉑金消毒液制備所需要的設(shè)備簡單、操作簡易且環(huán)保安全。所用關(guān)鍵原料籠狀納米鉑金為新型結(jié)構(gòu)材料，其空間結(jié)構(gòu)呈籠狀排布。該消毒液不含氯、過氧化物，運用場景廣泛。

3 測試研究

3.1 抗菌性能測試

為了研究納米鉑金消毒液的抗菌性能，公司研究員根據(jù)《消毒技術(shù)規(guī)范》中對細菌、真菌以及中和劑鑒定測試的方法，對消毒液抗菌性能進行了評估[4]。經(jīng)過3次重復(fù)的中和劑鑒定測試試驗，結(jié)果表明將3%吐溫80+0.3%卵磷脂+0.1%硫代硫酸鈉+0.1%甘氨酸的PBS溶液作為中和劑，可以中和納米鉑金消毒液（濃度1∶25）中的殺菌成分，表明該中和劑適用于該試驗樣品對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和白色念珠菌的殺滅試驗，測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 中和劑鑒定測試試驗實驗結(jié)果

經(jīng)過3次重復(fù)殺菌測試試驗表明，納米鉑金消毒液（濃度1∶25）對懸液中的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和白色念珠菌作用 0.5 min、1.0 min和1.5 min后，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的殺滅對數(shù)值均大于5.00，對白色念珠菌的殺滅對數(shù)大于4.00，都符合《消毒技術(shù)規(guī)范》（2002年版）的要求，測試數(shù)據(jù)見表2～表5。

表2 納米鉑金消毒液對大腸桿菌的殺滅效果測試試驗

表3 納米鉑金消毒液對金黃色葡萄球菌的殺滅效果

表4 納米鉑金消毒液對銅綠假單胞菌的殺滅效果測試試驗

表5 納米鉑金消毒液對白色念珠菌的殺滅效果測試試驗

3.2 對脊髓灰質(zhì)炎病毒的殺滅測試

為了研究納米鉑金消毒液對脊髓灰質(zhì)炎病毒的滅活效果，研究員根據(jù)《消毒技術(shù)規(guī)范》采用懸液定量試驗法對脊髓灰質(zhì)炎病毒進行了滅活測試[4]。將納米鉑金消毒液按1∶5進行稀釋，分別作用20 min、40 min以及60 min，測試重復(fù)3次，對脊髓灰質(zhì)炎-I型疫苗株的平均滅活對數(shù)值分別為4.22、5.94和5.94，均符合《消毒技術(shù)規(guī)范》（2002年版）滅活對數(shù)值大于4的要求，測試數(shù)據(jù)見表6。

表6 納米鉑金消毒液對脊髓灰質(zhì)炎病毒的滅活效果測試試驗

3.3 皮膚刺激安全測試

為了研究納米鉑金消毒液對皮膚刺激的影響，研究員選用新西蘭兔進行了一次完整皮膚刺激試驗和多次完整皮膚刺激測試。

選用3只白色新西蘭兔（2只雄性，1只雌性），體重為2.0 kg～2.5 kg，試驗前24 h將新西蘭兔背部兩側(cè)的毛剪去，左右兩側(cè)去毛面積約3 cm×3 cm，以左側(cè)為涂藥區(qū)，右側(cè)為對照區(qū)。量取納米鉑金消毒液0.5 mL均勻涂抹于受試動物涂藥區(qū)皮膚上，然后用一層無刺激塑料膜覆蓋，再用無刺激膠布固定，敷貼時間為4 h。對照區(qū)涂以等量蒸餾水。在涂抹4 h后，用溫水清洗涂藥區(qū)，除去殘留物。分別于除去納米鉑金消毒液后1 h、24 h和48 h觀察皮膚的局部反應(yīng)，并分別按時間點將3只動物的評分相加，再除以動物數(shù)，獲得不同時間點皮膚刺激的反應(yīng)積分均值（刺激指數(shù)）。取其中最高皮膚刺激指數(shù)，按《消毒技術(shù)規(guī)范》評定對動物皮膚刺激強度的級別（見表7）。

表7 納米鉑金消毒液對新西蘭兔一次性完整皮膚刺激試驗結(jié)果

在涂抹4 h后，用溫水洗凈動物涂藥區(qū)的局部皮膚，在1 h、24 h及48 h的時間節(jié)點上觀察所有受試動物，均未見涂藥區(qū)皮膚出現(xiàn)紅腫、水腫及其他異常反應(yīng)，對照區(qū)皮膚均無異常反應(yīng)。

3.4 毒理安全性測試

3.4.1 急性吸入毒性測試

將20只小鼠放入靜式染毒柜中（容積0.3 m3），稱取受試樣品原液加入霧化器，25 min注入染毒柜，一次染毒2 h。通過觀察染毒后小鼠的中毒表現(xiàn)、死亡數(shù)以及死亡時間，對死亡的觀察期滿的小鼠尸體進行解剖，并作進一步組織病理學(xué)檢查，觀察期為14 d。

染毒期間小鼠有閉眼、舔毛行為，無動物死亡。動物離開毒柜后均未見任何明顯異常癥狀和體征。連續(xù)觀察14 d未出現(xiàn)其他異常表現(xiàn)和動物死亡的情況（見表8），說明毒性分級屬實際無毒。

表8 小鼠急性吸入毒性測試結(jié)果

3.4.2 急性經(jīng)口毒性試驗

采用一次最大限度試驗法，按5 000 mg/kg體重經(jīng)口灌胃染毒。取小鼠20只，雌雄各10只，體重為（19.3±0.8） g，禁食過夜。取適量受試物用蒸餾水配成所需要的濃度，按0.2 mL/10 g體重給小鼠一次性經(jīng)口灌胃給藥，觀察動物給藥后14 d的中毒癥狀及死亡情況。

以5 000 mg/kg體重劑量經(jīng)口給藥后，觀察期14 d內(nèi)受試動物未見明顯中毒癥狀及死亡，體重未見異常。觀察期滿對動物進行大體解剖檢查，其主要臟器未發(fā)現(xiàn)有異常改變，數(shù)據(jù)見表9。

表9 對小鼠急性經(jīng)口毒性測試結(jié)果

3.4.3 小鼠骨髓嗜多染紅細胞微核試驗

根據(jù)急性經(jīng)口毒性試驗測得受試物L(fēng)D50（半數(shù)致死量）大于5 000 mg/kg，即以5 000 mg/kg體重為高劑量，另設(shè)2 000 mg/kg、500 mg/kg體重為中、低劑量。選取KM小鼠50只，體重為（28.5±0.7） g，隨機分為5組，每組10只，雌雄各5只。各染毒組用蒸餾水配制所需要的濃度，陰性對照組用蒸餾水，各染毒組和陰性對照組均為灌胃給藥；陽性對照用環(huán)磷酰胺40 mg/kg，腹腔給藥。采用30 h染毒法，即2次染毒間隔24 h，第二次染毒后6 h取材。用頸椎脫臼法處死動物，取出股骨，剪去兩端骨骺，用小牛血清清洗、沖洗骨髓腔收集骨髓細胞，制成細胞懸液，每個樣本按常規(guī)制片2張，經(jīng)甲醇固定、Giemsa染色后，在油鏡下觀察1 000個嗜多染紅細胞的微核數(shù)，計算微核率及嗜多染紅細胞和正常紅細胞的比率。

測試結(jié)果如下：在顯微鏡下分別計數(shù)每只動物1 000個嗜多染紅細胞（PCE）中出現(xiàn)的微核數(shù)，計算微核率（‰）以及嗜多染紅細胞和正常紅細胞的比率（PCE/NCE）。該送檢樣品各劑量組微核率與陰性對照組比較無顯著差異，陽性對照組（環(huán)磷酰胺）的微核率與陰性對照組和各劑量組比較均明顯增高，差異顯著。陰性對照組、陽性對照組PCE/NCE比例無明顯差別（見表10）。

表10 納米鉑金消毒液對小鼠骨髓嗜多染紅細胞微核試驗結(jié)果

3.4 七天長效抗菌測試

為驗證納米鉑金消毒劑的長效殺菌性能，研究員根據(jù)WS/T650《抗菌和抑菌效果評價和方法》對其進行長效抗菌測試。研究員選擇了實驗室2組相似的木質(zhì)臺面，一組為試驗組，一組為對照組。對照組不做任何處理，日常以常規(guī)方式清潔消毒（試驗選擇醫(yī)用酒精，1 天1次）；試驗組噴涂納米鉑金消毒液，噴涂后日常以清水擦拭（1 天1次），至7 d后進行采樣，采樣面積為50 cm2，試驗組和對照組經(jīng)過適合稀釋后接種，（36±1） ℃培養(yǎng)48 h觀察結(jié)果，計算殺菌率[5]，測試數(shù)據(jù)見表11。

表11 長效抗菌測試試驗結(jié)果

測試結(jié)果符合《抗菌和抑菌效果評價和方法》中≥90%的要求，納米鉑金消毒液作用時間持久，具有長效抗菌的性能。

3.5 對金屬腐蝕性測試

含氯和過氧化物類消毒劑對金屬制品的腐蝕性大，這是行業(yè)中的一大痛點。為了驗證納米鉑金消毒液對金屬無腐蝕性，研究員根據(jù)《消毒技術(shù)規(guī)范》方法，分別選用碳鋼、鋁、銅和不銹鋼進行測試實驗，經(jīng)過連續(xù)浸泡72 h后發(fā)現(xiàn)，納米鉑金消毒液對所浸泡測試的4種金屬基本都無腐蝕，測試數(shù)據(jù)見表12。

表12 對金屬的腐蝕性測試

5 結(jié)論

通過上述的測試試驗可以發(fā)現(xiàn)，納米鉑金消毒液具有殺菌滅度性能強、長效持久抗菌且安全性高的優(yōu)點，對金屬沒有腐蝕性。納米鉑金消毒液的開發(fā)研制，為消毒抗菌類產(chǎn)品的開發(fā)和研究提供了新的思路方向。隨著社會交流越來越頻繁，人們每天出入公共場所，在觸碰公交車扶手、錢幣、電話聽筒、電腦鍵盤以及手機時，都可能因接觸到細菌和病毒而感染疾病。納米鉑金消毒液因其廣泛的使用性，能夠切斷傳染病的傳播途徑。在今后的研究工作中，將根據(jù)納米鉑金的催化抗菌性能，不斷探索納米鉑金在消毒殺菌和醫(yī)療健康的新應(yīng)用。