关于纳米银及其复合抗菌材料的研究

【摘 要】在社会主义现代化建设新时期，人民群众生活水平提高以后对绿色、环保、健康的纳米抗菌复合材料有了更大的需求。纳米抗菌材料不仅自身具备比表面积大结界结合能力强的物理性能，同时其自身还具有卓越的安全性和抗菌性优势，所以在社会经济活动中得到了广泛的认可和应用，本文将对纳米银及其复合抗菌材料进行简要的分析。

【关键词】纳米银；复合抗菌材料

一、纳米银抗菌材料

（一）载纳米银沸石抗菌剂

沸石作为一种碱性金属的结晶型硅铝酸盐，其自身的结构导致其内部富含的铝-氧四面体电价存在着严重的不平衡现象，为了维持自身的静电平衡，其结构中必须结合钠、钙等金属阳离子，而因为钠和钙本身的金属性质比较活泼以及沸石自身结构的不稳定性，其中结合的阳离子往往会被其他形式的阳离子所转换，所以沸石在应用活动中表现出极强的阳离子交换能力，在抗菌应用活动中载银沸石自身对细菌的抑制能力随着其内部阳离子交换量的增加而增加，但是载银沸石的阳离子交换存在着极强的瞬时性，如果溶液中交换离子的浓度过大会导致其中富含的银离子形成银颗粒沉积在沸石的表面，阻碍其灭菌能力的进一步发挥。在实际应用中载银沸石对多种细菌、真菌都有极强的灭杀作用。

（二）载纳米银米磷酸复盐抗菌剂

磷酸复盐抗菌材料是指一些具有降解性的磷酸钙类物质，因为其自身并不包含有对人体有害的成分，同时在自然环境下表现的极为稳定，所以自身的安全性极高。通常会应用在生物材料和食品添加剂等领域中，磷酸复盐抗菌材料通常是通过高温烧结的方法制备的，在制备活动中将磷酸钙与银离子化合物充分混合以后，在一千度以上的高温中进行烧结，烧结工作完成后磷酸复盐抗菌材料往往会呈现出一种凝固化合物的状态，在经过粉碎和研磨之后就可以形成磷酸复盐抗菌材料。其自身的抗菌性能是通过富含的有效抗菌成分“Ag+”实现的，在具体的抗菌应用活动中通过载体的形态、结晶度、晶格缺陷、比表面等物理形态实现内部抗菌有效成分的析出，达到抑制细菌的效果。当前市场上的磷酸复盐抗菌材料主要是美国Sangegroup和日本的桑基公司生产的，其在抗菌活动中的实际效果非常明显，而且自身的物理性质也表现的极为稳定，即使环境温度达到一千摄氏度以上，其自身的抗菌效果也不会出现丝毫的波动。因此应用领域极为广泛。

（三）纳米银抗菌剂抗菌原理

对于纳米抗菌材料的抗菌机理当前学术界还存在一些争议，但是这并不妨碍我们认识纳米银抗菌材料，普遍的观点认为当前纳米银系抗菌剂存在有三种灭菌机理，分别是金属离子溶出抗菌机理、活性氧抗菌机理以及接触型灭菌机理。其中最为典型的是金属离子溶出型抗菌机理。抗菌纳米材料中银离子因为特殊的结构原因能够保持较高的活性，导致其很容易从载体的内部缓慢释放到载体的表面，并产生与表面细菌的吸附力并与细菌中酶蛋白的活性部分氨基发生作用。当微量的银离子接触微生物细胞膜的时候，因为细胞膜本身带负电而银离子带正电，银离子会在库仑力的作用下吸附在细胞壁表面，会对细菌的生理机能造成一定破坏，当细菌细胞周围聚集了足够多的银离子以后，银离子就会穿透细胞壁进入到细胞内部，滞留在细胞膜上，抑制细胞膜内某蛋白的活性，细菌自身的生存和繁殖都会受到极大的抑制，长此以往细菌会因为内部生理机制的完全破坏而死亡。而细菌死亡以后相应的银离子失去细菌细胞膜的吸引就会逐渐从细菌的死体冲游离出来，继续进行重复的灭菌活动，纳米材料的这一灭菌机理导致了其对细菌的抑制效果和抑制的长效性上都有杰出的表现。

二、载纳米银蛭石抗菌剂的制备及性能研究

（一）制备过程

在载纳米银蛭石抗菌剂的制备活动中，最重要的是对蛭石原料的处理过程，因为在自然环境下蛭石本身与银化合物并没有很强的结合性，需要有外部能量或者是催化剂的介入才能保证载纳米银蛭石抗菌剂制备的效果。一般情况下对蛭石原料的处理方法包括有酸处理、热处理、钠化处理三种手段，其中酸处理是通过酸性溶液（浓度在4%左右）对蛭石进行浸泡，浸泡时间在24小时作用；热处理是通过加温的方式对其内部结合抗性的一种弱化处理，一般情况下要在600℃的温度下煅烧三个小时，期间尽量控制升温的速率保证温度均匀的提升；钠化处理是指用一定比例的氯化钠溶液对蛭石进行浸泡，浸泡环节完成后烘干就可以制得钠型蛭石。

在制备活动中硝酸银和蛭石要形成一定比例，所以其自身的体积要有很好的控制，同时pH值也要控制准确，将硝酸银与蛭石按照一定比例混装并进行加热回流，反应一段时间让银离子充分吸附在蛭石上，然后用砂芯漏斗进行过滤，并用蒸馏水进行冲洗制动滤液的pH值在6～7之间为止，最后将冲洗干净的粉末置于真空干燥箱中，以50℃干燥12小时，在200摄氏度下焙烧6小时即可制得载纳米银蛭石抗菌剂。

（二）荡法测定抗菌性能

在载纳米银抗菌剂制成以后，对其抗菌性能的评定是其实际应用前的一个重要环节，荡法测定抗菌剂的抗菌性能是纳米抗菌剂抗菌性能的主要测试方法，利用去离子水、蛋白胨、牛肉膏等作为培养基，在经过高温杀毒以后进行单一菌种的培养活动。在培养活动结束以后将固定数量的抗菌样本放入到固定体积和固定细菌数量的溶液中，在摇床上以300r/min振荡一小时，让后对培养皿中的细菌数量进行检验，一般情况下抗菌剂的抑菌率比普通材料高26%以上即可认定抗菌剂有效。

三、结论

在大气和环境污染日渐严重的今天，社会生活对纳米银及其复合抗菌材料的需求极大，因此对纳米银及其复合抗菌材料的研究具有鲜明的现实意义，本文从纳米银抗菌材料、纳米银抗菌剂抗菌原理、载纳米银蛭石抗菌剂的制备及性能研究三个角度对这一问题进行了分析，以期为纳米银及其复合抗菌材料的研究、应用水平提高提供支持和借鉴。

作者简介：李瑞珍，女，河北栾城人，副教授，石家庄职业技术学院化工系。

参考文献：

[1]刘常盛.O-羧甲基壳聚糖—纳米银/天然胶乳复合抗菌材料的研究[D].太原理工大学，2011.

[2]高向华.纳米银/天然高聚物复合抗菌溶胶的合成及其性能研究[D].太原理工大学，2013.endprint