新型纳米铂金消毒液的制备及性能测试

荆 赟 施凯升 谈翼辰

（开贝科技（苏州）有限公司，江苏 苏州 215000）

0 引言

随着纳米科技技术的不断发展，纳米金属的合成制备与开发研究也在不断进步。纳米金属材料因其粒径小、比表面积大而具有一系列优异的物理和化学性能，对现代工业产业至关重要。其中，纳米铂金是贵金属中的佼佼者，纳米铂金稳定性好、催化性能强，已经在航天航空、工业催化、美容和化妆品等领域的应用中扮演了十分重要的角色[1]。某公司通过多年的研究实验开发出一种新型笼状结构的纳米铂金，用这种新型的笼状铂金制备的消毒液抗菌性强、有效时间久、安全性高且应用场景广泛。这也是纳米铂金首次成功运用于消毒卫生领域。

1 现有研究成果

消毒是防控疫情和流行病的重要和有效措施，而消毒剂的使用对疫情和流行病的预防和控制发挥了巨大的作用。随着社会的发展和进步，人们的卫生健康意识不断的提高，抗菌消毒已经与生活的方方面面紧密相连。目前，市场上常用的消毒剂产品可以分为化学合成类和植物源类杀菌剂。植物源类产品的有效成分主要是从植物体内提取，具有人体安全性高、绿色环保的特点，但植物源类普遍都存在抗菌能力弱、稳定性差、不易溶解以及价格昂贵等问题，因此并不适合在大规模防控疫情和防止传染病传播的场景中使用[2]。化学类消毒剂主要有过氧化物类、含氯类、醇类、酚类、醛类消毒剂、含碘类消毒剂、季铵盐类以及胍类消毒剂等。这些消毒剂通过破坏微生物的膜结构和酶系统来杀灭微生物，它们的杀菌作用强、作用时间快，但是成分不稳定，容易在受热或受光照后分解，并且对人的黏膜和皮肤有一定的刺激。醛类消毒剂的消毒作用强，但对人的皮肤和黏膜有刺激和固化作用，因此一般用于对医院医疗器械的消毒灭菌，不能直接对人、空气等进行消毒。季铵盐类和胍类属于阳离子型消毒剂，这类消毒剂本身带有正电荷，能够主动接近吸附带有负电荷的微生物，包裹微生物使其窒息，并且长链基团能够穿透细胞膜，破坏微生物的结构，从而达到消毒灭菌的作用；但是这类消毒剂无法完全包裹无膜结构的微生物（多为病毒），也就无法对其结构进行破坏，因此这类消毒剂的性能相对较弱。

因此，亟需一种抗菌性能强、安全有效且可以长效抗菌的消毒液产品来满足人们日常的卫生消毒需求。某公司在多年的研究探索中，研制了一款笼状纳米铂金，通过对比测试发现，这种铂金具有高效的催化性，能够通过催化普通的小分子酸达到强大的杀死细菌和灭活病毒的效果，并且成分稳定、抗菌作用时间长且安全系数高，解决了现阶段抗菌消毒产品的所有痛点，丰富了抗菌消毒产品的品类。

2 新型纳米铂金消毒液制备方法

2.1 笼状纳米铂金的制备

将氯铂酸盐、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）按1∶15的质量比投料，用无水乙醇作为反应溶剂，加热（85 ℃～90 ℃）搅拌使乙醇溶剂回流，整个反应在氮气的保护下进行。反应3h～4h后结束，用特定波长的紫外光照射15 min，持续搅拌并自然冷却至室温，即得到了笼状纳米铂金[3]。

2.2 纳米铂金消毒液的制备

用500 mL纯化水混匀溶解浓度为1 000 ppm的笼状纳米铂金液5 mL、柠檬酸20 g、酒石酸15 g、苹果酸10 g以及乳酸10 mL，用碳酸氢钠将溶液的pH值调至6.5～7.5，再用纯化水定容至1 000 mL，混合均匀，纳米铂金消毒液就配制完成了。纳米铂金消毒液制备所需要的设备简单、操作简易且环保安全。所用关键原料笼状纳米铂金为新型结构材料，其空间结构呈笼状排布。该消毒液不含氯、过氧化物，运用场景广泛。

3 测试研究

3.1 抗菌性能测试

为了研究纳米铂金消毒液的抗菌性能，公司研究员根据《消毒技术规范》中对细菌、真菌以及中和剂鉴定测试的方法，对消毒液抗菌性能进行了评估[4]。经过3次重复的中和剂鉴定测试试验，结果表明将3%吐温80+0.3%卵磷脂+0.1%硫代硫酸钠+0.1%甘氨酸的PBS溶液作为中和剂，可以中和纳米铂金消毒液（浓度1∶25）中的杀菌成分，表明该中和剂适用于该试验样品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和白色念珠菌的杀灭试验，测试数据见表1。

表1 中和剂鉴定测试试验实验结果

经过3次重复杀菌测试试验表明，纳米铂金消毒液（浓度1∶25）对悬液中的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和白色念珠菌作用 0.5 min、1.0 min和1.5 min后，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的杀灭对数值均大于5.00，对白色念珠菌的杀灭对数大于4.00，都符合《消毒技术规范》（2002年版）的要求，测试数据见表2～表5。

表2 纳米铂金消毒液对大肠杆菌的杀灭效果测试试验

表3 纳米铂金消毒液对金黄色葡萄球菌的杀灭效果

表4 纳米铂金消毒液对铜绿假单胞菌的杀灭效果测试试验

表5 纳米铂金消毒液对白色念珠菌的杀灭效果测试试验

3.2 对脊髓灰质炎病毒的杀灭测试

为了研究纳米铂金消毒液对脊髓灰质炎病毒的灭活效果，研究员根据《消毒技术规范》采用悬液定量试验法对脊髓灰质炎病毒进行了灭活测试[4]。将纳米铂金消毒液按1∶5进行稀释，分别作用20 min、40 min以及60 min，测试重复3次，对脊髓灰质炎-I型疫苗株的平均灭活对数值分别为4.22、5.94和5.94，均符合《消毒技术规范》（2002年版）灭活对数值大于4的要求，测试数据见表6。

表6 纳米铂金消毒液对脊髓灰质炎病毒的灭活效果测试试验

3.3 皮肤刺激安全测试

为了研究纳米铂金消毒液对皮肤刺激的影响，研究员选用新西兰兔进行了一次完整皮肤刺激试验和多次完整皮肤刺激测试。

选用3只白色新西兰兔（2只雄性，1只雌性），体重为2.0 kg～2.5 kg，试验前24 h将新西兰兔背部两侧的毛剪去，左右两侧去毛面积约3 cm×3 cm，以左侧为涂药区，右侧为对照区。量取纳米铂金消毒液0.5 mL均匀涂抹于受试动物涂药区皮肤上，然后用一层无刺激塑料膜覆盖，再用无刺激胶布固定，敷贴时间为4 h。对照区涂以等量蒸馏水。在涂抹4 h后，用温水清洗涂药区，除去残留物。分别于除去纳米铂金消毒液后1 h、24 h和48 h观察皮肤的局部反应，并分别按时间点将3只动物的评分相加，再除以动物数，获得不同时间点皮肤刺激的反应积分均值（刺激指数）。取其中最高皮肤刺激指数，按《消毒技术规范》评定对动物皮肤刺激强度的级别（见表7）。

表7 纳米铂金消毒液对新西兰兔一次性完整皮肤刺激试验结果

在涂抹4 h后，用温水洗净动物涂药区的局部皮肤，在1 h、24 h及48 h的时间节点上观察所有受试动物，均未见涂药区皮肤出现红肿、水肿及其他异常反应，对照区皮肤均无异常反应。

3.4 毒理安全性测试

3.4.1 急性吸入毒性测试

将20只小鼠放入静式染毒柜中（容积0.3 m3），称取受试样品原液加入雾化器，25 min注入染毒柜，一次染毒2 h。通过观察染毒后小鼠的中毒表现、死亡数以及死亡时间，对死亡的观察期满的小鼠尸体进行解剖，并作进一步组织病理学检查，观察期为14 d。

染毒期间小鼠有闭眼、舔毛行为，无动物死亡。动物离开毒柜后均未见任何明显异常症状和体征。连续观察14 d未出现其他异常表现和动物死亡的情况（见表8），说明毒性分级属实际无毒。

表8 小鼠急性吸入毒性测试结果

3.4.2 急性经口毒性试验

采用一次最大限度试验法，按5 000 mg/kg体重经口灌胃染毒。取小鼠20只，雌雄各10只，体重为（19.3±0.8） g，禁食过夜。取适量受试物用蒸馏水配成所需要的浓度，按0.2 mL/10 g体重给小鼠一次性经口灌胃给药，观察动物给药后14 d的中毒症状及死亡情况。

以5 000 mg/kg体重剂量经口给药后，观察期14 d内受试动物未见明显中毒症状及死亡，体重未见异常。观察期满对动物进行大体解剖检查，其主要脏器未发现有异常改变，数据见表9。

表9 对小鼠急性经口毒性测试结果

3.4.3 小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验

根据急性经口毒性试验测得受试物LD50（半数致死量）大于5 000 mg/kg，即以5 000 mg/kg体重为高剂量，另设2 000 mg/kg、500 mg/kg体重为中、低剂量。选取KM小鼠50只，体重为（28.5±0.7） g，随机分为5组，每组10只，雌雄各5只。各染毒组用蒸馏水配制所需要的浓度，阴性对照组用蒸馏水，各染毒组和阴性对照组均为灌胃给药；阳性对照用环磷酰胺40 mg/kg，腹腔给药。采用30 h染毒法，即2次染毒间隔24 h，第二次染毒后6 h取材。用颈椎脱臼法处死动物，取出股骨，剪去两端骨骺，用小牛血清清洗、冲洗骨髓腔收集骨髓细胞，制成细胞悬液，每个样本按常规制片2张，经甲醇固定、Giemsa染色后，在油镜下观察1 000个嗜多染红细胞的微核数，计算微核率及嗜多染红细胞和正常红细胞的比率。

测试结果如下：在显微镜下分别计数每只动物1 000个嗜多染红细胞（PCE）中出现的微核数，计算微核率（‰）以及嗜多染红细胞和正常红细胞的比率（PCE/NCE）。该送检样品各剂量组微核率与阴性对照组比较无显著差异，阳性对照组（环磷酰胺）的微核率与阴性对照组和各剂量组比较均明显增高，差异显著。阴性对照组、阳性对照组PCE/NCE比例无明显差别（见表10）。

表10 纳米铂金消毒液对小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验结果

3.4 七天长效抗菌测试

为验证纳米铂金消毒剂的长效杀菌性能，研究员根据WS/T650《抗菌和抑菌效果评价和方法》对其进行长效抗菌测试。研究员选择了实验室2组相似的木质台面，一组为试验组，一组为对照组。对照组不做任何处理，日常以常规方式清洁消毒（试验选择医用酒精，1 天1次）；试验组喷涂纳米铂金消毒液，喷涂后日常以清水擦拭（1 天1次），至7 d后进行采样，采样面积为50 cm2，试验组和对照组经过适合稀释后接种，（36±1） ℃培养48 h观察结果，计算杀菌率[5]，测试数据见表11。

表11 长效抗菌测试试验结果

测试结果符合《抗菌和抑菌效果评价和方法》中≥90%的要求，纳米铂金消毒液作用时间持久，具有长效抗菌的性能。

3.5 对金属腐蚀性测试

含氯和过氧化物类消毒剂对金属制品的腐蚀性大，这是行业中的一大痛点。为了验证纳米铂金消毒液对金属无腐蚀性，研究员根据《消毒技术规范》方法，分别选用碳钢、铝、铜和不锈钢进行测试实验，经过连续浸泡72 h后发现，纳米铂金消毒液对所浸泡测试的4种金属基本都无腐蚀，测试数据见表12。

表12 对金属的腐蚀性测试

5 结论

通过上述的测试试验可以发现，纳米铂金消毒液具有杀菌灭度性能强、长效持久抗菌且安全性高的优点，对金属没有腐蚀性。纳米铂金消毒液的开发研制，为消毒抗菌类产品的开发和研究提供了新的思路方向。随着社会交流越来越频繁，人们每天出入公共场所，在触碰公交车扶手、钱币、电话听筒、电脑键盘以及手机时，都可能因接触到细菌和病毒而感染疾病。纳米铂金消毒液因其广泛的使用性，能够切断传染病的传播途径。在今后的研究工作中，将根据纳米铂金的催化抗菌性能，不断探索纳米铂金在消毒杀菌和医疗健康的新应用。