納米氧化鋅的抗菌性及其抗菌機理討論

2024年3月15日發(fā)(作者：泊的拼音和組詞)

納米氧化鋅的抗菌性及其抗菌機理討論

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,并重點介紹了納米ZnO在抗菌方面的性能及其抗菌機制,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菌的抑制或更

廣闊的領域得到廣泛的利用。

關鍵詞:納米氧化鋅 抗菌性能 抗菌機制

納米ZnO是一種寬禁帶Ⅱ～Ⅵ化合物半導體材料,是一種新型高

功能精細無機材料,粒徑在1～100 nm之間,具有規(guī)整的六角形纖鋅礦

結構,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、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等,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

機抗菌劑研究的熱點之一。

1 納米氧化鋅的抗菌性能

段月琴等[1]在單一納米技術的基礎上,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)過納米復合技術處理的

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)法及紙片擴散法對甲、乙、丙、丁4種納米ZnO

晶須、ZnO復合抗菌材料進行抗菌性能比較。表明4種納米ZnO晶

須復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。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行殺菌實驗,結果表明,在

不同光照射下條件下,納米ZnO均有較強的抗菌性能,在陽光照射下效

果更好,且濃度越高,抗菌性越強。另外國內外許多報道稱經(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,這使得ZnO納米粒子在一些有機物的降解以及對突變的

細胞（如腫瘤細胞)產(chǎn)生細胞毒性等方面有潛在的應用。

2 納米ZnO的抗菌機制

目前關于納米氧化鋅抗菌劑的抗菌機理主要有以下兩種觀點:一

種是光催化抗菌機理；另一種是接觸式殺菌機理。

2.1 光催化抗菌機理

由于納米氧化鋅具有較強的光催化能力,經(jīng)紫外照射的納米ZnO

具有強大的氧化能力,并能降解多種有機化合物。光催化抗菌原理認

為,在紫外光照射下,納米ZnO價帶中的電子會激發(fā)到導帶,形成自由

移動的帶負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、羥基和水等反應產(chǎn)生氫氧根、氧負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。可以激發(fā)空氣和水中的氧變?yōu)榛钚?/p>

氧,活性氧具有極強的氧化活性,它們能與多種微生物中的有機物（例

如：羥基等)發(fā)生反應,破壞細菌細胞的增殖能力,而抑制或殺滅細菌。

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

的抑菌殺菌性能。

2.2 接觸式殺菌機理

由于納米粒子特有的表面效應,容易與所接觸的細菌產(chǎn)生親和力,

而具有殺菌能力。接觸式殺菌機理也叫金屬離子溶出機理認為:ZnO

在含水介質中緩慢釋放鋅離子,鋅離子逐漸地游離出來,由于鋅離子的

氧化還原性,當它和細菌細胞膜相結合時,與其中的有機物發(fā)生反應,

破壞了膜蛋白的結構,使其失去活性,達到殺菌目的。同時,納米ZnO表

面的空穴會產(chǎn)生電子,直接參與反應,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。接觸式殺菌機理,首要條件是鋅離子與細菌的

直接接觸,不需要紫外照射,而且當細菌被殺死后,鋅離子又會從菌體

中游離出來,再與其他細菌接觸,完成新的殺菌任務,所以顯出很強的

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

物進行抗菌整理和研究,發(fā)現(xiàn)納米ZnO的抗菌機制是光催化和金屬離

子溶出共同作用的結果,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)生氧化反應而產(chǎn)生的抗菌效果。

3 結語

總之,納米ZnO作為一種新型無機功能材料,隨著納米技術的不斷

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用。

但是對納米ZnO的抗菌性能產(chǎn)生機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),并在細菌的抑制或更廣闊的領域得到充分的利用,對改善人類生活

環(huán)境,減少疾病,提高全民生活質量將產(chǎn)生十分重要的作用。

參考文獻

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