纳米材料的抗菌性能的研究进展某某（学校，系部，地方邮编）摘要：近些年，随着科技的飞速发展，纳米材料受到了越来越多的关注，也有越来越多的人开始开发以及使用纳米材料。

由于纳米抗菌材料的安全、高效、广谱等优点将成为纳米科技和生物工程发展的主要方向。

纳米抗菌产品不断进入人们的日常生活，为人们的健康带来了很大的好处。

纳米抗菌产品正在蓬勃发展，朝着实用化、多样化方向发展。

文章以纳米抗菌材料为目标，研究其抗菌性能及制备方法。

关键词：纳米材料抗菌性能制备方法Antibiotic property of Nano-materialsCHEN Qiu-yue(Changzhou Institute of Engineering Technology, chemical engineering, Changzhou, 213100) Abstract: These years，with the rapid development of nanotechnology，nanoscale materials catch more and more attention，more and more people begin to develop and use nanoscale materials。

As aresult of nano antibacterial material safety, efficient, broad-spectrum and nanotechnology and biotechnology will become the main direction of development. Nano antibacterial products continue to enter the daily life of people, for the people's health has brought great benefits. Nano antibacterial products is booming, towards the practical, the direction of diversification. The nano antibacterial materials as the goal, to study its antibacterial properties and preparation method thereof.Key words: nanoscale materials，antibacterial properties，preparation method1前言纳米材料因其颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点而具有独特性质及新的规律，如量子尺寸、表面效应和局域场效应、祸合效应等特性使其成为许多研究领域的研究热点[1]。

纳米抗菌材料作为一种新型的抗菌剂，其抗菌的广谱性和高效性等优点被越来越多的认识，市场上已经出现抗菌陶瓷、抗菌涂料及抗菌织物等纳米抗菌产品[2]。

随着人们对纳米技术的深入研究，逐步发现纳米无机材料具有超强的抗菌防臭能力，而且对人体无伤害。

与普通抗菌材料相比，纳米抗菌材料具有耐老化、耐高温、不易分解、安全卫生、高效等优点，己成为目前抗菌技术中重要的组成部分。

目前使用的纳米抗菌材料主要有两大类:第一类是含重金属的纳米材料，如Ag、Cu等，能对细菌中的酶发生非竞争性的抑制作用，破坏细菌的正常代谢活动，导致细菌死亡;第二类是一些纳米金属氧化物，如纳米氧化锌和纳米二氧化钛，属于光催化型，在可见光或紫外线的照射下，诱发光化学反应，将细菌及其残骸一起分解[3~4]。

2含重金属的纳米材料2.1水溶性银纳米材料2.1.1水溶性银纳米材料的抗菌性能银系无机抗菌剂为广谱抗菌剂，按银离子可否被溶出(交换)实现抗菌作用分为离子溶出型及接触型。

关于其抗菌机理有两种观点:2.1.1.1银离子接触反应，造成微生物共有成分被破坏或者产生功能障碍[5]。

当微量Ag+接触微生物细胞膜时，因后者带负电，依靠库仑引力，使二者牢固吸附，Ag+穿透细胞壁进入细胞内，并与巯基反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖的能力而死亡。

Ag+也能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统、物质传送系统。

持此观点者认为，Ag+具有较高的氧化还原电位(-01798~+01798V，25℃)，反应活性很大，通过反应达到稳定的结构状态。

2.1.1.2催化假说认为，物质表面分布的微量银，能起到催化活性中心的作用。

Ag激活空气或水中的氧，产生羟基自由基·OH及活性氧离子O2-，它们能够破坏微生物细胞的增殖能力，抑制或杀灭细菌。

2.1.2水溶性银纳米材料的制备方法制备水溶性银纳米材料的方法多种多样，这里主要介绍两种常用的化学方法，包括:相转移法和化学还原法。

2.1.2.1相转移法所谓相转移法就是通过使用相转移剂如季铵盐，把金属离子从水相中转移到有机相中，在有机相中被还原而制得纳米金属颗粒，或者是在极性溶剂中合成的金属颗粒被转移到非极性溶剂[6]中，反之亦然[7]。

这种方法的优点是还原剂及其氧化产物不会随金属粒子一起被转移走而起到分离纯化作用，另外还可以在相界面处制得纳米颗粒薄膜[8]。

他们发现甲酰胺可作为还原剂制备银纳米颗粒，而且结合合适的修饰剂能制备不同形貌的银纳米粒子，甲酰胺氧化产物是甲醛和氨，它们转入非极性溶剂的几率很小，于是就尝试用液-液两相法。

他们首先在甲酰胺溶液中合成出银纳米颗粒，再加入氯仿，使Ag颗粒与氯仿相互作用变成Ag+，Ag+在NaBH4等还原剂作用下形成银颗粒。

若在氯仿中加入PVP、SDS或CTAB等修饰剂，它们能够与Ag+表面相互作用而对Ag+表面进行功能化，经过两相分离，蒸发除去氯仿溶剂，可得到表面修饰的银纳米颗粒，表面修饰层亲水基团能使Ag颗粒很好地分散到水中，同时在两相界面处也能得到发乳白色光的银镜薄膜，此薄膜显示出金属颗粒特有的等离子体共振吸收峰。

2.1.2.2 化学还原法银离子极易被还原，常用的还原方法有化学还原、电化学还原和光化学还原。

化学还原法是利用液相化学反应中的氧化还原反应，将银盐中的银离子还原成银原子，从而制备出银纳米粒子。

许多化学还原法被用来合成Ag纳米颗粒[9-11]，采用不同的还原剂和修饰剂可以合成粒径大小不同的水溶性银纳米颗粒。

随着环境友好化学的提出，在制备水溶性银纳米颗粒时，许多无毒、生物相容性好的修饰剂也被研究者开发了出来。

孔彬彬等[12]利用聚氨基葡萄糖绿色法合成出水溶性金和银纳米颗粒，在此反应过程中多聚糖即是还原剂又充当修饰剂，而不用加入其他反应试剂，达到了绿色化学的要求。

在绿色合成方法中，很多天然产物被用来作修饰剂，刘琰，陈的米，钟理[13]三位研究者用海藻酸钠浸出物作为修饰剂，成功合成出了水溶性的金和银纳米颗粒。

3纳米金属氧化物3.1纳米ZnO3.1.1纳米ZnO的抗菌机理一般人们将纳米ZnO的抗菌机理归纳为2种，即光催化抗菌机理和金属离子溶出抗菌机理[14]。

3.1.1.1光催化机理纳米ZnO等光催化杀菌剂，通常表现出超过传统抗菌剂(即仅能杀灭细菌本身)的性能。

对于纳米半导体，当粒子细化到纳米尺度时，产生电子和空穴的氧化还原能力增强。

受阳光和紫外线的照射时，纳米ZnO抗菌剂在有水分和空气存在的体系中能自行分解并释放出自由电子(e-)，同时留下带正电的空穴（h+）其主要反应为:ZnO+hv→e-+h+e-+O2→O2-h++H2O→OH+H+生成的带羟基的自由基。

OH和超氧化物阴离子自由基·O2- 都非常活泼，化学活泼性很强，能与多种有机物发生反应(包括细菌内的有机物及其分泌的毒素)从而将细菌、残骸和毒素一起杀灭，并且可以将周围环境中的臭味彻底除掉，此类臭味物质上要是硫基化合物类(含硫化氢、甲硫醇和乙硫醇等)和氮基化合物(含氮和胺类化合物)，从而达到消除之目的。

3.1.1.2金属离子溶出抗菌机理锌离子会逐渐的游离出来，当它和细菌体相接触时，就会和细菌体内活性蛋白酶相结合使其失去活性，从而将细菌杀死。

3.1.2纳米ZnO的制备方法纳米ZnO的制备方法有物理方法和化学方法。

物理方法是将常规的粉体经机械粉碎、球磨而制得。

其特点是方法简单，但产品纯度较低，颗粒分布不均匀。

化学方法是从原子或分子成核，生成纳米级的超微细粒子，这里主要介绍制备纳米ZnO的化学方法。

3.1.2.1均匀沉淀法[15~16]均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢、均匀的释放出来。

该法中加入的沉淀剂(如尿素、六亚甲基四胺等)不是立刻与沉淀组分发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成。

辛显双等采用此法对纳米ZnO的制备条件进行了研究，制备出粒径为1lnm的ZnO纳米粒子。

这种方法可避免沉淀剂的局部浓度过高而造成的不均匀现象，从而可以控制粒子的生长速度，获得粒度均匀、致密、利于洗涤，纯度高的纳米粒子，便于工业化生产。

3.1.2.2沉淀转化法晋传贵[17]等人在前驱体合成阶段，往硫酸锌溶液中加入适量NaOH溶液，然后再加入NaOH溶液，然后加入NH4HCO3，其目的在于控制液相中游离Zn2+浓度最低。

通过沉淀转化反应，使其成粒速度大于核生长速度。

再采用先焙烧、后洗涤的方法，可得粒径为10~20nrn 的ZnO。

此法对合成设备要求不高，成本也较低，工业前景看好。

3.1.2.3固相反应法以NaCO3和ZnSO4·7H2O为原材料，分别研磨，再混合研磨，进行室温固相反应[18]，首先合成前驱体ZnCO3，然后于200℃热分解，用去离子水和无水乙醇洗涤，过滤，干燥后制得纯净的ZnO产品，粒径介于6.0~12.7nm。

石晓波[19]等以草酸和醋酸锌为原料，用室温固相反应首先制备前驱物二水合草酸锌，然后在微波场辐射分解得到纳米氧化锌，平均粒径约为8nm。

室温固相反应法的成本低，实验设备简单，工艺流程短，操作方便。

且粒度分布均匀，无团聚现象，工业化生产前景乐观。

3.1.2.4溶胶—凝胶法溶胶凝胶法是将金属醇盐或无机盐溶于水或有机溶剂，在低温下通过水解、聚合等化学反应，形成内含纳米粒子的溶胶，再转化为具有一定空间结构的凝胶。

然后经过适当热处理或减压干燥，制备出相应的粉末、薄膜和固体材料的方法。

此法的优点是反应过程易控制、处理温度低、粒径分布窄、纯度高、纳米颗粒分散均匀。

但成本昂贵，周期长，产量小，热处理时易团聚且污染环境，难以实现工业化生产。

3.1.2.5喷雾热解法将锌盐的水溶液经雾化为气溶胶液滴，再经蒸发、干燥、热解、烧结等过程得到产物粒子。

该法过程简单，粒度和组成均匀，但粒径较大。