纳米抗菌技术的发展与应用前景

张雅丽 吕文昌 高广达

华北理工大学 建筑工程学院

华北理工大学 矿业工程学院

【摘要】随着社会的发展，各行各业发展都取得了进展。长期以来，细菌一直是人类健康的主要威胁，尤其是随着抗生素耐药性的增加和治疗变得更加困难。现有的抗生素和其他抗菌药物不再能够有效地消毒和治疗细菌。科学家们目前正在研究可以替代抗生素进行有效消毒的材料。纳米材料有许多种类，也有许多类型的纳米材料可以用来控制细菌，其中抗菌金属纳米材料是研究最多的。不同类型的抗菌金属纳米材料也表现出不同的抗菌机制和抗菌性能。例如，一些金属纳米材料可以通过释放具有抗菌特性的金属离子来对抗细菌，而另一些材料可以产生活性氧基团(ROS)，通过氧化还原催化来对抗细菌。金属复合纳米材料可以结合不同性能的金属，充分发挥其比简单金属纳米材料更好的抗菌性能。

【关键词】纳米抗菌技术；发展；应用前景

引言

随着现代科技的迅速发展，为了实现抗菌和清洁目标，在各种材料中添加抗菌剂以生产复合抗菌材料已成为当今世界关注的一个问题。一种抑制生长的抗菌剂在一段时间内细菌的繁殖和存活，即“抗菌材料”是指将抗菌剂添加到赋予产物抗菌特性的材料中，并杀死或抑制附着于该物质的细菌的传播。传统抗菌剂可分为两类：有机和无机。生物序列可分为合成序列和自然的，对微生物的行动原则抗菌纳米颗粒可分为三类：一类抗菌金属材料资产纳米材料原子在固体和分子之间是“中性的”。这有助于提高抗菌效率。纳米材料比材料具有许多优点，普通的由纳米技术研制的纳米材料具有比所有传统抗菌药物更高的抗菌效力。安全性和长期抗菌效果。目前，抗菌纳米材料的使用日益广泛。在环境领域，广泛用于废水处理。空气净化和涂层建筑抗菌纳米材料在环境保护中的应用

1.方法措施分析

1.1共混法制备抗菌膜

共混法是一种相对简单的制备抗菌膜的方法，直接将纳米银颗粒添加到成膜基质中。然而，纳米银在制备过程中很容易积累，导致其物理性质和功能的丧失。在聚乙烯中加入粒度为20nm的银粉制备抗菌膜。扫描电镜(SEM)观察到纳米银在薄膜中的不均匀分布和聚集现象，增加了薄膜中水蒸气的渗透性。由于纳米银颗粒在混合制备抗菌膜时很容易聚集，因此通常需要对其进行修饰，以改善其在抗菌膜中的扩散。用扫描电镜观察了纳米颗粒在塑料中的扩散情况。本研究表明，当纳米银颗粒被添加到成膜基质中时，它们会被其他无机颗粒所携带，这些无机颗粒会对银颗粒产生一定的吸附，防止银颗粒的积累。同时，银颗粒可与其他具有抗菌特性的无机颗粒协同作用，提高膜的抗菌性能。

1.2化学原位还原法

原位化学还原通常使用形成膜的聚合物底物作为分散剂，并通过化学还原剂，如肼水合物、硼氢氧化钠、柠檬酸钠、葡萄糖和反循环酸，将硝酸银前体中的银离子还原为纳米银。银纳米粒子是由还原到初始位置上抗菌基底膜的成膜,并由材料中纳米银颗粒均匀分散的土壤成膜。纳米银颗粒和明胶抗菌膜是通过在明胶溶液中以硼氢钠为收缩剂还原纳米银颗粒而制备的。原位还原的优点是可以在短时间内制备大量的纳米银颗粒，并能很好地控制纳米银颗粒的粒径分布。然而，这种方法的大多数还原剂是有毒和有害的，制备的抗菌膜在用于食品保存时可能存在一定的安全风险。

2.纳米银粒子的抗菌机理

2.1传统银类抗菌剂的抗菌机理

传统的银抗菌药物释放银离子液体+带有正电荷，吸引与负载微生物接触的负电荷微生物他们+与微生物接触，抑制多糖肽合成，主要成分微生物细胞壁，损害微生物细胞壁的完整性，导致微生物细胞死亡机构此外，Ag+可以进入微生物并与代谢酶硫酸基团结合，从而影响细胞内降解。糖同时AG+干扰核酸的合成和表达，销毁核酸，杀死微生物细胞并防止其发生复制，AG+与微生物分离，继续销毁其他微生物，并为银抗菌剂提供持久的抗菌效果。

2.2纳米银粒子的抗菌机理

纳米银抗菌药物的活性成分是粒径在1 ~ 00nm之间的纳米银。纳米银抗菌素在使用时也会释放Ag+。因此，纳米银抗菌药物的抗菌机制与传统银抗菌药物基本相同。此外，纳米银在体积和表面上都有重要的影响，可以吸附在微生物表面，导致细胞膜形态的改变，破坏细胞膜，使细胞质流失，杀死微生物。一些纳米银颗粒可以穿透细菌细胞，在光下催化细胞中的水，产生高氧化活性氧(ROS)，破坏细胞内氧化与氧化的平衡，引起氧化应激反应，导致细菌死亡。纳米银颗粒还会破坏细菌细胞内的核酸和线粒体，导致细菌dna链断裂，导致难以获得能量的细菌死亡。

3.小结

然而，鉴于银纳米颗粒对人类构成的危险，应在研究银纳米颗粒抗菌膜的过程中尽快建立一个健全的安全评估系统。对于纳米颗粒在包装领域的进一步发展至关重要，还有一些问题需要进一步研究：银纳米颗粒在抗菌包装膜中的稳定性。在使用环境中抗菌膜的结构和性能的稳定性以及银纳米颗粒与接触食品之间的相互作用等研究和解决这些问题将有助于银纳米颗粒在食品保存中的应用和开发。

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