纳米银制备及其灭菌性能

纳米银制备及其灭菌性能1引言纳米颗粒因具有量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等不同于晶体材料和单个分子的固有特性显示出体材料不具备的导电特性、光电特性、光催化能力及随粒径变化的吸收或发射光谱［1］。银纳米材料更是一种十分有用的材料，如在照相制板2］、表面增强喇曼光谱⑶、表面增强共振散射光谱⑷及多种反应催化剂、分子生物学、超分子体等领域⑸占有重要地位。研究发现，纳米银的粒径尺寸及结构与其特征性能关系十分密切，为此，纳米银的制备技术研究一直是纳米材料学科的研究热点问题之一。为了防止其聚集，制得小粒径纳米银颗粒，不少研究者采用表面活性剂⑹、配位体和高分子等以阻止纳米银粒子的聚集％］。近年来，新发展出一种电化学合成纳米粒子的方法，如Braun等⑼利用DNA模板电化学合成了银纳米线，Yu等［io］用电化学方法合成了金纳米棒，Zhu等uh利用超声电化学合成了半导体PbSe纳米粒子。Zhou［i2］和廖学红［13］等合成了树枝状和棒状及球状的纳米银。本文通过光化学法制备了稳定性好的纳米银溶胶，用透射电子显微镜（TEM）和紫外可见吸收光谱（UV-Vis）进行了表征，并对纳米银溶胶的灭菌性能进行了研究。2实验2.1主要仪器和试剂UV-3400型紫外一可见分光光度计（日本日立公司）；H-600透射电子显微镜（日本电子株式会社）；gg/LAg储备溶液，用脂叫配制，所用试剂均为分析纯。2.2实验方法取10ml100mg/LAg溶液于小烧杯中，加入10ml2%柠檬酸三钠溶液，置于254nm紫外光下照射60min，得一黄褐色高分散性溶胶。将溶胶稀释后滴加在支撑膜上，于常温下干燥，用H600透射电子显微镜（TEM）观察。将制得的银胶经适当稀释后在UV-3400型紫外一可见分光光度计上测量它们的吸收光谱。定量杀灭试验方法为悬液法［14］，试验温度为20~22°C。试验菌株为金黄色葡萄球菌（ATCC6538）和大肠杆菌（8099），均培养4〜6代，由国家专利局微生物保藏中心提供；中和剂选用0.3%硫代硫酸纳+1.0%吐温一80+1.0%卵磷脂+稀释液；有机干扰物为3%牛血清白蛋白；TSA培养基。3结果与论讨3.1透射电镜图1为纳米银的透射电镜照片，银原子核对电子射线有散射作用，所以在照片上呈黑色，所制得的纳米银胶粒为均匀的球形粒子,其粒子粒度分布均匀，平均粒径10nm。3.2吸引光谱图2是纳米银溶胶稀释100倍后所得吸收光谱，从图可见其吸收峰为426nm，半宽度为90nm。3.3银离子的还原及纳米银粒子的形成银离子极易被还原，常用还原方法有化学还原、电化学还原及光化学还原。本实验采用紫外光还原，其机理一般认为是由于体系中有机物(如柠檬酸钠)在紫外光的作用下，产生自由基使银离子还原。实验发现，经不同时间的紫外光照射，不同量的Ag+离子被还原成银粒子。当时间超过5h，银粒子数量没有明显增加，而银粒子直径有增大的趋势。由此推断，还原前由于羧基的作用，Ag+离子均匀地分布在溶液中，当有紫外光的照射时，还原形成了单个银粒子，并与附近的银原子之间产生相互吸引力，聚集成银粒子核，表现出明显的聚集倾向，故银粒子聚集成更大的粒子，由此可见，控制紫外光能量照射的时间是取得不同粒径银粒子的关键。3.4纳米银对细茵定量杀灭试验纳米银对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的杀灭结果检测表明，纳米银溶胶对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌均具有强力杀灭效果。在20〜22°C下，采用悬液法实验，5mg/L纳米银粒子与细菌作用10min，可以将99.30%大肠杆菌杀灭；同样条件下，可以将98.98%金黄色葡萄球菌杀灭，纳米银对大肠杆菌的杀灭能力优于金黄色葡萄球菌。将纳米银浓度由3mg/L增加至20mg/L仍作用10min，对金黄色葡萄球菌的杀灭率由98.26%增至99.88%，净增加1.62%；同样情况下，对大肠杆菌的杀灭率由98.67%增至99.92%.净增加1.25%。可见，在mg/L级改变纳米银浓度，对灭菌能力影响不大。4结论与宏观银颗粒相比较，纳米银具有强大的杀灭细菌功能，这主要是因为纳米银粒径非常微小，而其表面积则非常之大，通常采用特殊表面区域(SV)［粒子表面区域(Surfaceareaofparticle)与粒子体积(Volumeofparticle)之比］来表征，当SV剧烈增加时，存在于表面的银原子数量自然增多，表面的原子比粒子内部的原子能量高出很多，这种高表面能物质对细菌具有吸附作用，使细菌被吸附于纳米银表面而失去活性。另一方面，采用柠檬酸三钠还原硝酸银制备的产物为正电性纳米银［11］，带有正电性的纳米银胶粒对某些带负电性的物质有静电吸引作用，许多细菌带有负电性，更有利于纳米银吸附使其失活。因而纳米银粒子具有比普通银更强大的杀菌功能。参考文献：张立得，牟季美.纳米材料科学[M].沈阳：辽宁科技出版社，1994,9-70.MostafariM,MarignierJL.AmblardJ.etal.[J].JPhysChem,1989,34:605-611.蒋化，陈万喜，徐铸德.等.[J].化学物理学报，1998,11:82-85.钟福新，蒋治良，李芳.等.[J].光谱学与光谱分析，2000,20(5):724-726.李亚东，贺蕴普，钱逸泰.[J].化学物理学报，1999,12:465-469.张志颖，王传义，刘春艳.[J].高等学校化学学报，1999,20(3):453-457.SchmidG.[J].ChemRev,1992,87:1709-1727.王武生，潘才之，曾俊.等.[J].高等学校化学学报，2001,22(4):700-702.李新勇，李树本.[J].化学进展，1996,8(3):231-239.ErezBaun,YoavEichen.Urisivanetal.[J].Nature,1998,391:775-778.YuYu-Ying;ChangSei-smg,LeeChien-Lian,etal.[J].JPhysChem.B,1997,101(34):6661-6664.ZhouYong,Yu