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探讨纳米氧化锌抗菌机理
来源:智钛纳米
2022-10-07 22:36:02
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纳米ZnO粉体又称超微细ZnO,是一种新型多功能精细无机材料,由于颗粒尺寸的细微化,使得纳米ZnO粉体产生了本体材料所不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应,而展现出许多特殊的性质,如无毒、非迁移性荧光性、压电性、抗菌除臭、吸收和散射紫外线等.纳米氧化锌(VK-J30)在科技领域许多新的用途,如制造气体传感器、荧光体、抗菌材料、紫外线遮蔽材料、变阻器、图像纪录材料,压电材料、压敏材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。


随着对纳米氧化锌研究的不断深人,已被成功应用于医用、卫生、保健等多个领域的纺织品上,但对其抗菌机理的研究却很少,本实验利用自制的2种纳米氧化锌及普通氧化锌对纯棉织物进行抗菌整理,对3种不同氧化锌粉体及经其整理后织物的抗菌机理进行了探讨,发现纳米氧化锌的抗菌机理是光催化和金属离子溶出共同作用的结果。


1实验


1.1 实验材料


1.1.1 织物:纯棉漂白布。


1.1.2药品:普通氧化锌(工业级);纳米氧化锌(20~30 nm、50~60 nm)、低聚丙烯酸钠(粘度5 000 mPa.s),均为自制。


1.2 整理工艺


称取3g低聚丙烯酸钠,用10%氨水调pH为9~10,加人80 g水和1.5 g普通氧化锌或纳米氧化锌,剧烈搅拌10 min,将混合溶液放人超声波振荡器中充分震荡2h,加入1 g水性聚氨酯粘合剂和15 g蒸馏水,充分搅拌10 min,将纯棉漂白布,加入到所配制的整理液中,两浸两轧,轧余率80%,100℃烘干。


1.3抗菌测试


抗菌效果委托青岛大学医学院进行测试,操作方法:在已接种好了的平面皿的中央打孔,孔径为5 mm,将普通氧化锌或纳米氧化锌粉末加到打孔位上直至将孔加满,或者将整理后的布样贴于打孔位上,所有样品在放样前置于无菌罩内,按照要求进行紫外光照射1h或不进行照射,最后将平板置于37 C培养箱中孵育18~24 h,第二天查看试验结果。


2、结果与讨论


2.1 抗菌性


从表1可知:普通的氧化锌也有一定的抗菌效果;纳米氧化锌(VK-J30)与普通氧化锌相比抗菌性有很明显的提高;样品经日光光照后比不光照的抗菌性强,原因是无光照条件下只有金属离子溶出抗菌机理在起作用;而有光照时,是光催化抗菌机理和金属离子溶出抗菌机理共同作用;纳米氧化锌的粒径越小效果越明显原因是粒径越小,表面效应越大,光催化效应越强,经纳米氧化锌整理的棉织物的抗菌性要比纯粉体的抗菌性弱。


氧化锌抗菌机理.jpg氧化锌抗菌机理1.jpg


2.2抗菌机理


传统上人们将纳米氧化锌的抗菌机理归纳为2种:


(1)光催化抗菌机理,即纳米氧化锌在阳光尤其是紫外光的照射下,在水和空气中能自行分解出带负电的电子,同时留下了带正电的空穴,这种空穴可以激发空气中的氧变为活性氧,有极强的化学活性,能与多种微生物发生氧化反应,从而把细菌杀死;


(2)金属离子溶出抗菌机理,即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.从普通氧化锌也有抗菌性和样品经日光光照后比不光照的抗菌性强的2个结果中可以看出纳米氧化锌的抗菌应该是2种机理协同的结果。


2.3对不同细菌的抗菌性


所有样品对金葡球菌的抗菌性普遍要强于其对大肠杆菌的抗菌性,原因是金葡球菌是属于革兰氏阳性菌pI等电点值为2~3,大肠杆菌是属于革兰氏阴性菌pI等电值为4~5,故在近中性或弱碱性环境中,细菌均带负电荷,尤以革兰氏阳性菌所带负电荷更多纳米氧化锌表面是带正电荷的,它容易将带负电荷较多的革兰氏阳性菌一金葡球菌吸附到其表面,从而将其杀死。


氧化锌抗菌机理2.jpg


3结论


纳米氧化锌(VK-J30)的抗菌是光催化和金属离子溶出2种抗菌机理共同作用的结果,纳米氧化锌对金葡球菌的抗菌性强于大肠杆菌,原因是在近中性或弱碱性环境中,金葡球菌带有更多的负电荷,带正电荷纳米氧化锌更容易吸附到其表面,从而将其杀死;纳米氧化锌在光照条件下是2种机理协同作用,而无光照时只是金属离子溶出机理在起作用;纳米粒子的粒径越小,光催化效应越强。


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