载银氧化物抗菌材料的制备及性能_柳清菊

carried by CaO
载体
Ag +含量
抗菌圈的大小(nm) 大肠杆菌 牙孢杆菌 葡萄球菌
烧结温度 (℃)
1
3～ 4
2～ 3
3～ 4
2
5～ 6
4～ 5
5～ 6
CaO
5
7～ 8
6～ 8
7～ 9
1000
8
8 ～ 10
7～ 8
9 ～ 10
10
9 ～ 10
8～ 9
9 ～ 11
银 型无 机抗 菌剂 存在 3 种 抗菌 机理 :(1)Ag +溶出 抗 菌机 理[ 7] :即缓慢释放出的 Ag +被表面带有负电荷的微生物 吸引 , 从
2 实 验
2 .1 抗菌材料的制备 本文采 用固相合成工艺 制备无 机抗菌材 料 , 制备工艺 流程
如图 1 所示 , 所用原料 SiO2 、CaO 、Al2O3 和银盐均为市售 。
图 1 无机抗菌材料制备工艺流程图 Fig 1 Technological process of preparing inorganic antibiotic material 在制备 过程中 , Ag +的 掺入量 、球 磨时间 、烧结 温度等 因素 都会影响合成材料的抗菌性能 , 必须加以严格 控制 。 2 .2 性能检测与评价 2 .2.1 材料的抗菌性能
Table 5 safety index of ours and correlative Japanese product
试验项目 试验对象
急性经口毒性 急性经皮肤毒性
小白鼠 大白鼠 小白鼠 大白鼠
一次皮肤刺激性 兔
抗菌材料
AG300(日本) LD >5000mg/ kg LD >2000mg/ kg
柳清菊 等 :载银氧化物抗菌材料的制备及性能
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载银氧化物抗菌材料的制备及性能
柳清菊 , 隆 泉 , 张 瑾 , 赵景畅 , 王毓德 , 吴兴惠
(云南大学 材料科学与工程系 , 云南 昆明 650091)
摘 要 : 研究了以 SiO2 、CaO 、Al2O3 为 载体的 银型 无机抗 菌材 料的制备工 艺及性能 。 试验 结果表 明 , 所 制备的 无机抗 菌材料 具有良好的抗菌性能 , 最小抑菌 浓度 MIC 值 均为 7 .5 ×10-5(对 大肠杆菌 、黄色葡萄球 菌);在安 全性方 面 , 对 大 、小白鼠的 急性 经口毒性的 LD50 >10000mg/ kg , 亚急性毒性试验 的无异常 、无作 用的量为 100mg/ kg·d ;以 CaO 为载体 的抗菌材料 , 银离子的较佳 掺入量为 4%～ 8%, 较佳的烧结温度范围为 1000～ 1200 ℃。 关键词 : 无机抗菌材料 ;抗菌性能 ;安全性能 中图分类号 : TQ131 文献标识码 :A 文章编号 :1001-9731(2004)02-0245-02
表 5 为所制备的系列无 机抗菌 材料的 安全性 试验 结果 , 可 以看出 , 该系列无机抗菌 材料在 急性 经口毒 性 、急性 经皮 肤毒 性 、慢 性毒 性等 试 验的 安全 性 指标 都优 于 日本 的 AG300 抗 菌 剂 , 说明其安全性是很高的[ 10] 。
表 5 安全性指标及与日本相关产品的比较[ 6]
1 引 言
随着生活水平的提高 , 创造健 康 、舒适 、安全的 生活环 境已 成为社会发展的主流 , 使得 无机抗 菌功能 材料的 研究与 应用开 发日益受到重视[ 1 ～ 4] 。 目前报导的银型无机抗菌 材料的载体多 采用沸石 、磷酸钙 、硅铝酸盐 、磷酸锆 、活性炭 、硅胶等 , 而采用氧 化物作为载体的报导不 多 , 本文对 以 SiO2 、CaO 、Al2O3 为载 体的 银型无机抗菌材料进行了研究 。
4 结 论
(1) SiO2 、CaO 、Al2O3 可作 为抗菌 材料载体 , 用 其制备 的银 型无机抗菌材料具有抗菌率高(MIC 小)、安全性好 、耐高温 的优 异特性 。
(2) 控制银离子 的掺入 量和烧 结温度 可获得性 价比 优越 的无机抗菌材料 , 其 中以 CaO 为 载体 的抗 菌材 料 , 银离 子的 较 佳掺入量为 4 %～ 8 %, 较佳的烧结温度 范围为 1000～ 1200℃。
和氧变为羟基 、活性氧等高活性基团 , 这些活性基团可作用于细 菌破坏细菌组织 , 从而抑制其生长和繁殖 。
由此可见 , 制作高效抗 菌材料的 关键是 要能形 成 Ag +的有 效缓释并尽量 暴露于 材料 表面 。 根 据表 4 , 从性价 比及 使用 的 角度看 , Ag +掺入量为 4%～ 8%较为宜 。 3 .2 安全性
所研制的抗菌材料 LD50 >10000mg/ kg LD50 >10000mg/ kg
LD50 >3000mg/ kg
弱刺激性
弱刺激性
多次皮肤刺激性 兔
无刺激性
Amess 试验 亚急性毒性
(13 周)
大白鼠 大白鼠
阴性 无异常作用量 :
30mg/ kg·d
阴性 无异常作用量 :
100mg/ kg·d
651. [ 4] Shigeo I , Yumi H .[ J] .J Antibact Antifung Agents , 1998 , 26(3) :571-
表 1 MIC 值及与日本相关产品的比较[ 6]
Table 1 MIC of ours and correlative Japanese product
抗菌材料
MIC 大肠杆菌(×10-6) 葡萄球菌(×10 -6)
系列抗菌材料
75
75
日本
AG 300
125
250
AGZ 330
125
250
3.1.2 烧结 温度对抗菌性能的影响 表 2 和表 3 为不 同的 热处 理温 度对 材 料抗 菌 性能 的影 响
能 。可见 , 随着 Ag +含量的 增加 , 样品的 抗菌作 用也 增强 , 但增 强的趋势不同 , Ag +含 量 <8 %时 增强趋 势较 明显 , 这 可由 银型
无机抗菌材料的抗菌机理加以解释 。 表 4 Ag +含量对以 CaO 为载体的抗菌材料抗菌性能的影响 Table 4 Influence of Ag + content on the antibiotic property of material
参考文献 :
[ 1] 柳清菊 , 王毓德 , 赵景畅 , 等 .[ J] .无机材料学报 , 2002 , 17(1):73-78 . [ 2] 王毓德 , 赵景畅 , 王彩君 , 等 .[ J] .材料导报 , 2000 , 14(10):69-70. [ 3] Syunzi S , Tosio S .[ J] .J A ntibact A ntifung Agents , 1999 , 27(10) :641-
试验菌 :一般认为一种抗菌材料若能对芽孢杆菌 、大肠杆菌 和黄色葡萄 球菌都有好的抗 菌效果 , 则认 为该抗 菌材料 具有广 谱抗菌性 。 因此本文选择这 3 种 菌作为 试验菌 株 , 按照通 常的 培养方法培养并获得 。
试验方法 :检测材料抗菌力 的方法 有 M IC 法 、晕圈 法 、摇动 法 、粘贴法 , 分别适用 于粉状 、体状 、薄膜 、纤维 等形态 的抗 菌材 料或抗菌制品[ 5] 。 本文检测 对象为 粉体材料 , 因 此采用 MIC 法 进行定量检测 , 并采用晕圈法进行定性检测 。 2.2.2 材料 的安全性能
而破坏微生物的电解平衡 , 使 其细胞壁 受损而 死亡 ;(2)接 触抗 菌机理[ 7] :细菌与 Ag +接触后 , 凭借库仑引力牢牢吸附在带负电
的细胞膜上 , 并进一步穿透细胞壁进入细菌内部 , 与其中的硫基 反应 , 破坏细胞合 成 酶的 活性 , 使 细胞 丧失 分裂 增殖 能力 而死 亡 ;(3)光催化抗菌 机理[ 8 , 9] :在一 定波 长的光 照射 下 , Ag +能起 到催化活性中心的作用 , 使吸附在抗菌剂表面的氢氧根 离子 、水
9 ～ 11 8 ～ 10
5%
SiO 2
1200 1350
8～ 9 7～ 8
6～ 7 5～ 6
7～ 8 7～ 8
注 :抗菌圈的大小 =无菌区域的宽度
表 3 烧结温度对以 CaO 为载体的抗菌材料抗菌性能的影响
Table 3 Influence of sintering temperature on the antibiotic property of
材料抗 菌性能的评价目 前还没 有统一的 方法和 规定 , 本文 依据国家的 有关 标准(GB15193·3-94 、卫生 部监 发[ 1999] 第 577 号文规定的方法 、卫生部《 消毒技术规范》 99.11), 同时 参考了日 本的行业试验法[ 5] , 对所制备材料的抗菌性能 进行评价 。
的抗 菌性 能采用 抗菌 圈大 小 表示 。
由表 2 和表 3 可以看出 , 所研制的样品具有广 谱抗菌性 , 但 经不同的烧结温度 所获得 的样品 , 其抗 菌效果 也不同 。 以 载体
为 CaO 的抗菌材料为例(如表 3), 在 1000～ 1200 ℃下烧结时可获 得较好的抗菌性 能 , 800 和 1350 ℃下 烧结 获得 的样 品抗 菌性 能 有所降低 , 但减少 不多 。 而经 600℃烧结 的样 品的 抗菌 性能 则 低于经 1000 ℃烧结获 得的 样品 , 其 原因 是掺 入的 银盐 在 600℃ 时有部分未能分解 ;经 1350℃烧结的样品抗菌效果有所降低 , 但 仍然较好 , 表明该抗菌剂能耐高温 , 可应 用于需要经过高温处理
material carried by CaO
烧结温度