纳米银的抗菌性研究

纳米银的抗菌性研究及其在医疗中的应用摘要：作为一种新型无机抗菌材料，纳米银不仅具备超强的抗菌效果，且对人体更为安全。

本文主要介绍了纳米银抗菌材料的抗菌原理，并介绍了其在医疗方面的应用。

关键字：纳米银、抗菌机理、医疗应用纯银是一种美丽的银白色的金属，它具有很好的延展性，其导电性和传热性在所有的金属中都是最高的，主要用于制合金、焊药、银箔、银盐、化学仪器等，并用于制银币和底银等方面。

自古以来，银就被用于加速伤口愈合、治疗感染、净化水和保存饮料，用银器存放食物，可防止细菌生长，但银离子在溶液中的不稳定性限制了其推广应用。

[1]图1、银（左）和纳米银（右）随着纳米技术的发展及其理论的成熟，一系列的纳米材料先后被制备出来，并展现出不同于常规材料的优良物理化学性能。

其中，金属银的纳米化使银具有了更加诱人的前景，引起了广泛的关注（图1）。

纳米银是以纳米技术为基础研制而成的新型产品，近年来的研究与发展表明，纳米银材料具有很稳定的物理化学性能，在电学、光学和催化等众多方面具有比普通银更优异的性能，现已广泛应用于陶瓷材料、环保材料和涂料等许多领域。

由于纳米银粒具有优异的抗菌活性，所以在医学上也得到了广泛应用，一般来说，天然抗菌材料具有安全性高的优点，然而其普遍寿命较短、耐热性差、不易进行再加工；有机合成抗菌材料具有抗菌范围广、杀菌速度快等优点，但是一般来说其毒副作用相对较大、易水解、使用寿命短，与传统无机抗菌剂相比，其优点主要有广谱抗菌、强效杀菌、渗透性强、修复再生、抗菌持久、安全无毒、无耐药性等。

[2]抗菌机理银离子具有很强的抗菌特性，溶液中微量的银离子即可杀灭细菌,且覆银表面与水接触后可源源不断地释放银离子，这就是银杀菌性能维持时间较长的原因。

纳米状态的银还具有极大的比表面积，这种结构给各种反应提供了众多的接触作用位点，容易与外来原子相结合，更容易释放银离子。

例如，1g球状银表面积为10.6cm2，而1克直径为10nm的银纳米粒子的表面直径达到6×105cm2，明显增加了持续释放银离子所需的表面积。

除了纳米银的结构特性，还有多种机制参与纳米银杀菌过程：A、缓释接触反应说，即含银抗菌材料中的纳米银粒子因化学性质活泼而保持相当高的活性并可从无机物载体中缓慢释放、游离至基体材料的表面，当与细菌接触时，即与细菌体内带负电的活性酶产生库仑引力而强烈吸附，并与酶蛋白中的活性基团一SH、一NH：等发生作用，使蛋白质凝固，从而可破坏细胞合成酶的活性，使细胞丧失分裂增殖的能力而死亡，细菌死亡后，银离子又会从细菌尸体中游离出来，再和其它细菌结合，因此可使抗菌材料具有抗菌性能的长效性。

B、活性氧催化反应说，即抗菌材料中分布的微量银可激活空气或者水中的氧，产生羟基自由基及活性氧离子O2-，活性氧离子02-有极强的化学活性，能与细菌及多种有机物发生氧化反应，如这些活性氧可以导致DNA链中的碱基之间的磷酸二酯键的断裂，引起DNA分子单股或双股断裂，破坏DNA双螺旋结构，从而破坏微生物细胞的DNA复制而紊乱细胞的代谢，起到抑制或杀灭细菌的作用。

[3]第三，纳米银的原子排列表面为介于固体和分子之间的“介态”，这种活性极强的纳米银微粒具备超强抗菌能力，可杀死细菌、真菌、支原体、衣原体等各种致病微生物。

最后，纳米银又是非抗生素类杀菌剂，目前没有任何细菌对银产生耐药性，因而避免了过度使用抗生素导致细菌产生耐药性的不良反应。

[4]医疗应用现在含纳米银的医疗产品包括纳米银织物、纳米银烧烫伤贴、纳米银抗菌敷料、纳米银导尿管、纳米银眼药、纳米银生物材料、纳米银骨水泥、含纳米银的心脏瓣膜、纳米银隐形避孕套等（图2）。

纳米银在医学领域的应用已经成为研究的热点。

[5]最近的研究还发现，纳米银与有机材料结合成复合物，能减轻银离子直接接触人体所带来的危害，且银离子被包裹在有机材料(如聚氨酯、聚乙烯等)内，释放更为缓陵，能达到长久抗菌的效果。

图2、纳米银的应用实例纳米银在烧烫伤科的应用：在治疗烧伤和感染创口方面，纳米银材料显示了它优异的抗菌性能，采用纳米银，壳聚糖结合制作的敷料，用于处理烧烫伤伤口，可以抵抗金葡、大肠等多种细菌且表现出良好的止血效果。

在口腔科的应用：口腔是人体与外界环境中细菌等微生物接触最多的部位之一，保持口腔卫生不容忽视，很多学者着力探索银离子在口腔抗菌中能发挥的作用。

在一组对中国学龄前儿童前牙龋齿的对照研究中发现，氟化铵银能有效预防和治疗龋齿。

在外科手术、褥疮及慢性感染创面中的应用：姜会庆等人曾发表文章介绍他们采用纳米银敷料对久治不愈褥疮进行治疗的研究在与对照的对比中发现纳米银敷料具有明显的抗菌和促进伤口愈合的疗效特别是对久治不愈的褥疮或其它慢性感染创面效果更佳因纳米银敷料具有药物的缓释作用可以不断的作用于再生细菌而且具有持续杀菌作用不仅对细菌作用强对真菌也有很强的杀灭作用。

在卫生防护用品方面的应用：在自然环境中微生物的存在极为广泛其中的许多有害微生物能使人致病进而影响身体健康有的甚至危及生命。

特别是在医院环境中空气中存在着大量的漂浮有害微生物这些漂浮的大量有害微生物极易被医生、患者及院内工作人员的衣物、口罩、垫材、垫巾、床单、被罩等各种医用纺织类防护用品的纤维吸附为此也极易造成医源性交叉感染并向院外人群传播。

作为医疗卫生防护用品的口罩、防护服、垫材、垫巾、床单、被罩等医疗卫生防护用品，目前大多仍没有防病、抗感染的作用。

如今纳米银抗菌材料的开发为其在卫生防护用品方面的应用开拓了一个广阔的应用空间。

其优异的抗菌特性使得抗菌纺织品和非纺织品有了很大的发展载有纳米银抗菌材料的抗菌口罩、防护服、垫材、垫巾、床单、被罩等也已逐渐被开发出来。

而在实际临床中，抗菌防护用品由于社会的发展，需求增加，其应用范围也将会进一步扩大以致扩展到所有医用防护用品如铺、垫、穿、戴、枕绊、绑、包、贴、敷等用品。

具有抗菌防护性能的医用防护用品将会得到很快地发展。

在医用导管中的应用：随着医用高分子材料和介入性医疗技术的发展，医用导管在临床中的应日益广泛，各种诊断、治疗、监测、输注、采纳、引流、导通、造影、栓塞、扩张、成形、溶栓、止血……等功能的医用导管被陆续开发出来。

然而，虽说导管本身无毒、无害，但在临床应用中由于导管介入引起的感染却时有发生，尤其是需要较长期留置使用的医用导管，其感染的发生率会更高。

为了解决这个问题，医用导管的生产者与开发者也为此作了不少工作，但至今在临床上尚未有一种医用抗菌导管得以使用。

近来程定超等人申请了“医用纳米银系抗菌导管”的专利该专利介绍的医用纳米银系抗菌导管对广泛的细菌和霉菌具有长效抗菌杀菌作用，并具有安全、无毒、稳定性好、耐高温等特点。

其加工简单、方便并可用于各种用途的医用导管，且不改变原有医用导管的形状、造型、功能和医疗作用。

在医用手术器械中的应用：日本的茂启二郎曾制造出含纳米银材料的不锈钢医疗器械，如抗菌不锈钢刀具、抗菌不锈钢夹子等器具。

在检测其抗菌效果时，结果表明，表面含纳米银材料的不锈钢器具具有优异的抗菌性能。

用类似方法可制造出如手术刀、手术钳、手术镊、手术针、盘子等抗菌性手术器械。

同时也可制出抗菌性厨房用具，如刀、勺、铲等。

还可以制出如不锈钢抗菌杯、不锈钢抗菌洗手池等用具。

[6]在生殖健康中的应用：面对生殖健康领域需要解决的诸多问题，人们将生殖道感染（RTI）和性传播疾病（STD）的防治作为生殖健康的重要组成部分，RTI 和STD 不但对自身造成身心两方面的伤害，还可危及他（她）人，殃及后代，并造成严重的社会和经济负担，是对人类生殖健康的一大威胁。

目前用于防治生殖道感染的方法、药物和用具已开发了很多，但纳米银材料的应用却有着安全、毒副作用小，广谱、抑菌杀菌作用强以及持续杀菌和促进组织修复与再生作用等优点。

[7]在计划生育用具中的应用：安全套（或称避孕套）与宫内节育器（IUD）是计划生育中应用最多的避孕节育用具，它们一方面具有避孕节育的作用，另一方面还应具有杀菌防病抗感染的作用，既所谓的避孕与防病的双重作用。

对于安全套来说人们早已在这方面开始了工作，而纳米银材料在安全套中应用的开发便使得安全套在抗菌杀病毒、安全、无毒、长效、广谱、耐候及易加工等方面有了很大的进展。

实行计划生育是我国的基本国策，对计划生育用具和器械的改进及推广应用则是对实现这一国策的重要技术支持。

勿庸置疑开发出新的安全、有效、简便、经济、副作用小、有利于生殖道健康、群众乐于接受的计划生育用具与器械将是计划生育用具与器械发展的趋势，符合我国计划生育可持续发展的科学要求，符合世界人口与发展的国际共识。

前景展望综上所述，纳米银材料由于其量子效应、小尺寸效应和极大的比表面积特性，容易与病原微生物密切接触，从而发挥更大的生物效应，因此具有抗菌范围广、持续杀菌时间长等优点。

从上文中也了解到，纳米银材料的毒性是与其形态、粒径、剂量、作用方式等各方面因素综合相关，因此在研制新型纳米银材料时，应多方考虑各种影响因素，在产品上市前充分进行体外实验和动物实验，确保其安全性。

另外，在工艺学方面，有报道称纳米银在不加保护剂的常规条件下，容易发生颗粒聚集而失去纳米特性，或被氧化为棕色的氧化银，这些都会影响该材料的抗菌效果，因此需要加强进一步研究，克服这一技术缺陷。

纳米银抗菌广谱抗菌作用机制的深入，将为研制安全有效的广谱抗菌的纳米抗菌药物和材料提供理论基础和实验依据，为人类细菌感染的广谱预防和治疗提供新的方法和策略。

相信在不久的将来，纳米抗菌药物和材料在预防和治疗细菌感染性疾病方面将在临床得到广泛应用。

[8]文献引用[1]赵杰，张东明，纳米银的制备及其应用，材料导报2010,24(z2)[2]谢小保，李文茹，曾海燕等，纳米银对大肠杆菌的抗茵作用及其机制，材料工程，2008年10期[3]赵娣芳，周杰，刘宁，含银无机抗菌材料的开发及应用，矿产保护与利用，2005年6月第3期[4]刘焕亮，王慧杰，袭著革，纳米银的抗菌原理及生物安全性研究进展，环境与健康杂志，2009年8月第26 卷第8期[5]汤京龙，奚廷斐，纳米银生物安全性研究，生物医学工程学杂志2008,25(4)[6]程定超，杨洁，赵艳丽，纳米银抗菌材料在医疗器具与生活用品中的应用，医疗卫生装备,2004年11期[7] 张媛媛，孙皎，纳米银作为抗菌材料的生物安全性研究进展，中国医疗器械杂志，2007年01期[8]何伟，张发明，范志宁，纳米银抗菌技术在临床医疗中的应用，中国组织工程研究与临床康复，2010,14(42)。