解说纳米银银离子与电解银离子

解说纳米银银离子与电解银离子

一.预备知识

1.分子、原子、电子、离子

分子是独立存在而且保持物质化学性质的最小粒子。

原子是组成物质的最小颗粒。原子由原子核以及围绕在原子核旁边的电子组成。

原子整个极性呈中性。如果原子的质子数和电子数不等，那么就成为了离子，如果电子数目大于质子数，离子极性为负，反之离子极性为正。极性为负的离子称为阴离子，极性为正的离子称为阳离子。

在化学反应中,金属元素原子失去最外层电子,非金属原子得到电子,从而使参加反应的原子带上电荷。带电荷的原子叫做离子，带正电荷的原子叫做阳离子，带负电荷的原子叫做阴离子。

2.纳米、离子的体积

纳米是长度单位，是一米的十亿分之一（米→厘米→毫米→微米→纳米）, 大约为万分之一头发粗细。

1微米＝1000纳米,即1～999个纳米单位都叫可称为纳米。

原子的大小是1毫米（mm）的千万分之一。1微米（μm）的万分之一。

这样就可以知道，1个纳米大约为10个离子（原子）的大小。

纳米银的制造技术，日本为最高为4～５个纳米单位。即，1个纳米银微粉颗粒，可以容纳40～50个离子（原子）。而一般的纳米银制造技术，微粉颗粒的大小在10～20纳米单位。也就是可以容纳100～200个离子（原子）。

3．微生物的大小以微米为准。比如，一个标准的草履虫--一种单细胞的淡水小生物--大约为2微米宽。

球菌的直径约在0.75-1.25微米（μm）之间、杆菌长度约2-5微米（μm）、螺旋菌长约100-200微米（μm）。

病毒比细菌小得多，必须通过电子显微镜才可以看到。

离子（原子）是细菌的几万或几十万分之一大小。银离子作为阳离子，因此很容易和阴离子的细菌吸附，进入细菌的体内。

4．细菌是分裂繁殖，病毒是靠自我复制来繁殖。

细菌病毒繁殖速度极快，成几何级数增长。一般细胞分裂一次需时仅20～30分钟。条件适宜,病毒复制周期短,几十分钟内可能要增殖几百万次。

5．抗菌、杀菌、消毒、抑菌

抗菌（anti-microbial）: 是一个泛指词，包括杀菌和抑菌。

杀菌（microbiocide）：指将待处理体系中的微生物营养体和繁殖体杀死的过程。

消毒（disinfection）: 指破坏待处理体系中微生物的过程，但消毒过程一般对微生物孢子无效，

消毒不需要杀灭体系中所有微生物，只需要达到预定的处理要求，一般需要将体系中的致病

和条件致病的微生物出去或使之丧失活性。

抑菌（bacteriostasis）：抑制微生物生长繁殖的作用，抑制待处理体系中微生物活性，使之

繁殖能力降低或停滞繁殖的过程。

二．无机抗菌剂中的银离子

抗菌剂一般分为无机类和有机类两大类。

有机抗菌剂主要是化学抗菌剂，通过化学反应破坏细胞膜，杀菌快，效果好，成本低，应用

广泛。但安全性差、效果不长久，容易出现耐性菌。

无机类抗菌剂，安全、长效、耐高温。不会出现耐性菌。金属离子是无机类抗菌剂很重要的

部分，尤其银系抗菌剂近几年来应用最广。

银系抗菌剂的抗菌功能成份是银离子。银离子作为抗菌剂，具有安全性、广谱性、长效性、

无耐性菌、抑菌效果显著的优点，是一种非常理想的抗菌剂。缺点是银离子不稳定，加工成

本高。

银离子无耐性菌出现，即菌对银离子没有抗药性。这是由于银离子的独特的杀菌机理造成的。

一般的抗菌剂主要通过破坏细胞膜来杀菌。这样一来，曾经受到重创的细菌也在不断进化变

异，不断适应越来越毒的化学药剂。甚至出现了几乎“刀枪不入”，没有药剂可以对付的所

谓“超级细菌”。而这些“超级细菌”曾经是一些比较“温驯”的细菌。就象太上老君的炼丹

炉把孙悟空炼成火眼金睛一样，也“锤炼”成了能够分解药物，且本身毒性十足，足可以置

人于死地的超级病原菌，如大肠菌O-157、耐性葡萄球菌(MRSA)等。

银离子的抑(杀)菌机理概括而言，主要有两大学说。其一，细菌细胞分裂繁殖阻碍说。银离子是作为阳离子吸附并进入细菌的细胞膜内，和细胞内酵素反应，引起蛋白质代谢失调，导致新陈代谢障碍，细胞分裂（增殖）机能停止。细菌在排除体内异己成份过程中，耗尽能量，丧失活力。其二，是银离子激活产生活性氧（OH-），氧化分解细菌病毒说。银离子是金属离子中最为活泼的一种，在光和水份（空气中含有一定的水份）存在的条件下，银离子会激活，产生活性氧（OH-）。这种安全性等同于自然界离子的活性氧（OH-），确拥有数倍于紫外线和臭氧的氧化分解能力，对细菌和病毒具有杀灭分解效果。近几年来，日本的夏普，松下等家电产品都采用了这种杀菌除臭技术。最近，日本一些研究者确认，即使在无光的水中，银离子也会产生活性氧（OH-）。

以上两大抑(杀)菌机理学说都有电子显微镜等现代科学测试的佐证。但是，不管是那一种论述都能够充分说明：银离子对细菌和病毒的抑(杀)菌方式，使细菌和病毒不可能出现耐性菌。

1．银离子抗菌剂的前世今生

银离子是一个既传统又经常被推陈出新的抗菌剂。

金属银在水中，或者在空气中（空气中存在一定的水份），银的表面会游离出微量的银离子，所以具有一定的杀菌作用。从远古时代，人们就开始使用银器。人们发现在银食器中的奶不会变质，食品不会变质，银耳环不会使皮肤感染发炎。东南亚的僧侣现在还在使用银碗化缘。这些都是人类经验性地利用银的抗菌作用的事例。后来的研究者也正是从中获得启发，从经验到理性研究，研制出了各种类型的银离子抗菌剂产品。

人们很早就能够在试验室制备银离子溶液。

1884年，德国妇产科医生Crede将浓度为1％的硝酸银溶液滴入新生儿眼中，预防新生儿结膜炎，使婴儿的失明率从10％降至0.2％。直到今天为止，许多国家仍在使用Crede预防法。

上世纪二、三十年代，德国、法国和旧苏联等国家将电解法银离子应用于自来水的杀菌消毒。日军在侵华战争中也曾利用电解银离子对占领区的饮用水进行杀菌消毒。但是，当时由于制造技术差，银离子浓度低而成本高，难以形成工业化生产。到后来自来水的杀菌消毒只能让位于新出现的化学药剂--氯。

以氯为代表的化学合成抗菌剂出现以后，由于它们杀菌力强、速度快，成本低，很快统治了抗菌剂大部分市场。银离子除了硝酸银眼药水等专用抗菌剂外，市场损失殆尽。

十几年前，纳米技术兴起。科学家发现，银的杀菌效率和其表面积有很大关系。通过增大表面积，可以提高银离子的释放量，使其杀菌能力产生质的飞跃。也就是说用极少量的银附着于纳米级的载体便可产生强力的杀菌作用。于是，一时间纳米银粉剂（或称之为载银）成为时髦。一些国家甚至作为新产业来扶持,竞相开发纳米银。但是，近几年来，出于纳米对环境和人体可能带来的负面影响的担心日益上升，“奔跑”的纳米银在发达国家出现了问题。2003年底发生了韩国三星纳米银洗衣机在北美等地因受抵制而主动招回事件。2006年11月22日美国环境保护局（EPA）要求在美国销售使用纳米银的企业，有义务向EPA呈示关于该产品的安全性的科学论证（见当天的华盛顿邮报）。这实际上是以美国为首的发达国家，开始对纳米银的一种叫停，这将会对制造和使用纳米银企业的产生影响。2009年，英国科研人员发表了纳米对DNA有损害的结论。可以想象，纳米材料使用于人体的现象不久就会中止。尽管现在国内还听不到这种声音。

在纳米银盛行的同时，传统的电解法银离子的研发，也在日本等国家深入进行。由于纳米产品本身的问题，原先运用纳米银开发产品的公司，纷纷转而选择电解法银离子，也刺激和加速电解法银离子产品的技术升级。

电解法银离子抗菌剂的产业化生产，一直是众多研究者的梦想。一度流行的电解法银离子，最终受制于当时的技术历史条件，没有实现。工业化生产难度大的原因：银离子是一种极为活泼的离子，极容易与其他物质反应，难以保存。而高浓度、高纯度的银离子分解提纯和浓缩更是困难，生产环境要求苛刻。这就是目前市场上较少看到电解法生产的银离子溶液的原因。而浓度低，不稳定的银离子产品，没有使用价值。物流仓储成本高，也没有商业价值。