纳米抗菌材料研究综述
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迄今为止 ，纳米银 的抗菌机理可以总结 为以下几种 ：（１ ）纳米颗粒
在细胞表面上的粘附影响了细胞膜的性能 ，如相关报导提 出纳米银 降解 了脂多糖分子 ， 在 细胞 内积累形成聚集点 ， 引起细胞渗透性的大幅提高 ； （ ２ ） 纳米银进入细胞内部 ，引起 Ｄ Ｎ Ａ损坏 ； （ ３ ） 纳米银 中具有抗菌功 能 的银离子的释放。
目 前研究的热点是希望 能将 Ｔ ｉ Ｏ ２ 的光催化活性提 高到可见光范同 内 ，已有采用金属掺杂的方法 ，如添加 材料使 Ｔ ｉ Ｏ ２ 在可见光下就产 生电子跃迁 ，同时也提高了材料的抗菌性能。
（ 四 ）氧 化锌 （ Ｚ ｎ ０ ）
二、常见纳米抗菌材料及其抗菌机理
（ 一） 多肽类与 壳聚糖
展 趋势。 【 关键词 】纳米材料 抗 茵 复配 中图分类号：Ｒ ４ ５ 文献标识 码：Ｂ 文章编号： １ ０ ０ ９ — ４ ０ ６ ７ ｆ ２ ０ １ ４ ） ０ ８ — ８ ５ — ０ ２
一
、
纳米抗菌材料简介
面。电子居于较高能量状态 ， 可被 ０ ２ 捕获 ， 生成超氧离子 自由 基（ ・ ０ ２ 一 ） ， 并会 与水发生近一步作用 ， 生成轻基和双氧水（ Ｈ ２ ０ ２ ） ；空穴则被 Ｈ ２ ０、 Ｏ Ｈ 一 捕获生成轻基 自由基（ ・ Ｏ Ｈ ） 。这些产物都具有较强的氧化性 ，能与微
天然多肽类化合物的抗 菌机理是通过在微生物细胞膜 中形成纳米级
的通道 ，引起细胞渗透性能的崩溃， 。 抗菌多肽类化合物的合成是借鉴了 已知蛋 白质 的结构 ，针对特定的抗菌应用 ，制备不同尺寸 、形貌 、涂覆
层等多肽纳米结构和其衍生物 。
与Ｔ ｉ Ｏ ２ 类似 ， Ｚ ｎ Ｏ也因高紫外光吸收率和吸收光谱往可见光方向的
单壁碳纳米管（ Ｓ ＷＮ Ｔ ） ＞ 多壁碳纳米管（ ＭＷＮ Ｔ ） ＞ 石英＞ 富勒烯顺序递减 。碳 纳米管 的抗菌性研究相对较少 ，这是 因为它们在水 中很难均匀分散 。研 究结果表明碳纳米管对 Ｃ ＋ 菌和 Ｇ一 菌都有抗菌作用 ，可能是 因为一种物
（ － Ｓ Ｈ ） 反应 ， 导致呼 吸酶 的失效和 Ｒ Ｏ Ｓ 的产生 ； Ｆ ｅ ｎ ｇ 等发 现银离 子可以 阻碍 Ｄ Ｎ Ａ的 自我复制 ，影响了细胞 膜的结构和渗透性 ；Ｋ ｉ ｍ 等发现在 Ｕ Ｖ — Ａ和 ｕ ｖ — ｃ的照射下 ，银离子可 以与大量的聚核苷酸形成综合体 ， 通过三联 中间体发生光化学转化 ，导致 Ｄ Ｎ Ａ 的光二 聚作用加速 ，使抗 菌效率提 高。
（ 二 ）纳 米 银
等认为小颗粒 比大颗粒抗菌效率更 高，而 Ｆ ｒ ａ ｎ ｋ ｌ ｉ ｎ等却认 为颗粒尺寸对
Ｚ ｎ Ｏ抗菌性能没有影响。
（ 五） 新 型 纳 米 材料
近年来 ，一些新颖设计 的纳米材料也展示出优越 的抗菌性能 ， ． 它们 既是优 良抗菌剂 ，又对动物细胞毒性较小 ，因此有很大的应用前景。
纳米抗菌材料研究综述
陈 化 飞
哈 尔滨商业大学管理学院
黑龙江
哈 wk.baidu.com滨
１ ５ ０ ０ ２ ８
【 摘 要】 为控制有 害微生物 的生 长繁殖 ， 避免 细菌的传播和感 染， 研发 高效无毒 且效 力持久 的抗 菌剂是一项与人类健康生活息息相关的重要课题 。 综述多肽类 与壳聚糖 、纳米银、二氧化钛 （ Ｔ ｉ ０ ２ ） 、氧化辞 （ Ｚ ｎ ０ ） 及新型 纳米材料等常见纳米抗菌材料特点及其抗菌剂机理，并展望纳米抗菌剂的发
因为其与树脂类 的协 同作用对 Ｇ ＋ 菌更强。对于颗粒尺寸的影响 ，Ｊ ｏ ｎ ｅ ｓ
研究表明 ： 壳聚糖对病毒 、真菌 的抗菌性 能要优于细菌 ；对 Ｇ ＋ 菌的 抗菌效率要高于 Ｇ 一 菌。 壳聚糖抗菌机理 目前并无定论 ， Ｑ ｊ 等认为带正电 荷 的壳聚糖可 以与带负电的细胞膜反应 ，引起细胞 渗透性 的增加 ，最终 导致细胞 内含物的破裂和泄露 ， 这也与实验观察到在 Ｐ Ｈ ＞ ６ 的环境 中天然 壳 聚糖和其纳米材料均无抗菌活性的现象相一致 ； Ｒ ａ ｂ ｅ ａ 等认 为壳聚糖可 以与痕量金属发生鳌合作用 ，引起酶活性的失效 ， 在真菌细胞中 ，壳聚 糖可能渗透进 细胞壁和细胞核 中，与 Ｄ Ｎ Ａ结合阻碍了 Ｒ Ｎ Ａ的合成 。
红移而成为研究热点 。Ｚ ｎ Ｏ 对多种细菌具有抗菌功能 ，其抗菌机理也正
在不断研究中。 Ｈ ２ ０ ２ 的产生被认 为是最主要 的抗菌机理之一 ， 另外 Ｚ ｎ Ｏ 与细胞接触透过细胞壁 ， 也破坏了细胞膜使其解体。 Ａ ｔ ｉ ｎ ａ ｅ ａ 等发现 Ｚ ｎ ２ ＋ 对几种细菌的生长有抑制作用 ， 可能是因为 Ｚ ｎ ２ ＋ 与细胞膜的结合 ，延长 了细菌繁殖的对数生长期 ； Ｓ ｏ ｄ ｅ ｂ ｅ ｒ ｇ 等发现 Ｚ ｎ ２ ＋ 对ｃ ＋ 菌比Ｇ 一 菌更有效 ，
生物体 内的有机物发生反应 ，破坏其繁殖能力 和再生能力 。
纳米 抗菌材料 是近年来 出现的一种新 型抗菌材料 ，其特征尺 寸在
１ － １ ０ Ｏ ｈ ｍ之间 ， 因此具有纳米材料的基本性能如表面效应 、 小尺寸效应 、 量 子尺 寸效应和宏观隧道效 应等。天然的或人为制备的纳米材料具有更 小规模 、更高性 能且更有针对性 的使用 ，因此具有很大 的应用潜力 。
含银 化合 物一直以来就被作为抗菌剂而广泛应用 ， 但是其抗菌机理
一
直没有被研究透彻 。Ｍａ ｔ ｓ ｕ ｊ ｎ ｕ ｒ ａ 等提 出银离 子可 以与蛋 白质中的巯基
富勒烯（ ｃ ６ ０ 、Ｃ ７ ０等） 的发现和性能研究提供 了一种具有高电子传导
性、 高拉伸性能以及独特的热和光性能的新材料 。Ｃ ６ ０也可以形成稳定 的纳米颗粒的水相悬浊液，称为 ｎ Ｃ ６ ０ ， 其尺寸分布很广 ，并因为潜在的 抗菌广谱性而备受关注，但其抗菌机理仍在研究中。 碳纳米管的毒性研究表明 ， 其对哺乳动物的肺 部细胞的毒性大小按
在细胞表面上的粘附影响了细胞膜的性能 ，如相关报导提 出纳米银 降解 了脂多糖分子 ， 在 细胞 内积累形成聚集点 ， 引起细胞渗透性的大幅提高 ； （ ２ ） 纳米银进入细胞内部 ，引起 Ｄ Ｎ Ａ损坏 ； （ ３ ） 纳米银 中具有抗菌功 能 的银离子的释放。
目 前研究的热点是希望 能将 Ｔ ｉ Ｏ ２ 的光催化活性提 高到可见光范同 内 ，已有采用金属掺杂的方法 ，如添加 材料使 Ｔ ｉ Ｏ ２ 在可见光下就产 生电子跃迁 ，同时也提高了材料的抗菌性能。
（ 四 ）氧 化锌 （ Ｚ ｎ ０ ）
二、常见纳米抗菌材料及其抗菌机理
（ 一） 多肽类与 壳聚糖
展 趋势。 【 关键词 】纳米材料 抗 茵 复配 中图分类号：Ｒ ４ ５ 文献标识 码：Ｂ 文章编号： １ ０ ０ ９ — ４ ０ ６ ７ ｆ ２ ０ １ ４ ） ０ ８ — ８ ５ — ０ ２
一
、
纳米抗菌材料简介
面。电子居于较高能量状态 ， 可被 ０ ２ 捕获 ， 生成超氧离子 自由 基（ ・ ０ ２ 一 ） ， 并会 与水发生近一步作用 ， 生成轻基和双氧水（ Ｈ ２ ０ ２ ） ；空穴则被 Ｈ ２ ０、 Ｏ Ｈ 一 捕获生成轻基 自由基（ ・ Ｏ Ｈ ） 。这些产物都具有较强的氧化性 ，能与微
天然多肽类化合物的抗 菌机理是通过在微生物细胞膜 中形成纳米级
的通道 ，引起细胞渗透性能的崩溃， 。 抗菌多肽类化合物的合成是借鉴了 已知蛋 白质 的结构 ，针对特定的抗菌应用 ，制备不同尺寸 、形貌 、涂覆
层等多肽纳米结构和其衍生物 。
与Ｔ ｉ Ｏ ２ 类似 ， Ｚ ｎ Ｏ也因高紫外光吸收率和吸收光谱往可见光方向的
单壁碳纳米管（ Ｓ ＷＮ Ｔ ） ＞ 多壁碳纳米管（ ＭＷＮ Ｔ ） ＞ 石英＞ 富勒烯顺序递减 。碳 纳米管 的抗菌性研究相对较少 ，这是 因为它们在水 中很难均匀分散 。研 究结果表明碳纳米管对 Ｃ ＋ 菌和 Ｇ一 菌都有抗菌作用 ，可能是 因为一种物
（ － Ｓ Ｈ ） 反应 ， 导致呼 吸酶 的失效和 Ｒ Ｏ Ｓ 的产生 ； Ｆ ｅ ｎ ｇ 等发 现银离 子可以 阻碍 Ｄ Ｎ Ａ的 自我复制 ，影响了细胞 膜的结构和渗透性 ；Ｋ ｉ ｍ 等发现在 Ｕ Ｖ — Ａ和 ｕ ｖ — ｃ的照射下 ，银离子可 以与大量的聚核苷酸形成综合体 ， 通过三联 中间体发生光化学转化 ，导致 Ｄ Ｎ Ａ 的光二 聚作用加速 ，使抗 菌效率提 高。
（ 二 ）纳 米 银
等认为小颗粒 比大颗粒抗菌效率更 高，而 Ｆ ｒ ａ ｎ ｋ ｌ ｉ ｎ等却认 为颗粒尺寸对
Ｚ ｎ Ｏ抗菌性能没有影响。
（ 五） 新 型 纳 米 材料
近年来 ，一些新颖设计 的纳米材料也展示出优越 的抗菌性能 ， ． 它们 既是优 良抗菌剂 ，又对动物细胞毒性较小 ，因此有很大的应用前景。
纳米抗菌材料研究综述
陈 化 飞
哈 尔滨商业大学管理学院
黑龙江
哈 wk.baidu.com滨
１ ５ ０ ０ ２ ８
【 摘 要】 为控制有 害微生物 的生 长繁殖 ， 避免 细菌的传播和感 染， 研发 高效无毒 且效 力持久 的抗 菌剂是一项与人类健康生活息息相关的重要课题 。 综述多肽类 与壳聚糖 、纳米银、二氧化钛 （ Ｔ ｉ ０ ２ ） 、氧化辞 （ Ｚ ｎ ０ ） 及新型 纳米材料等常见纳米抗菌材料特点及其抗菌剂机理，并展望纳米抗菌剂的发
因为其与树脂类 的协 同作用对 Ｇ ＋ 菌更强。对于颗粒尺寸的影响 ，Ｊ ｏ ｎ ｅ ｓ
研究表明 ： 壳聚糖对病毒 、真菌 的抗菌性 能要优于细菌 ；对 Ｇ ＋ 菌的 抗菌效率要高于 Ｇ 一 菌。 壳聚糖抗菌机理 目前并无定论 ， Ｑ ｊ 等认为带正电 荷 的壳聚糖可 以与带负电的细胞膜反应 ，引起细胞 渗透性 的增加 ，最终 导致细胞 内含物的破裂和泄露 ， 这也与实验观察到在 Ｐ Ｈ ＞ ６ 的环境 中天然 壳 聚糖和其纳米材料均无抗菌活性的现象相一致 ； Ｒ ａ ｂ ｅ ａ 等认 为壳聚糖可 以与痕量金属发生鳌合作用 ，引起酶活性的失效 ， 在真菌细胞中 ，壳聚 糖可能渗透进 细胞壁和细胞核 中，与 Ｄ Ｎ Ａ结合阻碍了 Ｒ Ｎ Ａ的合成 。
红移而成为研究热点 。Ｚ ｎ Ｏ 对多种细菌具有抗菌功能 ，其抗菌机理也正
在不断研究中。 Ｈ ２ ０ ２ 的产生被认 为是最主要 的抗菌机理之一 ， 另外 Ｚ ｎ Ｏ 与细胞接触透过细胞壁 ， 也破坏了细胞膜使其解体。 Ａ ｔ ｉ ｎ ａ ｅ ａ 等发现 Ｚ ｎ ２ ＋ 对几种细菌的生长有抑制作用 ， 可能是因为 Ｚ ｎ ２ ＋ 与细胞膜的结合 ，延长 了细菌繁殖的对数生长期 ； Ｓ ｏ ｄ ｅ ｂ ｅ ｒ ｇ 等发现 Ｚ ｎ ２ ＋ 对ｃ ＋ 菌比Ｇ 一 菌更有效 ，
生物体 内的有机物发生反应 ，破坏其繁殖能力 和再生能力 。
纳米 抗菌材料 是近年来 出现的一种新 型抗菌材料 ，其特征尺 寸在
１ － １ ０ Ｏ ｈ ｍ之间 ， 因此具有纳米材料的基本性能如表面效应 、 小尺寸效应 、 量 子尺 寸效应和宏观隧道效 应等。天然的或人为制备的纳米材料具有更 小规模 、更高性 能且更有针对性 的使用 ，因此具有很大 的应用潜力 。
含银 化合 物一直以来就被作为抗菌剂而广泛应用 ， 但是其抗菌机理
一
直没有被研究透彻 。Ｍａ ｔ ｓ ｕ ｊ ｎ ｕ ｒ ａ 等提 出银离 子可 以与蛋 白质中的巯基
富勒烯（ ｃ ６ ０ 、Ｃ ７ ０等） 的发现和性能研究提供 了一种具有高电子传导
性、 高拉伸性能以及独特的热和光性能的新材料 。Ｃ ６ ０也可以形成稳定 的纳米颗粒的水相悬浊液，称为 ｎ Ｃ ６ ０ ， 其尺寸分布很广 ，并因为潜在的 抗菌广谱性而备受关注，但其抗菌机理仍在研究中。 碳纳米管的毒性研究表明 ， 其对哺乳动物的肺 部细胞的毒性大小按