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納米氧化鋅的抗菌性能

來源:廣州宏武材料科技有限公司     發布時間:2019-12-27瀏覽量:

      在眾多納米材料抗菌劑中,納米氧化鋅對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門菌屬等致病菌具有強烈的抑制或殺滅作用,并且納米級的氧化鋅作為一種新型鋅源,在具有選擇毒性及良好的生物相容性的同時還具有較高的生物活性、良好的 免疫調節能力和高吸收率等特點,因而愈發受到相關研究者的重視。

      當粒子的粒徑降到納米級(20-30nm) 時,納米粒子具有較高的表面活性和較大的比表面積,增 加了與細菌接觸和反應的面積,因而納米氧化鋅對細 菌的毒性顯示出一定的粒徑依賴性,研究人員研究了6種不同粒徑的氧化鋅粒子對金黃色葡萄球菌生長的抑制效果,結果發現,當納米氧化鋅粒徑>100nm(濃度為6mmol。L-1)時,對金黃色葡萄球菌沒有明顯的生長抑制作用,而當其粒徑<30nm時不僅抑制該菌的生長,甚至對其有致死作用。

      納米氧化鋅的抗菌機制 

目前,有較多關于納米氧化鋅抗菌或殺菌的研究報道,現有文獻對其抗菌或殺菌機制主要歸納為3個方面:

1. 游離Zn2+的釋放;
      金屬離子ZN2+的代謝平衡對細菌的存活至關重要。有研究表明,納米氧化鋅在含水介質中不斷地緩慢釋放ZN2+,且ZN2+能夠透過細胞膜進入細胞內,在破壞細胞膜的同時與蛋白質上的某些基團反應,破壞菌體結構和生理活性,并進入菌體內破壞電子傳遞系統的酶且與-SH反應,達到殺菌目的,并且在殺滅細菌后,ZN2+可以從細胞中游離出來,重復上述過程.

2. 納米粒子和菌體表面相互作用;
      金屬氧化物的抗菌性也可歸因于納米粒子與細菌表面的相互作用,繼而引起細菌表面損傷。
      研究人員研究了納米氧化鋅對大腸桿菌生長的影響。結果顯示,在PH值為7時,納米氧化鋅電勢為+24mV ,當大腸桿菌表面由于脂多糖的水解產生大量的酰胺,使菌膜帶負電荷,與帶相反電荷的納米氧化鋅之間產生靜電吸引,導致兩者之間發生緊密聯合并引起菌體表面損傷,繼而導致菌膜破裂最終引發細菌死亡。 納米氧化鋅粒子與空腸彎曲桿菌相互作用時,納米粒子同樣能導致菌形態的變化和內容物的泄漏,并且誘導生物體內氧化應激基因表達的增加。以上研究均表明,納米氧化鋅抗菌性能與粒子和細菌表面的相互作用密切相關。

3。 ROS活性氧自由基的產生。
      金屬氧化物粒子在細胞內產生ROS(如過氧化氫、羥基自由基、氧負離子和氫過氧化物等)也是重要的毒性機制。納米粒子誘導產生的ROS已被普遍認為是粒子誘導效應的常見形式,誘導產生的ROS能引起一系列的生物反應,如能導致菌膜破損,進而引起溶菌作用或者促進納米粒子在菌體內聚集并最終導致細菌死 亡。
      納米氧化鋅顆粒具有光催化性,在可見光或紫外線的照射下可產生光學毒性并對細菌產生致死作用。
      研究人員選用大腸桿菌和枯草芽孢桿菌作為受試菌,分別研究了納米氧化鋅在光照和黑暗條件下對兩種菌的損傷程度。結果發現,光照誘導粒子的光催化活性導致菌膜破損進而引起DNA損傷,同時利用SEM觀測到由于細菌內容物泄露引起細胞凹陷或僅有被降解的菌膜殘留。

      納米氧化鋅正被廣泛應用于畜牧養殖,紡織,醫療,化妝品和食品包裝等領域,納米氧化鋅抗菌作用研究主要集中于細菌,如金黃色葡萄球菌和大腸桿菌,且顯示了較好的體外抗菌效果。


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