纳米氧化锌的抗菌性及其抗菌机理讨论

2024年3月15日发(作者：泊的拼音和组词)

纳米氧化锌的抗菌性及其抗菌机理讨论

摘要:本文介绍了纳米ZnO相对于普通ZnO所具有的一些特殊性

能,并重点介绍了纳米ZnO在抗菌方面的性能及其抗菌机制,相信随着

研究的不断深入与问题的解决,纳米氧化锌将在更多细菌的抑制或更

广阔的领域得到广泛的利用。

关键词:纳米氧化锌 抗菌性能 抗菌机制

纳米ZnO是一种宽禁带Ⅱ～Ⅵ化合物半导体材料,是一种新型高

功能精细无机材料,粒径在1～100 nm之间,具有规整的六角形纤锌矿

结构,本身为白色,稳定性好,高温下不变色,不分解。并且因其特有的表

面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等,使得纳米ZnO在磁、光、

电、敏感等方面具有一般ZnO晶体无法比拟的特殊性能和新用途,在

中性环境中无需光照即表现出显著的抗菌性,由于ZnO原料来源丰富,

价格低廉,同时锌还是一种人体所必需的矿物元素,纳米ZnO已成为无

机抗菌剂研究的热点之一。

1 纳米氧化锌的抗菌性能

段月琴等[1]在单一纳米技术的基础上,将用直接沉淀法制备的纳

米ZnO和用其他方法制备的银系抗菌剂等其他材料用不同方法组合

后,均匀涂到普通面料上,与普通面料相比,经过纳米复合技术处理的

面料对金黄色葡萄球菌、致病性大肠杆菌具有一定的抑制效果。周希

萌等[2]采用菌落计数法及纸片扩散法对甲、乙、丙、丁4种纳米ZnO

晶须、ZnO复合抗菌材料进行抗菌性能比较。表明4种纳米ZnO晶

须复合抗菌材料都具有良好的抗菌性能,并且有一定的抗菌效果,而丙

药物的抑菌效果最好,100 ppm丙药物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、

巨大芽胞杆菌、枯草杆菌、四联球菌基本达到了100%的抑制效果,

并且在体外对病菌也有一定的抑制效果,并随作用时间延长抑制效果

也增强。王春阳等[3]将配置好的不同浓度的纳米ZnO抗菌溶液分别

在荧光照射、日光照射和无光照射条件下进行杀菌实验,结果表明,在

不同光照射下条件下,纳米ZnO均有较强的抗菌性能,在阳光照射下效

果更好,且浓度越高,抗菌性越强。另外国内外许多报道称经紫外线照

射后,水溶液中的ZnO光催化剂可以产生羟自由基、过氧化氢和超氧

化物等物质,这使得ZnO纳米粒子在一些有机物的降解以及对突变的

细胞（如肿瘤细胞)产生细胞毒性等方面有潜在的应用。

2 纳米ZnO的抗菌机制

目前关于纳米氧化锌抗菌剂的抗菌机理主要有以下两种观点:一

种是光催化抗菌机理；另一种是接触式杀菌机理。

2.1 光催化抗菌机理

由于纳米氧化锌具有较强的光催化能力,经紫外照射的纳米ZnO

具有强大的氧化能力,并能降解多种有机化合物。光催化抗菌原理认

为,在紫外光照射下,纳米ZnO价带中的电子会激发到导带,形成自由

移动的带负电的电子和带正电的空穴,这种空穴与吸附在材料表面的

氧气、羟基和水等反应产生氢氧根、氧负离子和过氧化氢等具有还原

作用的羟基自由基及活性氧离子。可以激发空气和水中的氧变为活性

氧,活性氧具有极强的氧化活性,它们能与多种微生物中的有机物（例

如：羟基等)发生反应,破坏细菌细胞的增殖能力,而抑制或杀灭细菌。

同时,纳米氧化锌粒径越小,越容易使其周围产生活性氧,而具有较强

的抑菌杀菌性能。

2.2 接触式杀菌机理

由于纳米粒子特有的表面效应,容易与所接触的细菌产生亲和力,

而具有杀菌能力。接触式杀菌机理也叫金属离子溶出机理认为:ZnO

在含水介质中缓慢释放锌离子,锌离子逐渐地游离出来,由于锌离子的

氧化还原性,当它和细菌细胞膜相结合时,与其中的有机物发生反应,

破坏了膜蛋白的结构,使其失去活性,达到杀菌目的。同时,纳米ZnO表

面的空穴会产生电子,直接参与反应,空穴数量越多就会产生更多的电

子,其杀菌能力就增加。接触式杀菌机理,首要条件是锌离子与细菌的

直接接触,不需要紫外照射,而且当细菌被杀死后,锌离子又会从菌体

中游离出来,再与其他细菌接触,完成新的杀菌任务,所以显出很强的

杀菌活性。

另外,曲敏丽等[4]利用自制的两种纳米ZnO和普通ZnO对纯棉织

物进行抗菌整理和研究,发现纳米ZnO的抗菌机制是光催化和金属离

子溶出共同作用的结果,即纳米ZnO的抗菌效果在光照条件下是纳米

氧化锌的光催化作用和锌离子溶出两种共同作用的结果,而在无光照

条件下时是由于溶出的锌离子发生氧化反应而产生的抗菌效果。

3 结语

总之,纳米ZnO作为一种新型无机功能材料,随着纳米技术的不断

成熟,纳米ZnO抗菌剂将由于其热稳定性好、价格低廉、高抗菌性能,

将在医疗保健、食品卫生、洗涤剂、化妆品等方面得到广泛的应用。

但是对纳米ZnO的抗菌性能产生机理的研究至今仍不成熟,没有统一

的定论,需要人们更加努力在提高纳米ZnO的利用率和杀菌率方面的

研究。相信随着研究的不断深入,纳米ZnO将有更多的优异性能被发

现,并在细菌的抑制或更广阔的领域得到充分的利用,对改善人类生活

环境,减少疾病,提高全民生活质量将产生十分重要的作用。

参考文献

[1] 段月琴,孙永昌,王玉红,等.纳米复合抗菌面料的研制及其抗

菌性能[J].天津冶金，2005(1):44-45.

[2] 周希萌,张桂贤,艾鑫,等.纳米氧化锌晶须ZnOw抗菌与抗病

毒效果的初步研究[J].上海畜牧兽医通讯,2006(2):16-17.

[3] 王春阳,金珑.纳米ZnO抗菌性能的研究[J].山东农业大学学

报：自然科学版,2006,37(1):39-42.

[4] 曲敏丽,姜万超.纳米氧化锌抗菌机理探讨[J].印染助

剂,2004,21(6):45-46.