（發(fā)酵工程專業(yè)論文）納米材料抑菌作用及機(jī)理的研究.pdf

山東輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 摘要 本課題以五種細(xì)菌和兩種酵母菌為受試菌株 測(cè)試了兩種納米材料的抑菌 抗菌性能 利用環(huán)境掃描電鏡觀察納米材料對(duì)受試菌株的殺滅過程 在微觀層次 上認(rèn)識(shí)殺菌機(jī)理 利用抑菌圈法定性測(cè)定了納米銀和納米t i 0 2 的抗菌效果 證明了兩種材料均 具有廣譜抗菌效果 測(cè)定了納米銀和納米t i q 的最小抑菌濃度 m i c 和最大殺菌 濃度 m b c 兩者基本相同 它們對(duì)細(xì)菌的最小抑菌濃度是2 0 0 1 t g l 對(duì)啤酒酵母 的最小抑菌濃度是4 0 0 i l g l 在最大殺菌濃度 m b c 方面 對(duì)細(xì)菌的為1 0 7e f u m l 對(duì)酵母菌為1 0 5 e f u m l 納米銀和納米t i 0 2 對(duì)g 菌的抑制作用最強(qiáng) 對(duì)芽孢桿菌作用次之 對(duì)g 菌的 作用稍弱 對(duì)酵母菌的作用相對(duì)最弱 究其原因 這可能與有無(wú)芽孢以及各種類 型的菌體的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的不同結(jié)構(gòu)有關(guān)系 兩種納米材料的抗菌效果與其濃度和作用時(shí)間成正比 濃度越高 作用時(shí)間 越長(zhǎng) 作用效果越好 在細(xì)菌的最小抑菌濃度2 0 0 鷴 l 下 在1 8 個(gè)小時(shí)之內(nèi)就能將 細(xì)菌全部殺滅 對(duì)酵母菌來(lái)說達(dá)到相同的效果所需的濃度為4 0 0 1 a g l 另外 納米銀顆粒越小 作用效果越好 未經(jīng)還原的a 礦的殺菌效果與相同濃 度下的納米銀相比差距很大 由此可以判斷 出a g 與納米銀的作用機(jī)理應(yīng)該是有較 大區(qū)別的 納米t i 0 2 具有良好的熱穩(wěn)定性 經(jīng)高溫處理后仍然有良好的抑菌效果 利用環(huán)境掃描電鏡 e s e m 觀察了納米銀和納米t i 0 2 對(duì)受試菌的殺滅過程 在納米材料作用的初期 首先是從細(xì)菌細(xì)胞壁開始 其產(chǎn)生的自由基能破壞細(xì)胞 壁結(jié)構(gòu) 使細(xì)胞壁斷裂 破損 質(zhì)膜解體 然后進(jìn)入胞體內(nèi)部破壞內(nèi)膜和細(xì)胞組 分 使細(xì)胞質(zhì)凝聚 導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物溢出 可出現(xiàn)菌體空化現(xiàn)象 關(guān)鍵詞 納米銀 t i 0 2 抑菌 機(jī)理 最小抑菌濃度 山東輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 a b s t p a c t t a k i n gf i v eb a c t e r i u m sa n dt w oy e a s ta st a 理賦s t r a i n s i n h i b i t i o na n da n t i b a c t e r i a l e f f e c to ft w on r n o m a t e r i a l sw b l et e s t e d a n dt h ek i l l i n gp r o c e d u r eo ft a r g e ts t r a i n sw e r e o b s e r v e db ye s e m a n ds t e r i l i z i n gm e c h a n i s mw e r ek n o w ni nt h i sp a p e r t h ea n t i b a c t e r i a le f f e c to fr a r e a ga n dn a n o t i 0 2w e r eq u a l i t a t i v e l yt e s tb y i n h i b i t i o nz o n e t h a tp r o o f e dt w om a t e r i a l sh a v et h eb r o a d s p e c t r u ma n t i b a c t e r i a le f f e c t t h em i ca n dm b co fn a n o a ga n dn a n o t i e 2h a v eb e e nt e s t e d b o t ho ft h e ma r e r o u g h l ys a m e t h em i co nb a c t e r i u ma n dy e a s ti s2 0 0 腭皿a n d4 0 0 p g l r e s p e c t i v e l y t h em b co nb a c t e r i u m sa n dy e a s ti s10 7 c f u m la n d10 c f u m l r e s p e c t i v e l y i n h i b i t o r ya c t i o no fn a n o a ga n dr a r e t i e 2o ng b a c t e r i u m i st h eb e s t f o l l o w e d b yt h ee f f e c to nb a c i l l u sa n dg b a c t e r i u m a n di t se f f e c to ny e a s t si st h ew e a k e s t r e l a t i v e l y it h i n ki th a sr e l a t i o n sw i t hi t sd i f f e r e n ts t r u c t u r eo fc e l lw a l la n dm e m b r a n e t h ea n t i b a c t e r i a le f f e c to ft w on a n o m a t e r i a l s i sd i r e c t p r o p o r t i o n w i t h c o n c e n t r a t i o na n dt i m e t h em o r et h ec o n c e n t r a t i o na n dt i m ei sh i g h t h em o r et h er a t eo f b a c t e r i o s t a s i si sh i 9 1 lv c h e t lt h ec o n c e n t r a t i o ni s2 0 0 t g l t h eb a c t e r i u m sw o u l db et o k i l li n18h o u r s b u tt h ec o n c e n t r a t i o ni s4 0 0 t g li fy o uw a n tt ok i l lt h ey e a s t si nt h e s a m ec o n d i t i o n s i na d d i t i o n t h es m a l l e rt h ep a r t i c l eo fn a n o o 嗎i s t h eb e t t e rt h er a t eo f b a c t e r i o s t a s i si s t h e r ei sv e r yc o n s p i c u o u sd i s p a r i t yb e t w na g i o na n dn a n o a 島s ot h e s t e r i l i z i n gm e c h a n i s m o ft w od a n e m a t e r i a l ss h o u l dn o tb et h es a m e t h en a n o t i 0 2h a s g o o ds t a b i l i t yu n d e r h e a tt r e a t m e n t t h ek i l l i n gp r o c e d u r eo ft a r g e ts t r a i nw a so b s e r v e db ye s e m t h ep r o c e s so f n a n o m a t e r i a l sp h o t o c a t a l y s i s i n a c t i v a t i o no fb a c t e r i u mb e g i n sw i t hd e s t r o y i n gt h e s t r u c t u r eo fc e l lw a l lb yt h ef l e er a d i c a lt i 0 2p r o d u c e d t h e s ef l e er a d i c a lm a k et h ec e l l w a l ld i s r u p t i v ea n dd i s r e p a i r a b l t h ep l a s m a l e m m ad i s a s s e m b l e a n dt h e ni tc h i s e li nt h e c e l l d e s t r o yt h er e t i c u l u ma n dt h ei n n e r s t r u c t u r ew h i c hm a k et h ec y t o p l a s m c o a c e r v a t e a n dc a u s et h ee x t r a v a s a t i o no fe n t o c y t et of o r mc a v i t a t ec e l l s k e yw o r d s n a n o a g t i e 2 b a c t e r i o s t a s i s m e c h a n i s m m i c 1 1 1 學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明 所呈交的學(xué)位論文系在導(dǎo)師指導(dǎo)下本人獨(dú)立完成的研究成果 文 中引用他人的成果 均已做出明確標(biāo)注或得到許可 論文內(nèi)容未包含法律意義上 已屬于他人的任何形式的研究成果 也不包含本人已用于其他學(xué)位申請(qǐng)的論文或 成果 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說 明并表示謝意 論文作者簽名 日期 學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)權(quán)屬聲明 年 月 乙日 本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品 知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬山東輕工 業(yè)學(xué)院 山東輕工業(yè)學(xué)院享有以任何方式發(fā)表 復(fù)制 公開閱覽 借閱以及申請(qǐng) 專利等權(quán)利 同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子 版 本人離校后發(fā)表或使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí) 署名單位仍然為山東輕工業(yè)學(xué)院 論文作者簽名 導(dǎo)師簽名 日期 日期 年 絲月三日 年 乒日 掣牛 山東輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 第1 章緒論 廣袤的自然界無(wú)處不體現(xiàn)著納米科學(xué)的內(nèi)涵 人類或動(dòng)物的牙齒和骨骼表面 具有納米結(jié)構(gòu) 因而其韌性和強(qiáng)度較之具有相同化學(xué)組成的宏觀團(tuán)塊大得多 貝 類的珍珠層僅含1 的納米級(jí)聚合物 但其組成比本身組分硬2 倍 韌性則提高 1 0 0 0 倍 具有大量納米結(jié)構(gòu)的樹木 維系著地球的生態(tài) 而自然界中的生命 更 是由最基本生命物質(zhì)蛋白質(zhì) r n a 等 納米機(jī)器 組裝成的組合體 1 9 5 9 年 著名物理學(xué)家 諾貝爾獎(jiǎng)獲得者r i c h a r df e y n m a n 首次提出了按人 類意愿任意地操縱單個(gè)原子與分子的設(shè)想 預(yù)言了納米科技的出現(xiàn) 自此 人們 逐漸對(duì)這一類處于納米尺度范圍 具有明顯異于一般宏觀材料的物理 化學(xué)性能 的一類物質(zhì)發(fā)生了興趣 從而開拓了對(duì)這一陌生領(lǐng)域的認(rèn)知和探索 到2 1 世紀(jì)的 今天 納米科技對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的實(shí)質(zhì)性影響和對(duì)未來(lái)工業(yè)的潛在革新似已毋庸質(zhì)疑 因此人們普遍認(rèn)為 納米技術(shù)將和信息技術(shù)一道 成為現(xiàn)代高科技和新興學(xué)科發(fā) 展的基礎(chǔ)l 培別 納米技術(shù)是2 0 世紀(jì)8 0 年代末延生并崛起的高科技 它的基本涵義是指在納 米尺寸范圍內(nèi)研究物質(zhì)的組成 通過直接操縱和安排原子 分子而創(chuàng)造新物質(zhì) 納米技術(shù)的出現(xiàn)標(biāo)志著人類的認(rèn)知領(lǐng)域已拓展至原子 分子水平 標(biāo)志著人類科 學(xué)技術(shù)的新時(shí)代 納米科技時(shí)代的來(lái)臨 1 1 納米與納米材料 1 1 1 納米 如果將人類所研究的物質(zhì)對(duì)象用長(zhǎng)度單位加以描述 我們可以得到人類智力 所延伸到的物質(zhì)世界的范圍 目前人類能夠加以研究的物質(zhì)世界的最大尺度是 1 0 2 3 m 約1 0 億光年 這是我們已經(jīng)觀測(cè)到的宇宙大致范圍 人類所研究的物質(zhì) 世界的最小尺度為1 0 d 9 0 1 a m 納米 r i m 是長(zhǎng)度單位 為1 0 母米 十億分之一米 相當(dāng)于1 0 個(gè)氫原子一 個(gè)挨一個(gè)排起來(lái)的長(zhǎng)度 原子的直徑在o 1 o 3 個(gè)n m 之間 人類的遺傳物質(zhì)d n a 直徑小于3 n m 1 納米大約是頭發(fā)直徑的1 2 0 0 0 0 1 5 0 0 0 0 約1 個(gè)分子或d n a 大小 米與納米尺寸之比較約等于地球與乒乓球之差距 我們身上的紅血球約等 于1 0 0 0 納米 r i m 第1 章緒論 凹11 納米尺寸示意圈 112 納米材料 納米材料是納米科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ) 也是納米科技最為重要的研究對(duì)象 自1 8 6 1 年以來(lái) 隨著膠體化學(xué)的建立 人們開始了對(duì)直徑1 m l o o n m 的粒子 系統(tǒng)即所謂膠體的研究 但真正有意識(shí)地把納米粒子作為研究對(duì)象始于2 0 世紀(jì) 6 0 年代 廣義上 納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由 它們作為基本單元構(gòu)成的材料 即納米材料是物質(zhì)阻納米結(jié)構(gòu)按一定方式組裝成 的體系 或納米結(jié)構(gòu)排列于一定基體中分散形成的體系 包括納米超微粒子 納 米塊體材料和納米復(fù)合材料等 組成納米材料的基本單元在維數(shù)上可分為三類 零維 指在空間三維尺寸均在納米尺度內(nèi) 如納米尺度顆粒 原子簇等 一 維 指在空間有兩維處于納米尺度 如納米絲 納米棒 納米管等 二維 是 指在三維空間中有一維處于納米尺度 如超薄膜 多層膜 超晶格等 構(gòu)成納米 材料的物質(zhì)的類別可以有多種 分為金屬納米材料 半導(dǎo)體納米材料 納米陶瓷 材料 有機(jī)一無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料及納米介孔固體與介孔復(fù)合體材料等 113 納米材料的發(fā)展階段 自7 0 年代納米顆粒材料問世以來(lái) 8 0 年代中期在實(shí)驗(yàn)室合成了納米塊體材 料 至今已有2 0 多年的歷史 但真正成為材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理研究的前沿?zé)狳c(diǎn) 是在8 0 年代中期以后 從研究的內(nèi)涵和特點(diǎn)大致可劃分為三個(gè)階段 第一階段 1 9 9 0 年以前 主要是在實(shí)驗(yàn)室探索用各種手段制備各種材料的納米顆粒粉體 臺(tái)成塊體 包括薄膜 研究評(píng)價(jià)表征的方法 探索納米材料不同于常規(guī)材料的特 殊性能 對(duì)納米顆粒和納米塊體材料結(jié)構(gòu)的研究在8 0 年代末期一度形成熱潮 研 究的對(duì)象局限在單一材料和單相材料 國(guó)際上通常把這類納米材料稱納米晶或納 米相 n a n o c r y s t a l l i n o o rn a n o p h a s e 材料 第二階段 1 9 9 4 年前 人們關(guān)注的熱 點(diǎn)是如何利用納米材料己挖掘出來(lái)的奇特物理 化學(xué)和力學(xué)性能 設(shè)計(jì)納米復(fù)合 材料 通常采用納米微粒與納米微粒復(fù)合 0 0 復(fù)合 納米微粒與常規(guī)塊體復(fù)合 山東輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 o 3 復(fù)合 及發(fā)展復(fù)合納米薄膜 o 2 復(fù)合 國(guó)際上通常把這類材料稱為納米 復(fù)合材料 這一階段納米復(fù)合材料的合成及物性的探索一度成為納米材料研究的 主導(dǎo)方向 第三階段 從1 9 9 4 年到現(xiàn)在 納米組裝體系 人工組裝合成的納米結(jié) 構(gòu)的材料體系越來(lái)越受到人們的關(guān)注 正在成為納米材料研究的新的熱點(diǎn) 國(guó)際 上 把這類材料稱作納米組裝材料體系 n a n o s t r u c t u r e ia s s e m b l i n gs y s t e m 或者 稱為納米尺度的圖案材料 p a t t e r n i n gm a t e r i a l so nt h en a n o m e t e rs c a l e 它的基本 內(nèi)涵是以納米顆粒 納米絲和管為基本單元在一維 二維和三維空間組裝排列成 具有納米結(jié)構(gòu)的體系 其中包括納米陣列體系 介孔組裝體系 薄膜嵌鑲體系 納米顆粒 絲 管可以是有序或無(wú)序地排列 如果說第一階段和第二階段的研究 在某種程度上帶有一定的隨機(jī)性 那么這一階段研究的特點(diǎn)更強(qiáng)調(diào)按人們的意愿 設(shè)計(jì) 組裝 創(chuàng)造新的體系 更有目的地使該體系具有人們所希望的特性 可見 納米結(jié)構(gòu)的組裝體系很可能成為納米材料研究的前沿主導(dǎo)方向f 4 1 1 4 納米材料的特性 當(dāng)物質(zhì)細(xì)化到納米等級(jí)時(shí) 其原子間距變大 密度變低 原子排列隨機(jī) 結(jié) 構(gòu)開放 因此其物性常有極大的變化 優(yōu)化 甚至相反 納米材料具有獨(dú)特的結(jié) 構(gòu) 在力學(xué) 熱學(xué)和光學(xué)上表現(xiàn)出一些奇異的特性 處于納米尺度下的物質(zhì) 其 電子的波性以及原子之間的相互作用將受到尺度大小的影響 諸如熔點(diǎn) 磁學(xué)性 能 電學(xué)性能 光學(xué)性能 力學(xué)性能和化學(xué)活性會(huì)出現(xiàn)與傳統(tǒng)材料迥然不同的性 質(zhì) 表現(xiàn)出的獨(dú)特性能無(wú)法用傳統(tǒng)的理論體系解釋 5 以下總結(jié)了導(dǎo)致納米材料 表現(xiàn)獨(dú)特性能的4 種基本效應(yīng) 1 表面效應(yīng) 當(dāng)微粒的直徑降低到納米尺度時(shí) 其表面粒子數(shù) 表面積和表面能均會(huì)大幅 增加 由于表面粒子的空位效應(yīng) 周圍缺少相鄰的粒子 出現(xiàn)表面粒子配位不足 同時(shí)高的表面能也使得表面原子具有很高的活性 極不穩(wěn)定 易于通過與外界原 子結(jié)合而獲得穩(wěn)定 如金屬納米顆粒在空氣中會(huì)燃燒 無(wú)機(jī)的納米顆粒暴露在空 氣中會(huì)吸附氣體并與氣體發(fā)生反應(yīng) 皆由表面效應(yīng)所致 2 小尺寸效應(yīng) 隨著顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng) 納米顆粒 尺寸小 比表面積大 在熔點(diǎn) 磁學(xué)性能 電學(xué)性能和光學(xué)性能等都較大尺寸顆 粒發(fā)生了變化 產(chǎn)生出一系列奇異的性質(zhì) 如金屬納米顆粒對(duì)光的吸收效果顯著 增加 而直徑為2 n m 的金和銀的納米顆粒 其熔點(diǎn)分別降為3 3 0 和1 0 0 3 量子尺寸效應(yīng) 處于納米尺度的材料 其能帶將裂分為分立的能級(jí) 即能級(jí)的量子化 而金 3 第1 章緒論 屬大塊材料的能帶 可以看成是連續(xù)的 納米材料能級(jí)之間的間距隨著顆粒的尺 寸的減小而增大 當(dāng)能級(jí)間距大于熱能 光子能量 靜電能以及磁能等的平均能 級(jí)間距時(shí) 就會(huì)出現(xiàn)一系列與塊體材料截然不同的反常特性 這種效應(yīng)稱之為量 子尺寸效應(yīng) 量子尺寸效應(yīng)將導(dǎo)致納米微粒在磁 光 電 聲 熱以及超導(dǎo)電性 等特性與塊體材料的顯著不同 例如 納米顆粒具有高的光學(xué)非線性及特異的催 化性能 4 宏觀量子隧道效應(yīng) 微觀粒子具有穿越勢(shì)壘的能力稱之為隧道效應(yīng) 近年來(lái) 人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀 的物理量 如微小顆粒的磁化強(qiáng)度 量子相干器件中的磁通量以及電荷等也具有 隧道效應(yīng) 它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢(shì)壘而產(chǎn)生變化 這種效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng) 一起 將會(huì)是未來(lái)微電子器件的基礎(chǔ) 它們確定了微電子器件進(jìn)一步微型化的極 限 1 2 納米抗菌材料簡(jiǎn)介 納米抗菌材料是在納米技術(shù)出現(xiàn)后 將抗菌劑通過一定的方法和技術(shù)制備成 納米級(jí)抗菌劑 再與抗菌載體通過一定的方法和技術(shù)制備而成的具有抗菌功能的 材料 隨著近幾年對(duì)納米抗菌劑 載體及制備方法的廣泛研究 納米抗菌材料的 種類愈來(lái)愈豐富多彩 制備方法趨于成熟 應(yīng)用領(lǐng)域也愈來(lái)愈廣 1 2 1 納米抗菌材料的分類 傳統(tǒng)的抗菌劑可分為無(wú)機(jī)系抗菌劑 有機(jī)系抗菌劑和天然生物系抗菌劑 6 各類抗菌劑有各自的優(yōu)缺點(diǎn) 有機(jī)系抗菌劑的抗菌效果好 成本低廉 但其耐熱 性差 甚至毒性強(qiáng) 一般只能用來(lái)進(jìn)行一次性消毒或滅菌 天然生物材料作為抗 菌劑 毒性和對(duì)環(huán)境污染小 但受到安全性和加工條件的制約 目前還不能實(shí)現(xiàn) 大規(guī)模市場(chǎng)化 不易做成納米級(jí)抗菌劑 隨著人們生活水平的不斷提高 希望與 人接觸的各種生活用具在受到病菌感染后能自動(dòng)消毒除菌 要求生活用具的材料 本身能長(zhǎng)期地釋放出抗菌劑或起到抗菌劑的作用 大量研究表明 無(wú)機(jī)系抗菌劑 抗菌譜寬 毒性低 耐熱性強(qiáng) 適合于人類各種生活條件下的抗菌消毒 且特別 宜于做成納米級(jí)抗菌劑 再將其與抗菌載體合成納米抗菌材料 目前 納米抗菌 材料按照抗菌機(jī)制的不同主要分為納米載銀系無(wú)機(jī)抗菌材料和納米t i 0 2 光觸媒 系抗菌材料 納米載銀系無(wú)機(jī)抗菌材料的抗菌劑有a f z n 2 c u 2 十 h 孑 等許多 重金屬離子 載體主要有沸石 膨潤(rùn)土和硅膠 其中抗菌效果好且對(duì)人體毒性最 小的是醇 納米t i 0 2 光觸媒系抗菌材料的抗菌劑主要就是納米t i 0 2 粉體 薄膜 等 另外z n o f e 2 0 3 c d s w 0 3 等半導(dǎo)體材料也有一定的抗菌或抑菌作用 也 4 山東輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 屬于光觸媒系抗菌材料 1 2 2 實(shí)驗(yàn)室常用的納米抗菌材料的制備方法 納米微粒的制備方法 可以按制備原料狀態(tài)分為3 大類 氣相法 液相法和 固相法 按反應(yīng)物狀態(tài)分為干法和濕法 另外按反應(yīng)的過程分為物理法和綜合法 7 1 其中大部分方法都具有粒徑均勻 粒度可控 操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) 但是有的也 存在可生產(chǎn)材料范圍較窄 反應(yīng)條件較高 如高溫高壓等缺點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)室常用的納米材料的制備方法一般為液相法 液相法制備納米微粒是將 均相溶液通過各種途徑使溶質(zhì)和溶劑分離 溶質(zhì)形成一定形狀和大小的顆粒 得 到所需粉末的前驅(qū)體 熱解后得到納米微粒i 引 液相法包括化學(xué)還原法 沉淀法 水解法 噴霧法 乳液法 溶膠 凝膠法 其中應(yīng)用最廣的是化學(xué)還原法 溶膠一 凝膠法 沉淀法 1 2 2 1 化學(xué)還原法 銀離子極易被還原 常用的還原方法有化學(xué)還原 電化學(xué)還原和光化學(xué)還原 化學(xué)還原法是利用化學(xué)反應(yīng)中的氧化還原方法 將銀鹽中的銀陽(yáng)離子還原成原子 銀 從而制備出納米銀粒子 光還原法的機(jī)理一般認(rèn)為是在有機(jī)物存在下 金屬 陽(yáng)離子在光照的條件下 由有機(jī)物產(chǎn)生的自由基使金屬陽(yáng)離子還原 顧大明等t 9 1 以次磷酸鈉為還原劑 六偏磷酸鈉為分散劑 聚乙烯吡咯烷酮 p v p 為保護(hù)劑 在p h 1 2 溫度4 0 4 2 c 條件下與硝酸銀溶液反應(yīng) 得到紫紅色銀膠 經(jīng)離心分 離6 0 0 0r r a i n 鈍化劑溶液洗滌和真空干燥 1k p a 5 0 c 3h 得到粉末狀產(chǎn) 物 透射電鏡 t e m 和x 射線衍射儀 m 分析表明 產(chǎn)品系粒徑為1 0 3 0n m 的純相納米銀粉 該方法的制備周期約為5h 產(chǎn)率可達(dá)7 0 一 8 0 納米 銀粒子的x r d 譜見圖1 2 圖l 中的5 個(gè)衍射峰說明產(chǎn)品是純相的納米銀 圖1 2 納米銀粒子的x r d 譜 在有蔗糖存在的條件下 h a nm i n g h a n 等 1 0 1 利用不同濃度a g 毛et i 0 2 上進(jìn)行 5 第1 章緒論 光還原反應(yīng) 制備了納米銀載量不同的a g t i 0 2 樣品 樣品呈褐色 通過x r a 和 t e m 分析表明在t i 0 2 表面存在金屬納米銀粒子 見圖1 3 沉積的a g 大小并 不一致 估計(jì)粒子直徑在1 0n i n 以內(nèi) 圖1 3 納米銀粒子的t e m 圖 姚素薇等 l l 通過光還原方法 利用高分子聚合物殼聚糖制備無(wú)機(jī)相納米銀粒 子 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) 隨著光照時(shí)間的增長(zhǎng) 銀離子不斷地被還原成新的銀原子或納 米銀粒子 1 2 2 2 沉淀法 沉淀法是指包括一種或多種離子的可溶性鹽溶液 當(dāng)加入沉淀劑 如o h c 2 0 4 2 等 于一定溫度下使溶液發(fā)生水解 形成不溶性的氫氧化物 水合氧化物或 鹽類從溶液中析出 將溶劑和溶液中原有的陽(yáng)離子洗去 經(jīng)熱解或熱脫即得到所 需的氧化物粉料 沉淀法包括共沉淀法 直接沉淀法 均相沉淀法等 直接沉淀 法的優(yōu)點(diǎn)是容易制取高純度的氧化物納米微粒 徐甲強(qiáng)等 1 2 j 在室溫下 在濃度為l m o l l z n n 0 3 2 的溶液中 加入濃度 6 m o l l d 的n h 3 h 2 0 不斷攪拌控制溶液的p h 值為8 0 8 8 得到z n o h 2 沉淀 在室溫下陳化3 6 h 過濾并用蒸餾水洗滌干凈 于8 0 干燥后 研磨后于6 0 0 c 下燃燒2 h 即得平均晶粒度為5 0 n m 的z n o 微粉 p n e m e c 掣1 3 使用化學(xué)沉積 法制備出粒徑為3 8 2 0 n m c d s e 納米晶體 試驗(yàn)過程中通過選擇合適的光密度調(diào) 整納米晶體的半徑 粒徑大小也與沉積時(shí)間和溫度有關(guān) 據(jù)此可以根據(jù)需要改變 產(chǎn)品的納米尺寸維數(shù) 瞿華峰等 h 將原料z r o c l 2 8 h 2 0 化學(xué)純 y n 0 3 3 6 h 2 0 化學(xué)純 t i s i 0 4 2 化學(xué)純 按一定配比制成0 5 m o l l 1 的混合溶 液 用化學(xué)共沉淀法制得一系列組分不同的t z r 0 2 t i 0 2 y 2 0 3 固溶體的納米粉體 不同組分的固溶體粉體的粒徑均在1 5 2 5 n m 范圍 沃恒洲等 1 5 在一定溫度和酸 度條件下 以硫代乙酰胺水解的硫化氫與鉬酸納反應(yīng)得到非晶態(tài)三硫化鉬粉末 再將非晶態(tài)三硫化鉬粉末經(jīng)過高溫加氫脫硫制得納米級(jí)二硫化鉬粉末 其粒徑為 6 山東輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 7 0 1 0 0 m 楊曉娟 1 6 等采用化學(xué)共沉淀法合成了4 種尖晶石型復(fù)合氧化物 m f e 2 0 3 m c u 2 z n 2 c u 2 m 礦 稱取所需量 o 0 1 m 0 1 的金屬硝酸鹽m n 0 3 2 或c d s 0 4 加2 0 m l 水溶解 再加入0 5 m o l l d 的f e n 0 3 3 溶液4 0 m e 0 0 2 m 0 1 攪拌均勻 在7 0 c 和不斷攪拌下加入n a o h 6 m o l l 1 沉淀劑 保持體系的p h 值 約為9 完全沉淀后 陳化1 h 抽濾 洗滌 于1 1 0 烘干 再于馬弗爐中4 0 0 下灼燒l h 即得復(fù)合氧化物粉末 平均為3 2 4 7 n m 鄭典模和蘇學(xué)軍等 l 7 在 水玻璃濃度為0 3 m o l l 一 h 2 s 0 4 濃度為0 4 m o l l l 添加劑濃度為0 9 t o o l l 1 添 加適量表面活性劑 沉淀溶液p h 值為8 時(shí)獲得s i 0 2 粉末 粒度分布均勻 為無(wú) 定性狀 粒徑較小 平均粒徑為7 6 n m 1 2 2 3 乳液法 乳液法是利用兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成一個(gè)均勻的乳 液 從乳液中析出固相 這樣可使成核 生長(zhǎng) 聚結(jié) 團(tuán)聚等過程局限在一個(gè)微 小的球形液滴內(nèi) 從而可形成球形顆粒 又避免了顆粒之間進(jìn)一步團(tuán)聚 微乳液 法具有實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單 能耗低 操作容易 所得納米粒子粒徑分布窄 且單分散 性 界面性和穩(wěn)定性好 與其它方法相比具有粒徑易于控制 適應(yīng)面廣等優(yōu)點(diǎn) 徐甲強(qiáng)等 1 2 取2 5 m l 濃度0 1 m o l l d 的z n n 0 3 2 溶液 加入環(huán)己烷1 0 m l 正丁 醇1 5 m l 0 0 2 m o l l 1 的a b s 5 m l 攪拌后得透明液 然后加入雙氧水2 m l 控 制溫度為6 0 用6 m o l l 1 的n i 1 3 h 2 0 做沉淀劑 控制p h 8 o 8 8 得到z n o h 2 溶膠 經(jīng)過一系列試驗(yàn)步驟得到平均晶粒度為2 0 n m 的z n o 粉末 潘慶誼和徐甲 強(qiáng)等 還用微乳液法制備了粒徑大小為5 1l n m 納米s n 0 2 材料 江貴長(zhǎng)等 1 9 用 原位種子乳液復(fù)合法合成了苯乙烯 甲基烯酸一二氧化鈦復(fù)合納米微球 其平均粒 徑為5 0 n m w h 等 2 0 讕乳液膜法制備了平均粒徑為4 5 n m 的c d s 微粒 其中最 佳制備條件 n a 2 s 的濃度低于0 3 m o l l n a 2 s 與c d c h 的摩爾濃度比高于1 1 油相和內(nèi)部前驅(qū)物相的體積比為2 0 乳化液和水 包含了反應(yīng)物 的體積比為1 5 p h 值為3 4 9 6 反應(yīng)時(shí)間為8 m i n 以上 1 2 2 4 溶膠一凝膠法 溶膠一凝膠法是指前驅(qū)物質(zhì) 水溶性鹽或油溶性醇鹽 溶于水或有機(jī)溶劑中形成 均質(zhì)溶液 溶質(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)生成納米級(jí)的粒子并形成溶膠 溶膠經(jīng)蒸發(fā)干燥轉(zhuǎn) 變?yōu)槟z 其優(yōu)勢(shì)在于從過程的初始階段就可在納米尺度上控制材料結(jié)構(gòu) 2 1 1 該 法具有在低溫下制備純度高 粒徑分布均勻 能制得化學(xué)活性大 單組分或多組 分分級(jí)混合物的優(yōu)點(diǎn) 2 2 1 該法過程機(jī)制有三種類型 傳統(tǒng)膠體型 無(wú)機(jī)聚合物型 和絡(luò)合物型 引 劉靜波等 2 3 用溶膠 凝膠法以部分醇鹽為原料及非醇溶劑 醋酸作催化劑 以 不同鑭源為摻雜物 在不同工藝條件下合成了一系列鑭摻雜鈦酸鋇基納米晶 李 7 第1 章緒論 蓉萍等 2 4 以鈦酸丁酯作為原料 無(wú)水乙醇作為有機(jī)溶劑 鹽酸作為催化劑 用溶 膠 凝膠成功的制備了納米t i 0 2 粉末 不同溫度熱處理后t i 0 2 d 平均晶粒尺寸有 較大差異 大致在6 1 9 3 2 n m 2 5 0 7 5 0 c 范圍內(nèi) n s a n z 等 2 5 悃溶膠凝膠法制 備了粒徑為2 0 8 0 n m 的有機(jī)納米微粒 s o l g e l 法的低溫過程滿足有機(jī)相的熱穩(wěn) 定性的要求 通過控制有機(jī)相成核過程 顆粒的增長(zhǎng) 醇鹽母體的溶膠化過程可 以得到粒徑均勻的納米顆粒 y a n g 等 2 6 在室溫常壓下用液相法制得粒徑為1 0 2 0 n m 的金紅石形態(tài)的二氧化鈦顆粒 隨著膠溶和陳化溫度的降低 晶體尺寸減 小 試驗(yàn)表明液相中晶核越多 產(chǎn)品的粒徑越小 膠溶溫度是晶體結(jié)構(gòu)的主要影 響因素 薛天峰 胡季帆 2 7 等在z n o w 0 3 2 6 h 2 0 和a i n 0 3 3 9 h 2 0 溶液中 加入 適量檸檬酸和少許聚乙二醇 6 5 下攪拌 形成溶膠 直至脫水 形成原粉 前 驅(qū)體4 5 0 熱處理 制備得摻雜a 1 3 的納米z n o 其平均晶粒分別為4 0 n m 和3 5 n m l i f s h i t z 2 8 等利用該法在s i 0 2 基體上合成了平均粒徑為4 一2 0 n m 的立方晶型的 c d s e 納米粒子 k e n i c h ih a s h i z u m e 等 2 9 傭凝膠法制備出粒徑為2 5 4 7 n m 的 c d s e 納米晶體 通過改變噴射時(shí)間和溫度以及加入到t o p o 溶劑中的 m e 2 c d t o p 和t o p s e 混合物的質(zhì)量 可以控制晶體的尺寸 1 2 2 5 溶劑熱法 溶劑熱法是高溫高壓下在溶劑 水 苯等 中進(jìn)行有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的總稱 常見 的方法有水熱法和有機(jī)溶液法 b a i 等 3 0 用i n c l 3 和l i 3 n 在2 5 0 環(huán)境壓力下反應(yīng) 用二甲苯作溶劑 通過溶劑熱法制備出粒徑為2 7 一3 0 n m 的i n n 納米晶體 張?jiān)?廣和陳友存等 3 l 在內(nèi)襯聚四氧乙烯容器的高壓釜中加入適量的油酸 c p 再加入 一定量研磨混勻的無(wú)水n a 2 c 0 3 a r 和無(wú)水c a c h a r 在1 2 0 c 熱處理6 h 然后 自然冷卻到室溫 將反應(yīng)后的混合物離心 抽濾 得到白色沉淀 依次用蒸餾水 無(wú)水乙醇洗滌3 次 再以丙酮為提取劑對(duì)白色沉淀進(jìn)行提純 得到細(xì)小的白色粉 末 產(chǎn)物在溫度為8 0 時(shí)真空干燥4 h 得到粒徑為5 r i m 的c a c 0 3 微晶 q i a n 等 3 2 將適量的分析純n a e s 和z n a c 2 溶液在高壓釜中混合 1 5 0 c 下保溫1 0 h 冷 卻后經(jīng)過濾 洗滌及真空干燥 得到粒徑為6 n m 的閃鋅礦型的1 3 z n s 1 2 2 6 超臨界法 超臨界 法 3 3 是指以有機(jī)溶劑等代替水作溶劑 在水熱反應(yīng)器中 在超臨界條 件下制備納米微粉的一種方法 在反應(yīng)過程中 液相消失 這就更有利于體系中 微粒的均勻成長(zhǎng)與晶化 比水熱法更為優(yōu)越 姚志強(qiáng)等人 3 4 用超臨界法制備了 1 0 2 0 n m 的m n z n 鐵氧體納米晶 并與水熱法和共沉淀法制備的試樣進(jìn)行了比 較 發(fā)現(xiàn)超臨界法所制備的微粉在晶形 粒子大小 粒度分布 磁性能方面都比 水熱法和共沉淀法所制備的鐵氧體微粉要好 這一結(jié)果表明超臨界法所制備的納 米晶大小均勻 比表面能較小 不易團(tuán)聚 晶化相當(dāng)完全 山東輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 1 2 3 納米材料抗菌機(jī)理假說 l 納米金屬材料的抗菌機(jī)理 金屬 或其離子 能作為抗菌劑已為人們所共識(shí) 但汞 鎘 鉛等對(duì)人體有顯著 的危害 而銅 鎳 鉆又因?yàn)橛蓄伾绊懝I(yè)制品的外觀 而鋅的抗菌強(qiáng)度僅 為銀的1 1 0 0 0 左右 所以銀系無(wú)機(jī)抗菌劑的應(yīng)用最為廣泛 目前關(guān)于銀的抗菌機(jī)理 并沒有明確的結(jié)論 主要有以下兩種假說 接觸反應(yīng)假說 銀離子接觸反應(yīng)造成微生物共有成分破壞或產(chǎn)生功能障礙 當(dāng)微量銀離子a g 至0 微生物細(xì)胞膜時(shí) 因后者帶負(fù)電荷依靠庫(kù)侖引力使二者牢固吸 附 a 礦穿透細(xì)胞壁進(jìn)入胞內(nèi) 并與 s h 基反應(yīng) 使蛋白質(zhì)凝固 破壞細(xì)胞合成 酶的活性 使細(xì)胞喪失分裂能力而死亡 g g 也能破壞微生物的電子傳輸系統(tǒng) 呼 吸系統(tǒng) 物質(zhì)傳送系統(tǒng) 催化假說 3 6 認(rèn)為 物質(zhì)表面的微量銀能起到催化活性中心的作用 a g 激活空 氣或水中的氧 產(chǎn)生羥基自由基 o h 及活性氧離子 0 2 它們能破壞微生物細(xì)胞 的增殖能力 抑制或滅殺細(xì)菌 2 光催化型抗菌劑的抗菌機(jī)理 3 7 4 0 用于光催化的納米粒子有t i 0 2 z n o f c 2 0 3 c d s w o 等 其中納米t i 0 2 具有價(jià)廉無(wú)毒 催化活性高 氧化能力強(qiáng) 穩(wěn)定性好 易制備成透明薄膜等特點(diǎn) 是最具有代表性的光催化型抗菌劑材料 光催化型抗菌劑一般采用銳鈦型 t i 0 2 的禁帶寬度為3 2 e v 當(dāng)t i 0 2 吸收波長(zhǎng) 小于等于3 8 7 5 r i m 的光子后 價(jià)帶中的電子就會(huì)被激發(fā)到導(dǎo)帶 形成帶負(fù)電的高活 性電子e 辦 同時(shí)在價(jià)帶上產(chǎn)生帶正電的空穴h v b 在體系內(nèi)電場(chǎng)的作用下 電子與 空穴發(fā)生分離 遷移到粒子表面的不同位置 根據(jù)熱力學(xué)理論表明分布在表面的 可以將吸附在表面的o h 和h 2 0 分子氧化成羥基自由基 o h 而吸附或溶解在 t i 0 2 表面的0 2 則易俘獲 形成0 2 在光作用下在表面可以產(chǎn)生大量的羥基自由基 和氧自由基 而這兩種自由基都具有很強(qiáng)的化學(xué)活性 能使各種微生物發(fā)生有機(jī) 物質(zhì)氧化反應(yīng) 當(dāng)這些自由基接觸到微生物時(shí) 也能和微生物內(nèi)的有機(jī)物反應(yīng) 從而在較短的時(shí)間內(nèi)就能殺滅微生物 因?yàn)樽杂苫臀⑸飪?nèi)有機(jī)物反應(yīng)沒有特 異性 所以光催化型抗菌劑具有廣譜的抗菌譜 事實(shí)上 由于細(xì)菌屬于單體有機(jī)物大分子 光催化殺菌效應(yīng)是細(xì)菌和t i 0 2 間廣泛相互作用的結(jié)果 而不只是一般有機(jī)物那樣的簡(jiǎn)單表面反應(yīng) 由于活性羥 基的壽命很短 且不能通過細(xì)胞膜 由其直接攻擊細(xì)胞并破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)會(huì)比較困 難 所以t i 0 2 光催化殺菌效應(yīng)是活性羥基 o h 與其它活性氧類物質(zhì) 0 2 h 2 0 2 等 協(xié)同作用的結(jié)果 由于h 2 0 2 存在的時(shí)間較長(zhǎng) 不僅能穿過細(xì)菌的細(xì)胞膜 分解細(xì) 菌死亡后釋放出的內(nèi)毒素等毒害性物質(zhì) 而且能在細(xì)菌內(nèi)部通過反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化 性活性羥基來(lái)殺滅細(xì)菌 9 第l 章緒論 1 2 4 抗菌材料抗菌性能測(cè)試及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 在醫(yī)學(xué) 微生物學(xué)方面 抑制微生物生長(zhǎng)主要采用物理和化學(xué)方法 按照抑 制的不同程度 可分為消毒 滅菌 抗菌等 其涵義有所不同 消毒 殺死病原菌的方法或作用叫作消毒 具有消毒作用的藥物稱為消毒劑 一般消毒劑在常用的濃度下只對(duì)細(xì)菌的繁殖體有效 對(duì)于芽胞則無(wú)殺害作用 滅菌 殺滅物體中所有微生物 包括病原菌和非病原菌 的繁殖體和芽胞的方 法或作用 抗菌 防止或抑制微生物生長(zhǎng)的方法或作用叫作抑菌或防腐 用于抑菌的藥 物 稱為抑菌劑或防腐劑 許多藥品在低濃度時(shí)只有抑菌作用 濃度增大或作用 時(shí)間長(zhǎng)時(shí) 可起殺菌作用 殺菌作用和抑菌作用總稱為抗菌作用 4 l 1 2 4 1 抗菌性能測(cè)試 抗菌性是衡量抗菌制品性能的重要指標(biāo) 因此科學(xué)的測(cè)試評(píng)價(jià)方法是客觀反 映抗菌性測(cè)定結(jié)果的關(guān)鍵 大量研究結(jié)果表明 應(yīng)根據(jù)抗菌材料的親 疏 水性 所用抗菌劑的溶出性 以及抗菌材料的外在形態(tài)等 研究和使用相應(yīng)的測(cè)試方法 4 2 1 抗菌試驗(yàn)一般采用大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為試驗(yàn)菌 根據(jù)樣品情況采用 各種方法測(cè)定抗菌性能 1 最小抑制濃度 m i c 法 適用于粉末抗菌劑抗菌性能的測(cè)定 將1 6 0 1 8 0 滅菌2 h 的抗菌粉末以 0 1 9 l 為中心 按1 2 和2 倍的比例配制成各種濃度的懸濁液 置于預(yù)先消毒的 三角錐瓶或l 形試管中 將適量濃度為 1 0 5 o x1 0 c f u m l 的菌液置于其中 于 3 5 3 7 振蕩培養(yǎng)2 4 h 觀察各容器渾濁度判定細(xì)菌是否增殖 未增殖的最小濃 度即為抗菌粉末的m i c 2 最大殺菌濃度 m b c 法 適用于測(cè)定粉末抗菌劑的抗菌性能 將抗菌劑用無(wú)菌蒸餾水充分地分散 用 蒸餾水以2 倍的比例稀釋 配制成不同濃度的若干懸濁液 將0 5 m l 菌濃為2 0 x1 0 6 m l 的菌液接種到0 5 m l 各種濃度試驗(yàn)懸濁液中 3 0 1 以下于恒溫振蕩培 養(yǎng)2 4 h 振蕩培養(yǎng)后 將各試驗(yàn)液接種到n b 培養(yǎng)基上 放入恒溫培養(yǎng)箱中 于 3 7 l 下培養(yǎng)2 4 h 后 用肉眼觀察 沒有細(xì)菌增殖現(xiàn)象的最大濃度即抗菌劑的 m b c 3 抑菌圈法 適用于編織物 不織物和粉末抗菌性能的定性評(píng)價(jià) 編織物和不織物 采用 邊長(zhǎng)為2 5 3 0 m m 大小的正方形試樣 將試樣制成直徑為2 0 m m 左右的圓片 將 普通瓊脂培養(yǎng)基1 5 m l 置于培養(yǎng)皿中并固化 使其充分吸收前培養(yǎng)調(diào)制得到的菌 液 菌濃為1 o 1 0 6 c f u m 1 將剩余的菌液用移液管吸干 再將試驗(yàn)片放于培養(yǎng)基 l o 山東輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 上 與其緊密相貼 放入恒溫器于3 7 l 下培養(yǎng)2 4 h 根據(jù)試驗(yàn)片周圍產(chǎn)生的抑 菌圈的大小評(píng)價(jià)抗菌材料及其制品的抗菌性能 4 振蕩法 適用于織物和不織物等抗菌制品的抗菌性能 計(jì)算抗菌制品的比表面積 將 抗菌處理的待測(cè)樣品置于專用的塑料袋中 對(duì)應(yīng)于1 0 e r a 2 的抗菌劑表面積 加入 2 m l 接種菌液 在袋中引入和接種菌液量相當(dāng)?shù)目諝?將袋熱封 而后在3 7 1 下振蕩2 4 h 用稀釋平板培養(yǎng)法測(cè)定存活菌數(shù) 5 薄膜密貼法 適用于塊狀樣品 織物和不織物 將邊長(zhǎng)約為5 0 m m 的正方形樣品用酒精消 毒3 次 滴上0 5 m l 接種菌液接種 在其上貼上4 5 c r a 見方的正方形專用消毒薄 膜 在培養(yǎng)箱中于3 7 l 下培養(yǎng)2 4 h 將培養(yǎng)后薄膜上所附著的細(xì)菌用9 5 m l s c d l p 培養(yǎng)液充分淋洗 采用s a 培養(yǎng)基 利用瓊脂培養(yǎng)法測(cè)定淋洗液中的細(xì)菌 濃度 評(píng)價(jià)制品的抗菌性能 4 1 2 4 2 抗菌性能評(píng)價(jià) 目前對(duì)抗菌性能的評(píng)價(jià) 國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有i s 0 8 4 6 日本 標(biāo)準(zhǔn)有j i s z 2 9 11 1 9 9 2 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)有a s t m g 2 1 1 9 9 0 等 主要包括抗菌效果 抗 菌范圍 安全性等項(xiàng)指標(biāo) 1 抗菌效果 抗菌效果主要是通過最小抑制濃度 m i c 值 即阻止細(xì)菌繁殖的抗菌劑的 最小濃度 最大殺菌濃度 m a c 值 抗菌劑完全殺滅細(xì)菌的最大濃度體現(xiàn)出來(lái)i m i c 值越低和m b c 值越高 材料的抗菌 殺菌效果越好 2 抗菌范圍 通常情況下 不同的抗菌材料只對(duì)特定的一些菌種有抗菌性 所以在選擇抗 菌劑的時(shí)候希望其抗菌范圍越廣越好 即有廣譜性 3 持續(xù)性 抗菌材料應(yīng)考慮光分解以及重復(fù)洗滌等因素 要求在該制品使用時(shí)間內(nèi)有持 續(xù)的抗菌性 緩釋型抗菌材料由于在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)緩慢地釋放出抗菌劑 能長(zhǎng)期有效 地保持抗菌劑濃度 使其抗茵性能穩(wěn)定 殺菌時(shí)間長(zhǎng) 使用方便 4 細(xì)菌耐藥性 有些細(xì)菌易獲得耐藥性 在使用抗菌材料的過程中要求其抗藥性越小越好 以綠膿肝菌 金黃色葡萄球菌等菌種為實(shí)驗(yàn)菌種 反復(fù)測(cè)定m i c 值1 0 次 如果 m i c 值無(wú)明顯提高 則表明該抗菌劑無(wú)細(xì)菌抗藥性 5 耐光 耐熱性 不同抗菌材料的加工和使用條件要求抗菌劑具有相應(yīng)的耐熱性 不應(yīng)揮發(fā)和 第1 章緒論 降解 在使用抗菌材料的過程中不能出現(xiàn)隨時(shí)間而變色 物理 l i t 厶匕日l(shuí) 降低等問題 矧 1 3 微生物危害 1 3 1 微生物及其危害 微生物是存在于自然界的一群體形細(xì)小 構(gòu)造簡(jiǎn)單 肉眼無(wú)法直接看到 必 須借助顯微鏡等設(shè)備才能觀察到的微小生物 微生物雖然個(gè)體微小 但仍具有一 定的形態(tài)結(jié)構(gòu) 生理功能 并能在適宜的條件下迅速繁殖生長(zhǎng) 微生物種類繁多 按其結(jié)構(gòu) 組成等差異可分成三大類 4 5 1 非細(xì)胞型微生物 體積極其微小 只能在活細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)繁殖 如病毒 2 原核細(xì)胞型微生物 僅有原始核 無(wú)核仁和核膜 缺乏完整的細(xì)胞器 如細(xì)菌等 3 真核細(xì)胞型微生物 細(xì)胞核分化程度較高 有核仁 核膜 核染色體 有完整的細(xì)胞器 如真菌等 細(xì)菌是微生物中最重要的種群之一 細(xì)菌可以根據(jù)其外形的基本形態(tài)分為球 菌 桿菌和螺形菌三類 對(duì)于細(xì)菌的生存和繁殖 水分 合適的環(huán)境酸堿性 氧 氣和二氧化碳的合適濃度 礦物質(zhì) 營(yíng)養(yǎng)及適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)因子都是十分必要的 另 外還需合適的溫度和壓力 通常將能引起人類等宿主致病的細(xì)菌叫病原菌 病原 菌致病一般通過兩種途徑 一是由細(xì)菌毒素直接引起 另一是宿主對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生的 產(chǎn)物過敏 然后通過免疫反應(yīng)間接地造成損傷 微生物帶給人類的隱患和威脅卻 不容忽視 1 3 2 微生物在材料表面的生長(zhǎng) 由于微生物的分布極其廣泛 在空氣 土壤和水體中都有多種微生物分布 所以在各種場(chǎng)合使用的材料不可避免地將接觸到微生物 微生物一旦接觸到材料 表面就可能沉積在材料表面 通過微生物和材料表面的相互作用逐漸粘附定植在 材料表面 然后進(jìn)一步在材料表面生長(zhǎng) 人們經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)在很多固體表面尤其 是在潮濕表面由一層勃滑的物質(zhì) 這就是微生物在材料表面生長(zhǎng)的結(jié)果 一般微 生物在材料表面生長(zhǎng)可以分成以下幾個(gè)步驟 4 6 1 沉積 2 粘附沉積在材料表面的微生物由可逆的沉積到不可逆沉積的轉(zhuǎn)化過程 3 生長(zhǎng)完成粘附的微生物很快恢復(fù)生長(zhǎng) 微生物開始分泌細(xì)胞外基質(zhì)e c m 尤其是勃性基質(zhì) 并逐漸開始繁殖 4 形成菌膜隨著微菌落中微生物進(jìn)一步生長(zhǎng)繁殖和分泌的e c m 量進(jìn)一步提 高 材料表面的微菌落逐漸相互凝集 相互融合 形成一個(gè)完整的復(fù)合菌落網(wǎng) 當(dāng)聚集在材料表面的微生物數(shù)量達(dá)到一定閾值后 復(fù)合菌落的性質(zhì)將會(huì)發(fā)生巨大 1 2 山東輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 的變化 菌落內(nèi)微生物密度明顯降低 但相互作用更加密切 即材料表面形成了 菌膜 1 3 3 常見的微生物抑制方法 最常見的方法有高溫濕熱滅菌 醫(yī)院 實(shí)驗(yàn)室等 巴斯德消毒法 食品消毒 環(huán)氧乙烷消毒法 一次性衛(wèi)生用品 和y 射線消毒法等 4 7 目前使用的殺滅或抑 制方法列舉于圖1 4 中 圖1 4 常見細(xì)菌殺滅或抑制方法 1 4 立題依據(jù)及研究?jī)?nèi)容 1 4 1 立題依據(jù) 納米材料具有廣泛的抑菌殺菌功能 但是納米材料的殺滅過程及殺菌機(jī)理至 今沒能研究清楚 本研究提出利用材料學(xué) 微生物學(xué) 生物化學(xué)和分子生物學(xué)幾 種手段相結(jié)合的辦法對(duì)金屬離子的殺菌機(jī)理和殺滅過程進(jìn)行研究 以便從本質(zhì)上 理解殺菌機(jī)理 降低納米顆粒對(duì)人體的毒副作用 國(guó)內(nèi)納米抗菌材料的研究主要集中在抗菌性能方面 奚正英 4 8 選用t i 0 2 納米 懸浮液作為抗菌劑 以金黃色葡萄球菌 大腸桿菌和枯草芽孢桿菌作為受試菌株 研究了該材料在不同抗菌劑濃度下的抗菌效果 得