纳米抗菌材料国内外研究现状.doc

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1、1.国内外研究现状和发展趋势（1）多尺度杂化纳米抗菌材料的国内外研究进展Ag+、Zn2+和Cu2+等金属离子具有抗菌活性，且毒性小、安全性高而被广泛用作抗菌剂使用。但是，由于其存在易变色、抗菌谱窄、长效性差、耐热性和稳定性不好等缺点而成为其进一步发展的障碍。相比而言，纳米银、纳米金、纳米铜、纳米氧化锌等纳米材料则可以在一定程度上克服这些问题。例如纳米银，在抗菌长效性和变色性方面均比银离子（多孔纳米材料负载银离子）抗菌剂有显著改善，而且其毒性也更低（Adv.Mater.2010）；关于其抗菌机理，被认为是纳米银释放出银离子而产生抗菌

2、效果（Chem.Mater2010，ACSNano2010）。纳米金也有类似的效果（Adv.Mater.Res.2012），尽管活性比纳米银稍差，但其对耐药菌株表现出良好的抗菌活性(Biomaterials2012)。铜系抗菌材料可阻止“超级细菌”（NDM-1）的传播（LancetInfec.Dis.2010）。活性氧化物是使用时间最长、使用面最广泛的一类长效抗菌剂，其中氧化锌是典型代表，特别是近年来随着纳米技术的发展，一系列低维结构氧化锌的出现，为氧化锌系抗菌材料提供了极大的发展空间，由于其良好的安全性，氧化锌甚至可用于牙科等口

3、腔材料（WileyZnterSci.，2010）。本项目相关课题组多年的研究发现，ZnO的形貌差异、结构缺陷和极化率等都会影响其抗菌活性（Phys.Chem.Chem.Phys.2008）；锌离子还可以与多种成分杂化，产生协同抗菌活性而提高其抗菌性能（Chin.J.Chem.2008,J.RareEarths2011）。利用杂化纳米材料结构耦合所带来的协同作用提高纳米材料的抗菌活性是近年来的研究热点。例如：纳米铜与石墨烯杂化体系中存在显著的协同抗菌作用（ACSNano2010）。用络氨酸辅助制备的Ag-ZnO杂化纳米材料，表现出良

4、好的抗菌和光催化性能（Nanotechnology2008）；但是Ag的沉积量过大，催化活性反而有所降低（J.Hazard.Mater.2011）。以壳聚糖为媒质，通过静电作用合成得到均匀的ZnO/Ag纳米杂化结构，结果显示，ZnO/Ag纳米杂化结构比单独的ZnO和单独纳米Ag的抗菌活性都高，表现出明显的协同抗菌作用（RSCAdv.2012）。Akhavan等用直接等离子体增强化学气相沉积技术，结合溶胶-凝胶技术把锐钛型TiO2组装在碳纳米管表面（Carbon2009）；Krishna等也用溶胶-凝胶法制备了TiO2/WCNTs杂

5、化纳米抗菌材料，其对芽抱杆菌所显示的失活时间是单纯TiO2的2倍（ProcSafEnvPro2005）。通过超声技术，结合热蒸发法制得Ag-NCPs/WCNTs杂化纳米结构，发现在Ag-NCPs生长过程中，MWCNTs与Ag-NCPs之间存在静电相互作用（中国科学E辑:技术科学2009）。MohanR等也制备了纳米银或纳米铜沉积改性的碳纳米管抗菌材料，并发现组装了纳米银或纳米铜的碳纳米管均比纯的纳米银或纳米铜抗菌性能好，作者认为主要是由于表面积增加的缘故（J.Phys.Chem.C2008）。关于纳米材料的抗菌机理，一直以来备受关

6、注，也存在很多争议。例如，对于ZnO的抗菌机理，有学者认为是ZnO中溶出的Zn2+所带来的（FEMSMicrobiolLett2008），而包括本项目相关团队的研究证实，ZnO体系中产生H2O2是其抗菌活性的主要机理（ThinSolidFilms2008，Catal.Commun.2010），并提出通过控制氧空位可以调控H2O2产生量（Langmuir2012）。X.Tan等认为，碳纳米管主要通过活性氧的产生，形成氧化应激对细菌产生破坏作用（Carbon2009）。Akhavan却发现在无光条件下，MWCNTs不显示抗菌性能，在有

7、光条件下，60min抗菌性能为20%；沉积TiO2后，抗菌性能则显著提高：60min后在无光条件下提高到60%，在有光条件下提高到90%（Carbon2009）。Akasaka等对不同直径CNTs对口腔类细菌的研究发现MWCNTs对细菌具有很好的吸附能力且不会产生抗药性（ActaBiomaterialia2009）。Kang的实验结果表明SWNTs抗菌性能优于MWNTs，并认为CNTs的表面积、对细胞的渗透性以及独特的化学性能是引起差异的主要原因（Langmuir2008）。对于TiO2/WCNTs杂化纳米材料的抗菌活性，有研究认

8、为由于杂化异质结构减少了电子-空穴的再结合，增加了活性自由基形成率，从而表现出高的光催化抗菌效果（Carbon2009）。（2）杂化纳米材料多功能调控机制的国内外研究进展李灿院士领导的研究团队将手性修饰的Pt纳米催化剂粒子装入碳纳米管内，发现碳纳米