这一过程,生成的羟基自由基·OH和超氧化物阴离子自由基·O2-的化学性质都很活泼,能与细菌内外多种有机物发生化学反应,因此能将细菌、残骸和毒素全部消灭[4,5]。也有ZnO悬浮液体系中产生H2O2之说[6],这种说法认为,主要是纳米ZnO结构的晶格失配和悬空键这两个原因引起ZnO表面化学吸附,中间经过多步过渡的亚稳态结构,最终释放出高活性物质或基团。

另外有研究者经研究提出Zn2+溶出抑菌机理[6],此机理是指ZnO作为一种无机抗菌材料,与细菌接触时,Zn2+就会慢慢释放出来。由于二价Zn2+具氧化还原性,能够与带有特殊基团(硫代基、羧基、羟基)的有机物反应,这样就可以与细菌的细胞膜及膜蛋白结合,破坏其结构;Zn2+进入细胞后,破坏电子传递过程的酶结合并与DNA反应,从而达到抗菌的目的。在杀灭细菌后,Zn2+还可以从细胞中游离出来,不断地重复上述过程。但是,当检测10倍浓度的 Zn2+离子盐的抑菌效果时,结果发现抗菌效果没有像预测的一样,成倍增加,所以 Zn2+不应当是ZnO抗菌的主要机理[7]。

还有研究结果表明ZnO的抑菌性的强弱还与细菌的种类有关系[4]。研究纳米ZnO对金葡萄球菌及大肠杆菌两种不同类型细菌的抑制性,实验结果表明,所有ZnO样品对前者的抗菌效果普遍要优于其对后者的抗菌性。原因是金葡萄球菌是革兰氏阳性菌的一种,pI等电点值在2~3范围内,而大肠杆菌是革兰氏阴性菌的一种,pI等电点值在4~5范围内,所以在近中性或偏弱碱性环境中,细菌都会受环境影响,而带上电负性电荷,其中金葡萄球菌所带负电荷较大肠杆菌多。纳米ZnO表面呈正电性,通过静电作用,相对而言,更容易将负电性强的金葡球菌吸附到其表面,进而将其杀死。也有相关研究认为ZnO对以上两种的抑菌差异和二者的细胞壁结构有关[8]。金葡萄球菌的细胞壁比大肠杆菌的细胞壁结构简单,仅是单层的,所以ZnO更容易穿透金葡萄球菌的细胞壁,进入细胞里面,消灭细菌。

ZnO的抑菌性,虽然存在光催化机理、 Zn2+溶出抑菌机理、细菌表面静电作用这三种说法,但是认可度最高的是光催化机理。同样,也有实验研究表明ZnO的抑菌过程,发挥作用的时候不仅仅是单一的机理在作用[9]。采取不同的研究方法(定性法、试管法及抑菌圈法)来研究不同光照(阳光照射、荧光照射及无光照射)条件对不同浓度纳米ZnO抑菌效果的影响。结果表明:纳米ZnO的抗菌效果随含量增加而加强,而且阳光照射条件能提高ZnO的抗菌效果。这说明金属离子溶出机理和光催化机理同时起着抑菌作用。

1。2。2纳米氧化锌抑菌性能的影响因素

    ZnO自身是良好的抑菌剂,它的抑菌性较其他抑菌材料优异。通过研究比较纳米ZnO和TiO2的抑菌效果,结果发现ZnO能够被细菌内化并产生明显的氧化作用,最终导致细胞的凋亡[10]。纺织材料应用研究中[11],分别制备含有纳米银和纳米ZnO的纺织材料,两种材料的抑菌实验结果发现,浓度一样的纳米ZnO和纳米银,纳米ZnO的抑菌效果比纳米银的抑菌效果好,而且纳米ZnO最高抑菌率可达100%。在抑菌过程中,纳米ZnO抗菌性能会受到细菌种类的影响,还会受到其他多重因素的影响。首先,纳米ZnO抗菌性能受形貌的影响[12]。当采用购买来的纳米ZnO(n-ZnO)和普通ZnO(p-ZnO) 以及实验室自制的四针状ZnO晶须(T-ZnO)三种不同形貌的ZnO做实验原料,光照作为条件进行试验时,实验结果显示:T-ZnO的抗菌效果最好,其次为n-ZnO,抗菌活性最低的是p-ZnO。之所以T-ZnO具有较优异抗菌效果,是因为T-ZnO具有独特的结构和形貌。通过比较四针状ZnO晶须、纳米ZnO和普通ZnO三种抑菌材料在不同条件下的抗菌性能,研究结果也证明了四针状ZnO可以达到全天候抗菌的效果。ZnO作为安全性高,无光照条件下也能抑菌的抑菌剂,有望在载人航天工程中应用[13]。应用四针状的ZnO作为填充料制备的抑菌纸[14],因为四针状的特异形貌,在抑菌纸张制备中有良好的留着率,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌以及黑曲霉菌都有着良好的抑菌效果。再者,一些元素或离子的掺杂对ZnO的抑菌性能也是有影响的。氮元素掺杂的纳米ZnO对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有着很强的抑菌性,而且经过氮掺杂纳米ZnO抑菌剂处理后的棉织物也同样具良好的抗菌性和持久性,用水洗涤50次,抑菌效果无明显变化,仍能达到并超过日本的抗菌测试标准。这对实际推广应用,处理棉袜鞋垫具有重要的意义[8]。当用不同的M2+(Cu、Cd、Fe、Ag)掺杂ZnO纳米粉晶,它的抗菌性效果也随着掺杂离子的不同而改变[15]。采用柠檬酸溶胶-凝胶的方法制备M2+(Cu、Cd、Fe、Ag)掺杂ZnO纳米粉晶,以大肠杆菌,金黄色葡萄球菌和白色念球菌为测试菌株,结果表明:掺杂了Cu2+,Cd2+,Ag+的ZnO纳米粉晶的抑菌性与主体是纯ZnO相比具有更强的杀菌能力,由于掺杂离子置换了Zn2+,产生了晶格缺陷和电荷缺陷,能够阻碍光生电子和光生空穴对的重新复合,从而提高了ZnO的抗菌活性。又因为参杂掺杂的过程有少量的金属离子相对应的金属氧化物生成,这些金属氧化物自身也是具有抑菌性的,所以金属离子掺杂的ZnO的抑菌性比纯ZnO强。而Fe2+自身性质,与Zn2+生成稳定的锌铁氧化物,限制了ZnO的抑菌性能。不同形状的掺杂体的抑菌性也是有区别的[16]。通过探究纳米棒状ZnO载Ag和片状ZnO载Ag的抑菌性能发现:两组抑菌圈实验结果有差别。纳米棒状ZnO载Ag的抑菌效果明显,达到一定载量,抑菌效果会达到最大;而片状ZnO载Ag的抑菌效果几乎没有变化。硅烷偶联剂对纳米ZnO 的PP复合材料进行修饰,也能够加强纳米ZnO的抑菌性能,因为硅烷偶联剂提高了纳米ZnO的分散性[17]。

上一篇:含BODIPY与芴双荧光染料共聚物的合成及性能研究
下一篇:重组家庭女大学生的沙盘个案研究

3M透明敷料茬小儿腹股沟斜...

微管蛋白抑制剂CA4及其衍生物的四氮唑修饰究

微管蛋白抑制剂CA4及其衍生物的脒盐修饰研究

PMAA修饰的pH敏感型介孔SiO2药物释放行为

模仿细胞穿透肽作用机理...

离体人鼻咽癌细胞蛋白巯...

血红蛋白修饰电极的制备及其表征

《中国好声音》和《中国...

2000元做什么生意挣钱,...

旅游英语专业學生语言交...

反应物比例在LiFePO4合成上的影响

临床护理路径茬老年便秘...

MCGS水位PID控制的仿真设计

国内外热作模具钢的研究现状情况

2023年生育政策二胎還湜二...

PLC舰船舷侧隐身门梯集成...

中央空调系统英文文献和中文翻译