纳米氧化锌的抗菌性及其抗菌机理讨论
氧化锌纳米颗粒抗菌活性在医学中的应用及研究进展
氧化锌纳米颗粒抗菌活性在医学中的应用及研究进展王靖宇;杜乐乐;王婷;王岩;王秀梅【摘要】氧化锌纳米颗粒(Zinc oxide nanoparticles,ZnO-NPS)是一种多功能性的新型无机材料,其颗粒大小约在1~100 nm.由于晶粒的细微化,其表面电子结构和晶体结构发生变化,具有高透明度、高分散性等特点.近年来随着对ZnO-NPS抗菌作用的深入研究,其在医学领域的应用逐渐增加,该文针对ZnO-NPS的抗菌作用在医学中的应用作一综述与展望.%Zinc oxide nanoparticles is a versatile new inorganic material, the particle size of which is about 1 ~ 100nm. Because of the fineness of particles, the surface electronic structure and crystal structure have changed, and the surface effect, the macroscopic objects do not have the volume effect, quantum size effect and macroscopic tunnel effect, with high transparency, high dispersion and other characteristics. In recent years, with the in-depth study of nano-zinc oxide antibacterial effect, its application in the medical field has gradually increased. In this paper, the antimicrobial effect of nano-zinc oxide in medical application was reviewed and prospected.【期刊名称】《口腔医学》【年(卷),期】2017(037)011【总页数】4页(P1045-1048)【关键词】氧化锌纳米颗粒;抗菌活性;抗菌机制;应用【作者】王靖宇;杜乐乐;王婷;王岩;王秀梅【作者单位】哈尔滨医科大学附属第二医院牙体牙髓科,黑龙江哈尔滨 150086;哈尔滨医科大学附属第二医院牙体牙髓科,黑龙江哈尔滨 150086;哈尔滨医科大学附属第二医院牙体牙髓科,黑龙江哈尔滨 150086;哈尔滨医科大学附属第二医院牙体牙髓科,黑龙江哈尔滨 150086;哈尔滨医科大学附属第二医院牙体牙髓科,黑龙江哈尔滨 150086【正文语种】中文【中图分类】R780.2氧化锌被美国食品和药品管理局视为一种普遍的安全材料，对人类正常细胞的毒性几乎可以忽略不计[1]，其纳米颗粒由于性能增强而广泛应用于光电、能源、传感器、药物输送和医学成像等多种领域。
纳米氧化锌抗菌性能及机制
氧化物抗菌材料的研究，人们最先关注的是以氧 化锌(ZnO)、氧化钙、氧化镁为代表的活性氧化 物，发现它们都具有良好的抗菌性，甚至较低浓 度的氧化物在无光条件下也显示出了优异的抗 菌性能。ZnO是一种宽禁带Ⅱ，Ⅵ族化合物半导 体材料，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、价格 低廉、资源丰富，己成为无机抗菌剂研究的热点 之一。关于ZnO抗菌性能的研究[1]，称ZnO的光催 化活性甚至强于二氧化钛，在很多方面，ZnO完 全可以作为二氧化钛的替代材料。二氧化钛在未 进行紫外光照射时是一种生物兼容性很好的材 料，但是经使用UVA进行照射后，又可以显示出 极强的细胞毒性[2-3]。因此，与二氧化钛相比ZnO 更具有实用价值。
1Key Laboratory for Magnetism and Magnetic Materials of the Ministry of Education, School of Physical Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu Province, China; 2School of Stomatology, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu Province, China
Hu Zhan-jiang1, Zhao Zhong1, Wang Xue-mei2
Abstract BACKGROUND: The zinc oxide has a good biocompatibility, security and long effectiveness, and can be used as a type of antibacterial material of active oxide category. OBJECTIVE: To summarize the antibacterial properties and mechanism of nano-zinc oxide (nano-ZnO). METHODS: A computer-based online search of related papers from December 1995 to February 2011 was performed in Elsevier (Science Direct) and Web of Science databases using the key words of “antibacterial properties of nano-ZnO” in English, and in CNKI and Wanfang databases using the key words of “antibacterial properties of nano-ZnO” in Chinese. Totally 75 literatures were selected. RESULTS AND CONCLUSION: The nano-ZnO has a strong bactericidal property in many fields. It can replace other materials of active oxide category based on its good biocompatibility, security and long effectiveness. The antibacterial properties and mechanism of nano-ZnO were summarized in this study from the sides of modified antibacterial properties and the effects of morphology and structure of nano-ZnO on antibacterial properties. However, more studies are in need to solve how to improve the utilization and antibacterial properties, and to expand the applications of nano-ZnO in antibacterial and other fields.
纳米氧化锌及负载沸石的抗菌性能研究
(2)含纳米氧化锌的 PDA 培养基制备 : 方法 及配方同上 ,在加入琼脂前先加入纳米氧化锌粉 末 , 121 ℃灭菌 。灭菌混匀后倒平板 ,在平板上标 识不同氧化锌的浓度 。
b 黄曲霉接种 取新鲜培养的黄曲霉平板 (生长旺盛 ) ,接种 到 PDA 平板上 ,每个平皿接种三个菌落 。接种位 置呈等边三角形 ,接种时为了防止孢子飘到培养 基的其它地方 ,需要将平皿倒置接种 。 c 拍照 对在 30 ℃培养不同时间的平皿拍照纪录 。
( a)沸石 ; ( b) 300 ℃煅烧的沸石
1 31 2 化 学 研 究 与 应 用 第 21卷
由图 3可以看出 ,经过 300 ℃煅烧的沸石 ,其 XRD 谱图与未煅烧过的沸石基本一致 ,没有新的 衍射峰产生 ,各峰强度基本一致 ,这说明了 300 ℃ 的煅烧并没有改变沸石的基本结构 。
compared w ith acetacid at different times 注 :每小图中左为丙酸 2500 mg/L;右为空白 ;下为不同煅烧温度 (从左到右分别为 300 ℃,
500 ℃, 700 ℃)得到的纳米氧化锌 2500 mg/L 的氧化锌 ;第一行为 24 h的对照图 ; 第二行为 48 h对照图 ;第三行为 60 h对照图 。
以 N2为吸附质采用静态氮气吸附法 ,测得不 同温度焙烧的氧化锌的比表面积 。 1. 3. 3 抗菌性能评价
纳米氧化锌抗菌纸的制备及其抗菌性能的研究
纳米氧化锌抗菌纸的制备及其抗菌性能的研究作者：冯启明石黎花吴明马海茼王双飞王志伟来源：《中国造纸》2019年第03期摘要：;采用浸渍法使Zn2+进入纸基纤维内，然后通过一步水热法合成出负载有不同形貌的纳米氧化锌（ZnO）抗菌纸，在保证抗菌性能的同时实现其固定化，避免二次污染。
探究了不同制备工艺条件对纳米ZnO抗菌纸的形貌、抗菌性能和物理性能的影响，并采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对产物的结构和形貌进行表征。
结果表明，抗菌纸上负载的ZnO纳米颗粒均为结晶良好的六方纖锌矿结构，不同制备条件生成的纳米颗粒结构差异巨大，有棒状、针状、米粒状等;以抑菌率为主要指标，通过正交实验得出的最佳制备工艺为：浸渍温度70℃、浸渍时间2 min、ZnCl2溶液质量分数45%、NaOH溶液pH值12;在此条件下制备的纳米ZnO抗菌纸对大肠杆菌的抑菌率达到76.9%。
关键词：纳米ZnO;抗菌纸;制备;抗菌性能中图分类号：TS761 ;;;文献标识码：A ;;;DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2019.03.007Abstract：;In this paper，;zinc ions （Zn2+）;was introduced onto the fiber of the paper base by impregnation method，;and subsequently one-step hydrothermal method was used to synthesize ZnO nanoparticles with different morphological features and the antibacterial paper was prepared. ZnO nanoparticles was immobilized on the paper fibers with a beneficial prevention of nanoparticlesaggregation. ZnO nanoparticles with various structure were formed under different experimental conditions，;including rod-like，;needle-like and rice grainy. The structure and morphology of the antibacterial paper were characterized by XRD and SEM. The results showed that the ZnO nanoparticles loaded on the antibacterial paper were all well -;crystallized hexagonal wurtzite structure. Through orthogonal experiments，;the optimal preparation process of antibacterial paper was as follows：;impregnation temperature was 70℃，;impregnation time was 2 min，;zinc chloride （ZnCl2）;solution concentration was 45%，;pH value of sodium hydroxide solution was 12. The prepared antibacterial paper exhibited excellent antibacterial performance against E. coli;with an inhibition rate of 76.9%.Key words：;nano zinc oxide;;antibacterial paper;;preparation;;antibacterial properties目前，纳米氧化锌（ZnO）可以作为抗菌材料已经得到广泛的认可[1]。
纳米氧化锌的抗菌性及其抗菌机理讨论
活性 氧具有极 强的氧 化活性 ， 它们 能 与 多 病 ， 提高 全 民生 活 质量 将 产生 十分 重 要 的作
种微 生物 中的有机物 （ 例如 ： 羟 基等） 发 生 用 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 参考文献 容 易 使 其 周 围 产 生 活性 氧 ， 而 具 有 较 强 的 ［ １ 】段 月 琴 ， 孙永 昌， 王玉 红 ， 等． 纳 米 复 合 抑 菌杀菌性能 。 ２． ２ 接触 式杀 菌机理
３ 结语
总之， 纳米Ｚ ｎ Ｏ 作为 一种新型 无机功能 材
导 体材 料 ， 是 一种新 型 高功 能精 细无 机材 料 ，
粒 径在 ｌ ～ｉ ０ ０ ｎ ｍ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
工 业 技 术
Ｓ Ｇ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
纳米氧 化锌 的抗 菌性及其抗 菌机理讨论
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孟 华
（ 太 原理 工大学 山西 太原
０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
摘 要： 本文介 绍 了纳米ｚ ｎ Ｏ 相对于普Ｊ ｔＺ ｎ Ｏ 所 具有的一 些特殊性 能， 并重 点介 绍 了纳米 Ｚ ｎ Ｏ 在抗 茵方 面的性 能及其抗 茵机 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 多细茵 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 茵性能 抗 茵机 制 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｑ３ ２ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： ｌ ６ ７ ２ — ３ ７ ９ Ｉ （ ２ ０ １ ４ ） ｏ ８ （ ａ ） 一 ０ ０ ８ ＇ ７ — ０ ｌ 纳米 Ｚ ｎ Ｏ 是 一种 宽禁 带 Ｉ Ｉ ～Ⅵ化 合物 半 理 ； 另一 种 是 接触 式 杀 菌机 理 。
纳米氧化锌紫外屏蔽机理
纳米氧化锌紫外屏蔽机理1. 引言1.1 纳米氧化锌的特性纳米氧化锌是一种具有独特性能的纳米材料。
其主要特性包括稳定性高、抗菌性强、成本低廉、对环境无害等。
纳米氧化锌具有较高的比表面积，利于与其他成分充分接触和反应，具有较好的光学特性，能有效吸收紫外光，达到防晒的效果。
纳米氧化锌还具有优异的抗氧化性能，有助于减少自由基的产生，延缓皮肤细胞的老化。
在防晒产品中的应用中，纳米氧化锌能够提供宽谱的紫外防护，包括UVA和UVB，因此被广泛应用于各类防晒产品中。
纳米氧化锌的特性使其成为一种理想的防晒成分，能够有效保护皮肤免受紫外光的伤害。
对纳米氧化锌的研究和应用具有重要意义，有望为防晒领域的发展带来新的突破。
接下来的正文将详细探讨纳米氧化锌的紫外屏蔽机制、抗氧化作用、与皮肤的相互作用、安全性评估以及在防晒产品中的应用技术，以全面展示纳米氧化锌在防晒领域的潜力和重要性。
1.2 紫外光及其对皮肤的危害紫外光是太阳光中的一种辐射，根据波长分为UVA、UVB和UVC 三种类型。
其中UVA波长较长，穿透力强，能够深入皮肤真皮层，引起皮肤老化和皮肤癌；UVB波长较短，主要作用于皮肤表皮层，引起皮肤晒伤和皮肤癌的发生。
长期暴露在紫外光下会导致皮肤衰老、色素沉着、皱纹增多，甚至引发皮肤癌等恶性疾病。
特别是UVB波长更容易破坏DNA分子，增加皮肤癌的风险。
1.3 纳米氧化锌在防晒产品中的应用纳米氧化锌在防晒产品中的应用是一种日益普及和受欢迎的防晒成分。
随着人们对紫外线伤害的认识不断加深，对于选择有效的防晒产品也变得越来越重要。
纳米氧化锌因其出色的紫外光吸收性能和高度的稳定性而成为防晒产品中的热门选择。
2. 正文2.1 纳米氧化锌的紫外屏蔽机制纳米氧化锌的紫外屏蔽机制是通过其特殊的结构和性质来实现的。
纳米氧化锌颗粒的尺寸通常在1-100纳米之间，这种微小尺寸使得纳米氧化锌颗粒具有更大的比表面积，能够更有效地吸收和反射紫外光。
纳米氧化锌颗粒的能隙较宽，能够吸收更短波长的紫外光，包括UVA 和UVB。
纳米氧化锌用于化妆品防晒和抗菌性能简述
纳米氧化锌用于化妆品防晒和抗菌性能简述太阳光中的紫外线按其波长可分为UVA(320run一400nm)、UVB(290nnr 一320nm)和UVC(200run一290nm)o UVB是导致灼伤、间接色素沉积和皮肤癌的主要根源，灼伤主要表现皮肤出现红斑，严重者还可能伴有水肿、水疤、脱皮、发烧和恶心的症状川。
目前，防晒化妆品中的防晒指数(SPF)就是针对UVB 的防护。
UVC虽绝大部分被大气平流层中的臭氧层所吸收，但由于其波长短、能量高和臭氧层破坏的日益加剧，对人类造成的伤害也不能忽视。
随着全球紫外线辐射强度的不断增加和皮肤科学的发展，UVA对人体的伤害逐渐引起人们的关注。
UVA的穿透能力强且具有累积性，长期作用于皮肤可造成皮肤弹性降低、皮肤粗糙和皱纹增多等光老化现象，UVA还能加剧UVB造成的伤害。
纳米氧化锌能够有效屏蔽UVA，近年来在防晒化妆品中得到广泛应用。
1纳米氧化锌的特点：纳米氧化锌和纳米二氧化钛是两种重要且广泛使用的物理防晒剂，它们屏蔽紫外线的原理都是吸收和散射紫外线。
由于它们均属于N型半导体，金红石型二氧化钛的禁带宽度（Eg）为3.0eV,氧化锌的禁带宽度为3.2eV。
当受到紫外线的照射时，价带上的电子可吸收紫外线而被激发到导带上，同时产生空穴一电子对，因此它们具有吸收紫外线的功能。
另外，纳米氧化锌和纳米二氧化钛的颗粒尺寸远小于紫外线的波长纳米粒子可将作用于其上的紫外线向各个方向散射，从而减少照射方向的紫外线强度，这种散射紫外线的规律符合Rayleigh光散射定律。
但纳米氧化锌在屏蔽紫外线方面和纳米二氧化钛又有所差异。
在330nm以下，纳米二氧化钛对紫外线的屏蔽能力明显高于纳米氧化锌.在同样浓度下，含纳米二氧化钛体系的吸光度约为纳术氧化锌体系的2倍。
在330nm一355nm内，纳米二氧化钛的屏蔽紫外线能力仍高于纳米氧化锌，但在355nm一380nm的波长内，纳米氧化锌的屏蔽紫外线能力高于纳米二氧化钛,因此，纳米氧化锌虽然阻隔UVB的效果不如纳米二氧化钛，但对阻隔长波UVA (335nm一380nm)效果优于纳米二氧化钛，正是由于这一特性，纳米氧化锌在防晒化妆品中逐渐得以应用。
纳米无机抗菌材料抗菌性能研究_李彦峰
纳米无机抗菌材料抗菌性能研究李彦峰 汪斌华 黄婉霞 涂铭旌 (四川大学材料科学与工程学院,成都610065)王向东 王 丹 (四川大学环境科学与工程学院,成都610065)摘 要 本文选择了两种有代表性的无机抗菌材料,采用抑菌圈实验法对它们的抗菌性能进行了定性研究,同时采用细菌总数测定法定量地测试了纳米氧化锌的抗菌性能。
并探讨了它们的抗菌机理。
关键词 纳米ZnO,Ag系无机抗菌剂,抗菌性能Stu dy on the antibacterial properties of nanometer inorganic antibacterial materialsLi Yanfeng Wang Binhua Huang Wanxia Tu Mingjing(M aterial Science and Engineering School,Sichuan University,Chengdu610065)Wang Xiangdong Wang Dan(Environment Science and Engineering School,Sichuan University,Chengdu610065)A bstract T he two ma terials which are typical in the field of inorganic antibacterium are adopted,they are qualitativestudied through the experiment of antibacterium-circle,in the mean time,the property of antibacterium of nanometer zinc o xide are quantitative tested through calculate the sum of bacterium.Finally,the antibacterium mechanism has been dis-cussed.Key words Nano-Z nO,Ag-series inorg anic antibacterial agent,antibacterial capability 纳米无机抗菌材料是一种新型抗菌材料,与有机抗菌剂相比,具有广谱、耐久、安全的特点。
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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.。