纳米氧化锌抗菌性能及其机制

有了人类就有和病毒和细菌的战争，虽然每次都以人类的胜利而告终，但是我们却付出了惨重的代价。

 

目前市场上常见的PM2.5口罩，只能过滤空气中直径2.5微米的颗粒物，而N95口罩，是能阻挡空气中95%的直径2.5微米的颗粒物，目前从Sars,流感，埃博拉、Mers等病毒都可以悬浮在空气中，而且直径通常是在60-140纳米，最小的直径可以达到70-90纳米，对比一下就知道，PM2.5的口罩是无法抵挡病毒的入侵的，如果有一种新型的防护装备可以抵御纳米级别病毒的入侵，将大大降低人类的感染率。

 

将纳米氧化锌（VK-J30）添加在纤维的表面，表面形成纳米氧化锌的保护层制成织物，使织物可以抵抗纳米级的病毒，这样将大大降低病毒的入侵。

 

纳米氧化锌抗菌性能及其机制

1，锌离子的游离

锌离子对生物体内蛋白质代谢起着重要调节作用，如参与辅酶、酶、DNA结合蛋白等的构成，但高浓度的锌离子会破坏菌体的内环境，继而破坏细菌结构。氧化锌在水介质中电解能释放出锌离子，游离的锌离子吸附到细菌细胞壁表面，使细菌细胞壁受损，破坏细胞的固有形态；此外纳米氧化锌颗粒亦可通过直接与细胞膜的磷脂双分子层接触而导致细胞死亡，破坏细胞膜的完整性，增加纳米粒子进入的可能性，并且最终导致细胞死亡而达到抗菌的作用，另外氧化锌抗菌的特色在于杀灭细菌后，锌离子可以从细胞中游离出来，不断重复上述过程。

 

2，纳米氧化锌粒子与细菌的相互作用力

当粒子达到纳米级时，粒子的物理性质发生改变，具有很高的表面活性和较大的比表面积，与细菌表面作用力增强，容易与细菌表面发生相互作用，且纳米粒子直径越小则相互作用越强，纳米氧化锌的抗菌性也可能归因于纳米氧化锌粒子与细菌表面的相互作用。有学者观察到，具有小微晶尺寸的氧化锌纳米颗粒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性强于大微晶尺寸氧化锌颗粒，同时还观测到小微晶尺寸的氧化锌纳米颗粒释放的锌离子量远高于大微晶尺寸氧化锌颗粒，因而氧化锌纳米颗粒具有更强的杀菌能力。此外由于金属氧化物在水中带正电荷可与细菌表面带负电荷的基团结合，静电作用加强了金属氧化物与细菌之间的相互作用力。

 

3，纳米氧化锌产生的活性氧

纳米氧化锌的另一种抗菌机制可能与活性氧相关，活性氧可破坏细菌细胞的完整性，从而抑制细菌的生长。氧化锌是一种宽禁带半导体氧化物，当照射光的光子能量等于或大于氧化锌禁带宽度能量时，处于价带上的电子就会激发跃迁到导带上，它能导致形成正电价带(空穴)和带负电的自由电子带。在氧化锌纳米颗粒的表面上，空穴与羟基反应并吸收水以产生羟基自由基；在氧气存在下，导带中的孤电子产生超氧离子、羟基自由基，而这些超氧离子和羟基自由基即为活性氧。活性氧及其衍生物会破坏细菌细胞，产生溶菌作用或促进纳米粒子在菌体内聚集并最终导致细菌死亡。

 

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