纳米二氧化钛在物体表面的抗菌作用.doc

纳米二氧化钛在物体表面的抗菌作用 纳米TiO2问世于20世纪80年代后期，是一种有着广泛用途的无机材料。因其独特的紫外线屏蔽、光催化作用、颜色效应等性能，在高级涂料、化妆品、废水处理、空气净化、杀菌和高效太阳能电池等方面有着广阔的应用前景。纳米二氧化钛(TiO2)作为光催化半导体无机抗菌剂，具有广谱抗菌功能，能抑制和杀灭微生物，并有除臭、防霉、消毒的作用，其本身化学性质稳定且对人体和环境无害，光催化作用持久，因而越来越得到世人青睐。 纳米TiO2的结晶有两种晶态：即金红石型和锐钛型。通常，金红石型的二氧化钛光催化能力差，而锐钛型的二氧化钛具有强光催化能力。锐钛型纳米TiO2在H2O、O2体系中发生光催化反应，产生的羟基自由基(HO·)，能和多种细菌和臭体反应，而有效地灭菌和消除臭味，因而可以制成纳米TiO2抗菌剂。纳米TiO2抗菌剂具有将细菌及其残骸一起杀灭清除的能力，同时还能将细菌分泌的毒素也分解掉。并且纳米TiO2作为杀菌剂还具有以下几个特点：一是即效性好，如银系列抗菌剂的效果约在24h左右发生，而纳米TiO2仅需1h左右；二是TiO2是一种半永久维持抗菌效果的抗菌剂，不像其它抗菌剂会随着抗菌剂的溶出而效果逐渐下降；三是有很好的安全性，与皮肤接触无不良影响。 本实验采用了四种新型的纳米TiO2喷液(原液、复合液1#、复合液2斡、复合液3#)喷涂在瓷片和纸片上，并对其在瓷片和纸片应用中的杀菌效果进行了试验观察；同时我们对涂有纳米TiO2喷液的部分瓷片经过高温预处理之后对其灭菌效果进行了观察实验。 1 材料与方法 1.1 菌种来源 大肠杆菌华南理工大学食品科学与工程学院实验室提供。 1.2 材料 1.2.1 培养基 营养肉汤培养基(g/100mL)：酪蛋白胨1.0，牛肉浸膏1.0，NaCl0.5。 MR-VP培养基(g/100mL)：(月示)胨0.7，葡萄糖0.5，K2HPO4 0.5，pH值6.9。 1.2.2 瓷片和纸片 瓷片：3cm×3cm的洁净瓷片。 纸片：白度为85(%，ISO)的针叶木浆抄成定量为60g/m2的纸片，其中不加任何化学药品。 纳米TiO2：漪丽科技(深圳)有限公司提供的漪丽纳米净，黄色透明液体。 1.3 大肠杆菌菌液制备及测定方法 1.3.1 大肠杆菌制备 250mL三角瓶中装50mL营养肉汤培养基，接种0.4mL大肠杆菌，28℃，THZ-C恒温旋转遥床振荡培养24h。将培养出的大肠杆菌稀释10倍后备用(菌含量为14500个/mL)。 1.3.2 大肠杆菌检测方法 本实验采用MR-VP法显色测定每毫升菌液中大肠杆菌MPN值。 1.4 抗菌实验 在3cm×3cm的洁净瓷片和纸片上涂布0.4mL的纳米TiO2喷液，待其干燥后放入灭菌锅灭菌，冷却后备用。其中一部分涂布的瓷片再经过600℃高温处理，冷却后备用。取0.6mL备用的大肠杆菌液涂布在瓷片和纸片上。经过2h的光照后洗菌进行菌落培养，在36℃下培养96h。对照组样本为不加纳米TiO2喷液的菌悬液。实验组和对照组样本稀释后采用MR-VP法活菌培养计数并计算杀菌率：杀菌率(%)=(对照组活菌浓度－试验组活菌浓度)/对照组活菌浓度×100%。 2 抗菌实验结果 大肠杆菌菌液在四种不同的纳米TiO2喷液样品灭菌效果如表1、2、3、4所示。该纳米TiO2喷液在可见光及常温下均具有很强的抗菌抑菌能力。 表1 纳米TiO2喷液的杀菌效果测定(瓷片) 喷液样品96h存活菌落数/(个·mL-1)杀菌率/%原液0100复合1#26295.8±0.2复合2#12598.0±0.4复合3#31995.0±0.7注：瓷片空白菌落数为6250个/mL。复合1#，复合2#，复合3#为银系纳米TiO2复合材料；瓷片上所涂布纳米TiO2的浓度均为2%。 我们在对纳米TiO2喷液涂布在瓷片的实验中观察发现，大部分纳米TiO2喷液样品都具有很强的抗菌消毒的效果，纳米TiO2喷液对大肠杆菌杀灭率均在95%以上，其中原液的杀菌率达到了100%，是非常好的抗菌剂，而复合的纳米喷液效果稍差，这可能是在纳米TiO2喷液中添加了银盐的缘故，银盐的加入原希望提高纳米TiO2的抗菌效果，特别是在自然光环境中的抗菌能力。然而银盐的加入，可能促进纳米TiO2的团聚，使纳米TiO2的在瓷片上分散均匀性降低，影响了纳米TiO2在固体表面的吸附，降低了在H2O、O2体系中发生光催化反应，短时间的杀菌效果反而比纳米TiO2喷液低。 表2 纳米TiO2喷液的杀菌效果测定(纸片) 喷液样品96h存活菌落数/(个·mL-1)杀菌率/%原液0100复合1#41793.3±0.6复合2#25698.2±0.3复合3#0100