常见纳米粒子的 抗菌机理-.pptx

常见纳米粒子的抗菌机理黎明职业大学高分子材料加工技术专业《高分子材料配方技术》

内容来源本小节内容参考自：博士学位论文：吴正国.壳聚糖基固定化纳米银复合抗菌材料的绿色构建及应用[D].华南理工大学,2019.硕士学位论文：龚兰轩.Cu/ZnO-SiO2复合抗菌改性聚酯纤维的制备及其性能研究[D].东华大学,2020.

主要内容纳米银的抗菌机理纳米氧化锌的抗菌机理

01纳米银的抗菌机理

01纳米银的抗菌机理纳米银颗粒粒径小，表面能大，满足作为抗菌剂的基本要求，且其表面的键态、电子态和内部不同，表面原子配位不全，从而增加了表面活性位点纳米银具有很强的渗透性，能够与致病菌充分接触，全面攻击，从而使其具有更强的生物活性、广泛的抗菌性、较长的抗菌时长等特点

01纳米银的抗菌机理纳米银具有如下杀菌机理纳米银颗粒具有强的渗透性，可通过细胞壁进入到菌体内，破坏细胞膜，增加细胞的通透性，使细胞内容物外泄，改变菌体内环境，抑制菌体的生长，从而致使菌体坏死纳米银表面高活性的银或银离子，会与致病菌体内的某些物质作用，如致病菌体内代谢环节的蛋白酶，使酶丧失活性，导致菌体死亡菌体胞壁中的肽聚糖能与纳米银发生接触反应而形成可逆复合物，阻隔菌体氧气和能量的运输与传递

01纳米银的抗菌机理纳米银具有如下杀菌机理纳米银能与菌体胞壁、胞膜的DNA结合，致使DNA结构破坏，抑制DNA的转录和复制及蛋白质合成，使菌体失活、死亡纳米银特殊的结构，使其具有较高的催化活性，高氧化态的银会诱导周围空间产生强氧化性的原子氧，氧化菌体外膜，使菌体死亡此外，当菌体死亡后，纳米银会从菌体中游离出来，再次接触其他菌体，这样持续循环作用；不同于抗生素类抗菌剂，细菌等不会对纳米银产生耐药性，所以纳米银抗菌剂是一种长效、持久的抗菌剂

01纳米银的抗菌机理

02纳米氧化锌的抗菌机理

02纳米氧化锌的抗菌机理纳米氧化锌是一种尺寸小、功能性多、比表面积大的新型无机纳米材料，具有非同寻常的纳米效应，其分子结构如下所示：纳米氧化锌的晶体结构

02纳米氧化锌的抗菌机理纳米氧化锌的抗菌机理较为复杂，目前学界普遍认同为金属离子溶出机理和光催化机理两种机理共同作用的结果

02纳米氧化锌的抗菌机理1）金属离子溶出机理在生物体内金属离子不仅是酶等蛋白质的结构稳定剂，还在生物体代谢过程中发挥着重要的调节作用高浓度的金属离子（如Zn2+）会导致微生物体内原有的稳态遭到破坏，同时还会影响到其体内蛋白酶的活性，从而产生细胞毒性实验表明，在含水介质中，ZnO会不断缓慢地释放Zn2+，之后Zn2+会渗透进入细胞内，与细胞膜及细胞内的蛋白质反应，破坏细胞的生理结构，到达抗菌的目的

02纳米氧化锌的抗菌机理1）金属离子溶出机理研究比较了在超纯水作为介质的条件下，纳米ZnO、普通ZnO以及Zn2+对大肠杆菌的抗菌机理

02纳米氧化锌的抗菌机理其结果如图所示，从中可以看出纳米ZnO、普通ZnO、Zn2+对大肠杆菌的抗菌活性程度相差不大，其最低抑菌浓度均低于0.1mg/L而在低于5mg/L的浓度下，纳米ZnO、普通ZnO几乎完全溶解，因此，在浓度低于5mg/L的超纯水中，纳米ZnO的细胞毒性来源于Zn2+

02纳米氧化锌的抗菌机理2）光催化机理纳米氧化锌具有能带结构，当入射光的能量超过其能带隙时，价带上的电子就会被激发跃迁到导带，从而在价带和导带上产生光生电子-空穴对，与其表面的氧气和水等反应，产生氧负离子和过氧化氢等活性氧（ROS），具有极强的氧化性，能与细胞中的有机物反应，从而产生抗菌性，光催化过程及其机理如下图所示

02纳米氧化锌的抗菌机理2）光催化机理

02纳米氧化锌的抗菌机理2）光催化机理研究表明，采用水热法制备了棒状纳米ZnO，其在光照条件下的杀菌效率是黑暗条件下的杀菌效率的两倍。在有无光照的条件下均可观察到上清液Zn2+浓度变化，但仅在光照条件下观察到细胞膜损伤和DNA降解因此，在黑暗条件下的抗菌作用归因于Zn2+离子的杀菌作用，而在光照条件下的抗菌作用归因于Zn2+离子和光催化活性的协同作用

02纳米氧化锌的抗菌机理总之，纳米ZnO的抗菌机理仍存在许多争议，大量的研究都表明纳米ZnO的抗菌机制是由不同的几种机理共同作用的结果，但具体以哪一机制为主还需要进一步研究目前纳米ZnO的抗菌机制可以归纳为1）纳米ZnO释放出游离Zn2+对菌体内离子平衡造成破坏，并与细胞壁、细胞内的蛋白质结合使其失活，造成菌体死亡2）在光照的条件下，纳米ZnO产生活性氧自由基，将菌体的有机物氧化成小分子，造成菌体死亡

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