理论教育 基于纳米Ag/TiO2复合技术的抗菌机理探究

基于纳米Ag/TiO2复合技术的抗菌机理探究

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:纳米银具有广谱的抗菌性,可灭杀大多数孢子、霉菌、细菌和真菌等微生物。

基于纳米Ag/TiO2复合技术的抗菌机理探究

纳米Ag/TiO2负载织物中,除了其中的纳米TiO2具有抗菌作用之外,纳米银材料也发挥着非常重要的抗菌效应,并与纳米TiO2优势互补使织物抗菌性能得到进一步的完善。纳米银具有广谱的抗菌性,可灭杀大多数孢子霉菌细菌和真菌等微生物。纳米银杀菌效率高,其利用超强渗透性能够通过细胞壁/膜之间的孔隙迅速进入菌体内,并与其氧代谢酶结构中的巯基(—SH)结合,快速将微生物致死。此外,纳米银还具有低浓度即有效,抗菌广谱性和不易产生抗药性等特点。其抗菌特性一般使用四种作用机理进行解释。

5.4.3.1 静电吸附杀菌机理

纳米银特别是Ag+带有正电性,能够与带有负电荷的细菌的细胞壁和细胞膜发生较为显著的吸附作用。这不仅约束了细菌的自由活动,使其对生存微环境反应紊乱失调和呼吸衰竭,而且会使细胞壁和细胞膜结构发生形变,其中蛋白质和酶的作用受阻,新陈代谢功能遭到破坏,引起细胞质溢出,最终导致细菌被杀死。

5.4.3.2 Ag+溶出杀菌机理

在纳米Ag/TiO2负载织物的使用过程中,纳米Ag/TiO2负载织物表层的Ag+会逐渐溶出。当Ag+和细菌的细胞接触时,其依靠静电引力吸附在细胞壁表面,与其中的蛋白质或其他含有阴离子基团的物质结合,显著降低其正常生理功能的发挥。此外,Ag+还能穿透细胞膜渗入细胞内部,使其中的蛋白质凝固,破坏细胞合成酶的活性,导致其能量代谢和物质代谢受阻,影响其正常繁殖、生长和发育等过程,达到抗菌的目的。另一方面,进入细胞体内的Ag+能够与其中的DNA发生反应,影响其呼吸系统和电子传输系统等的正常工作而导致其失活。当细菌被杀死后其中的Ag+又会从菌体中游离出来,重复进行杀菌活动。(www.daowen.com)

5.4.3.3 光催化杀菌机理

在辐射光作用下,纳米银作为催化活性中心能激活空气或水体中的氧气而产生羟基自由基和超氧化物自由基等。当细菌微生物与纳米银表面接触时,所产生的这些高氧化性自由基会攻击细菌的细胞膜,使膜的蛋白结构产生不可逆性的损伤,导致细菌细胞的增殖能力遭到破坏,并产生抑制或杀灭细菌的效应。

5.4.3.4 协同抗菌效应

纳米TiO2只有在光辐射条件下才能激发电子而产生抗菌性能,这使其在抗菌方面的应用受到限制。当纳米TiO2与纳米银材料复合后,所制备的纳米Ag/TiO2负载织物不仅在光辐射条件下能产生抗菌功效,而且在微弱光甚至暗态条件下也能产生抗菌效果,表现出显著的协同抗菌作用。

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