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纳米银(6篇)

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纳米银篇1

银是一种可杀灭细菌、真菌和霉菌的金属。自进入20世纪,临床应用银化合物杀菌消毒、抗菌消炎逐渐广泛。如湿润烧伤膏用于治疗烧、烫伤;应用含氟化二氨银漱口水防治牙周炎、龋齿、口腔溃疡;应用一种羧酸银与乙醇复配液,治疗泪管炎、阴道感染、细菌性感冒等;纳米银抗菌凝胶是近几年来研制的一种通过纳米技术原理,将金属银制成直径为25nm左右的银微粒单位,与细菌体内去氧核糖核酸相结合,导致细菌微生物死亡,达到抗菌作用[1]的新药。自2011年9月~2012年12月我科分别采用外用斯丽凯纳米银抗菌凝胶和湿润烧伤膏治疗二度烧伤及烫伤,并进行对比观察,报道如下。

本院共收治82例有Ⅱ度烧伤创面的患者,其中男45例、女37例,年龄14~62岁,Ⅱ度烧伤总面积为3%~15%,均为72h内入院的火焰烧伤和热液烫伤患者,所有烧伤患者均无糖尿病等代谢系统疾病。随机将患者分为纳米银抗菌凝胶治疗组41例和湿润烧伤膏对照组41例,两组患者在性别、年龄,差异无统计学意义(P>0.05)。

方法:试验组:纳米银抗菌凝胶(深圳市源兴纳米医药科技有限公司);对照组:1%湿润烧伤膏霜剂(汕头市美宝制药有限公司)。

Ⅱ度烧伤患者:2组分别去除腐皮及污物后常规碘伏消毒液清洗创面,将2组药物分别均匀涂于创面表面,后用普通纱布包扎,隔日换药1次。

1.3检测项目:治疗前、后各检查1次,血常规、尿常规、肝功能、肾功能作为参考。

1.4观察创面指标:①疼痛程度以视觉模拟评分法定量,疼痛越轻、分值越小;②疼痛持续时间以分钟测量;③观察渗出液以及肿胀情况。

1.5实验统计数据:①计算2组患者Ⅱ度创面愈合率,记录创面愈合时间。②创面分泌物实验室细菌培养:创面用药前及用药后3、10、20d各1次

1.6统计学处理:采用SPSS10.0统计软件,采用配对t检验、进行比较,计量资料以X±s表示。P

2结果

2.12组创面治疗后对比:试验组(创面疼痛测量分值均明显小于对照组,疼痛分钟明显短于对照组。2组创面渗出液、创面肿胀均存在,经治疗后创面愈合,渗出逐渐减少,肿胀逐渐减退。创面愈合时间和愈合率见表1。

2.2实验室分泌物细菌培养:试验组无一例出现细菌培养阳性结果。

2.3创面愈合质量两组患者创面治愈后均采用常规综合康复治疗,纳米银抗菌凝胶治疗组创面愈合后色素沉着消退时间为7~60d,湿润烧伤膏对照组为30~90d;纳米银抗菌凝胶治疗组创面愈合后9例出现瘢痕增生,湿润烧伤膏对照组为22例瘢痕增生;纳米银抗菌凝胶治疗组局部色素沉着较轻,消退快,瘢痕增生例数出现少,瘢痕增生较轻。

3讨论

创面的良好修复有赖于合理的创面处理和外用药物的选择,而创面在愈合过程中却往往是局部或全身感染的重要途径之一。至今,局部抗菌药物仍是预防创面发生侵袭性感染的主要措施之一。有研究表明,纳米银能加快创面上皮再生的速度,从而促进创面愈合[2]。纳米银抗菌凝胶具有很强的吸收液体能力,凝胶膨胀后形成湿润环境,易于肉芽形成,对创面产生一定压力,有收敛作用[3]。它具备以下特点:①起效快,能在30min内迅速灭菌。②抗菌作用持久,至少保持3d有效。③抗菌谱广,对革兰阳性、阴性菌以及真菌等150余种病原体有效,包括耐药假单胞菌,耐甲氧西林金色葡萄球菌。湿润烧伤膏是中成药,其对浅度烧伤有明显治疗效果,但面积较大或病情较复杂的病人往往见效时间长,效果改善缓慢,且治疗过程中有明显异味伴随,某些体质特殊病人对中药制剂有着潜在的不良反应风险,用药往往受到限制。在进行临床对照的过程中,未发现纳米银对患者造成的明显不良反应,偶有因换药引起的发热反应,经对症后短时间内逐渐恢复正常。通过统计抽取的样本数82例研究结果表明,试验组创面愈合时间、创面愈合率均明显优于对照组(P

参考文献

纳米银篇2

1病历介绍

患者女性,86岁,因“发现血压升高10+年,脑梗死后7月,反复呕吐误吸发热8月,复发1月”入院。入院诊断:高血压、脑梗塞后遗症;冠心病、心功能3级;革袋胃、胃ca;天疱疮;慢性喘息性支气管炎、阻塞性肺气肿;颈椎病、脑动脉供血不足;混合性高脂血症。10月29日病员左下肢出现水疱,可见大片表皮剥脱,基底清洁,分泌物少。行创面分泌物细菌培养,遵循皮肤科意见:予阿米卡星外喷bid、3%硼酸液外敷患处bid、如有剧痛,可行利多卡因溶液外敷qd。换药时,病员气喘加重,疼痛感加剧,不能忍受。10月8日,渗液培养:表皮葡萄球菌感染。左下肢肿胀明显,可见水疱破裂,表皮剥脱,创面有少量渗液,无脓性分泌物,创面无明显好转。病员气喘明显,重症多重耐药菌感染及真菌感染,wbc:11.01*109/l,n:77.8%,静脉使用科赛斯联合倍能抗感染。予输注20%人血白蛋白纠正低蛋白血症。10月9日,病员左下肢可见大片水疱破裂,表皮剥脱,少量渗液,少许脓性分泌物。

予ns清洁左下肢,机械去除部分黑痂,创面出血较多,予轻压创面,打开纳米银烧烫伤贴,取出贴片,覆有医用pe膜的一面敷于创面上,外敷纱布及绷带。病员疼痛感较前减轻。抬高患肢,隔日换药。10月11日,病员左下肢出血较多,血色素:80g/l,予输入同型红细胞悬液。创面较前好转,继续予纳米银烧烫伤贴换药。10月14日,左下肢水肿较前好转,部分创面愈合,未愈合创面有少量渗液及脓苔。清洗脓苔后可见新鲜肉芽及少量渗血。继续予纳米银烧烫伤贴换药,隔2-3天换药。10月25日,病员左下肢破溃处上皮生成,基本痊愈。

2讨论

纳米银敷料的优点:无副作用;机械性保护作用;良好的吸附功能;止痛;良好的引流功能;形成丰富的血管床及良好的肉芽组织和上皮化;抵御细菌的入侵[2]。其杀菌机理:通过银离子持续缓慢的释放与带阴电荷的菌体蛋白结合,使其变性及沉淀;或释放的银离子与含巯基的酶集合成稳定的巯醇盐,从而抑制巯基酶的活性,达到杀菌或抑菌的作用[3]。本例病人伤口渗液培养示:表皮葡萄球菌感染。敷料选择应为抗菌敷料。病人合并真菌感染及多重耐药菌感染,使用传统换药方法同时联合全身使用抗素,效果不佳时,应考虑不会产生耐药性的抗菌敷料:银离子敷料。用最佳的现代护理理念和新型敷料,可有效减少病人痛苦,减少并发症。

参考文献

纳米银篇3

关键词:切花月季;纳米银;脉冲;瓶插期;生理生化指标

中图分类号:S686.12;S688.2;Q945文献标识码:A文章编号:0439-8114(2013)06-1338-05

月季(RosahybridaHort.)别名四季花、月月红,属蔷薇科(Rosaceae)蔷薇属(RosaL.),素有“花中皇后”之美誉,在插花材料种类中它的使用量最大,为国际花卉市场上的四大切花之一,也是中国十大名花中的姣姣者[1]。但是切花月季采摘后易衰老,瓶插寿命较短,易发生花头下垂、花瓣脱落、变色萎蔫等现象[2]。纳米银(Nanosilver,NS)是一种粒径达纳米级的特殊形态银(Ag)单质,因其颗粒微小、拥有巨大的比表面积和独特的理化性质而被视为活性强、广谱、安全的无机抗菌材料;所以是一种新型的纳米材料抗菌剂,具有高效、环保的特点,已广泛应用于生物医药等领域[3]。近年来,NS在切花保鲜领域的应用也受到越来越多的关注;前人研究发现,适宜浓度的NS处理可显著延长切花的瓶插寿命[4-9],其机理主要表现为抑制瓶插液中花茎末端和茎内可能出现的细菌生长[4-6]、改善切花组织内的水分平衡关系[7-9]及拮抗乙烯等作用[10]。试验以切花月季为试材,研究NS加脉冲处理对瓶插切花月季部分生理生化指标的影响,以期为NS在切花采后保鲜、提高商品价值、延长观赏期等方面的技术应用提供更多的理论依据。

1材料与方法

1.1材料

供试切花月季品种为影星(Rosahybridacv.MovieStar),购于广州市岭南花卉市场,在放入去离子水中后于1h内迅速运回实验室,复水备用。NS材料购于上海沪正纳米科技有限公司,为无色透明溶液,pH为(7.0±0.5),原液浓度为3000mg/L。BIDDLE-651017脉冲发生器为美国AVO国际公司生产;SensION+EC7台式电导率仪为美国HACH公司生产。

1.2试验方法

选取长势良好、无病害、开花程度一致、茎秆直立的切花月季花枝,将其茎基部置于去离子水中,用锋利的手术刀平切为25cm长(含2片复叶)的茎段。在多次预备试验的基础上,确定50mg/LNS溶液并在脉冲发生器上脉冲处理1h后将单支切花月季花枝瓶插于装有去离子水的玻璃花瓶中;以去离子水脉冲处理1h后的单支切花月季花枝瓶插为对照(CK)。瓶插试验均在仲恺农业工程学院生物技术研究所人工气候室进行,试验环境设定温度为20℃±2℃、空气相对湿度为60%±10%,光照周期为12h光照/12h黑暗,光照强度为12μmol/(m2·s),光照时间为每天的7∶00~19∶00。NS加脉冲处理和对照各用50支切花月季,其中10支(10个重复)用于瓶插寿命的评价比较,其余40支用于有关生理生化指标的测定。分别于开始试验的当天(试验的0d)、第三天、第六天、第九天、第12天随机抽取对照和NS加脉冲处理的切花月季花枝各6支(计各用30支)的花瓣,在充分混匀后,部分用于在当天完成的相对电导率测定,剩余花瓣置-20℃冰箱中,以供其他生理生化指标测定用。

1.3瓶插寿命评定标准

从瓶插当日起至瓶插寿命结束,在这段时间里以瓶插切花月季花枝出现弯颈或花瓣严重失水、变蓝、脱落的花瓣超过50%视为瓶插寿命结束[11]。

1.4生理生化指标测定

植物的细胞膜透性(Cellmembranepermeability)高低是植物处在逆境条件下细胞膜的完整程度与稳定性的体现,也是衡量植物抗逆性强弱的重要指标之一[12]。在正常情况下,细胞膜对进出细胞的物质具有选择性透过能力;当植物受到逆境胁迫或受伤离体后,植物的形态结构将发生改变,细胞膜因而受到破坏,造成膜的透性增加,从而出现细胞内的电解质外渗现象,进而使植物细胞的相对电导率(Relativeelectricconductivity,REC)增大;细胞膜透性增大(相对电导率增大)的水平与逆境胁迫伤害的程度或离体时间长短有关[13]。所以细胞膜透性用相对电导率表示,瓶插切花月季花瓣的相对电导率的测定参照郝建军等[14]的方法;丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸显色法[14];超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)的活性测定参照郝再彬等[15]的方法。

1.5数据分析

试验测定的各生理生化指标数据均用“平均值±标准误”表示,其中瓶插寿命的数据用Duncan’s新复极差法进行显著性检验,所有数据均采用DPS9.50数据处理系统进行分析。

2结果与分析

2.1NS加脉冲处理对切花月季瓶插寿命的影响

试验设定的NS加脉冲处理对切花月季瓶插寿命的影响结果见表1。由表1可知,NS加脉冲处理能显著延长切花月季的瓶插寿命,其瓶插寿命为19.4d,而对照是14.0d,NS加脉冲处理比对照的瓶插寿命延长了5.4d,延长观赏期的幅度达到了38.57%。

2.2NS加脉冲处理对切花月季瓶插期间花瓣MDA含量的影响

NS加脉冲处理对切花月季瓶插期间花瓣中MDA含量的影响结果见图1。从图1可见,在整个瓶插期,切花月季花瓣中MDA含量的变化趋势表现为NS加脉冲处理与对照均呈先升高、后降低的动态变化,但经NS加脉冲处理后的花瓣中MDA含量明显低于对照,说明NS加脉冲处理后对瓶插切花月季花瓣中MDA的积累起到了减缓作用。MDA是生物体内膜脂过氧化的最终产物之一,能严重损害植物的细胞膜系统、干扰植物正常的生理代谢过程,其含量的高低是膜脂过氧化程度的重要标志之一[16];离体切花由于失去了母体的营养物质供应,生理代谢水平降低,器官的生长发育停滞,并且生理代谢产生的废物得不到疏导、排出而在体内集聚,造成MDA在花瓣中累积,进而加速了衰老的进程[17,18]。这个试验结果从内在因素方面解释了NS加脉冲处理能够延长切花月季瓶插寿命(观赏期)的原因所在。

2.3NS加脉冲处理对切花月季瓶插期间花瓣相对电导率的影响

NS加脉冲处理对切花月季瓶插期间花瓣相对电导率的影响结果见图2。从图2可见,在整个瓶插期,切花月季花瓣的相对电导率变化趋势表现为NS加脉冲处理与对照在总体水平上均呈不断上升的趋势,尤其是在瓶插后期(观赏期快结束时)相对电导率迅猛上升;相对电导率增加的幅度越大,细胞膜受到伤害的程度也就越严重;说明此时细胞内的电解质大量外渗,已经达到不可逆转的程度;不过经NS加脉冲处理后的花瓣相对电导率在整个瓶插期内的水平均低于对照。

2.4NS加脉冲处理对切花月季瓶插期间花瓣SOD、CAT和POD活性的影响

NS加脉冲处理对切花月季瓶插期间花瓣SOD、CAT和POD活性的影响结果见图3。从图3A可见,在瓶插期第三天至第九天(中期),NS加脉冲处理的切花月季花瓣中SOD的活性明显高于对照,表明NS加脉冲处理能够提高瓶插中期切花月季花瓣中的SOD活性。SOD是能清除生物体中氧自由基的细胞保护酶,在植物体内可提高植物组织的抗氧化能力,其活性的大小与植物的抗逆性密切相关[19-21];试验结果反映出NS加脉冲处理能够提高切花月季花瓣在瓶插期的SOD活性,而SOD的活性增强,就能够及时有效地清除花瓣中因瓶程产生的过多活性氧(Reactiveoxygenspecies,ROS)自由基,减轻膜脂过氧化引起的细胞膜损伤,保护膜的完整性,这与前面在形态上表现出的比对照延长了瓶插观赏期是相吻合的,这对于延长切花月季的观赏期具有现实意义。

从图3B可见,瓶插期间NS加脉冲处理和对照的切花月季花瓣中CAT活性均呈先上升后降低的变化趋势,其中NS加脉冲处理后的花瓣CAT活性在瓶插第九天达到峰值,而对照则在瓶插第六天达到峰值,且NS加脉冲处理的CAT活性峰值水平差不多比对照的峰值水平高出了50%。对瓶插观赏期CAT活性全程变化进行分析可知,开始几天内CAT活性增加可能是由切花月季花枝受到机械伤害引起,为了抵御这种伤害,CAT活性在不断增加;但是随着切花的不断衰老,切花内部组织不断遭到破坏,CAT活性开始下降,最终切花凋萎死亡;但是NS加脉冲处理有阻止CAT活性下降的作用,起到了一定的延长寿命效果。离体切花由于生理代谢水平降低,代谢产生的废物在体内集聚,使组织细胞内的活性氧代谢系统失衡,造成了MDA、-OH、·O2-等在花瓣中快速积累,进而会加速衰老进程[22-25];而CAT是植物体内活性氧清除系统中的重要保护酶,能有效地阻止MDA、-OH、·O2-等在植物体内的积累。试验结果说明NS加脉冲处理提高了CAT活性,延长了CAT作用时间,对延缓瓶插期间切花月季的衰老起到了积极作用。

从图3C可见,POD活性的变化与CAT活性的变化趋势相反,瓶插期间NS加脉冲处理和对照的切花月季花瓣POD活性均呈现出先降低后升高的变化趋势;但在整个瓶插期内,NS加脉冲处理后的切花月季花瓣中的POD活性与CAT活性一样,均高于对照。POD是生物体内重要的代谢酶,参与植物体内重要的生理活动,是与细胞抗氧化保护有关的还原酶,是植物在抗衰老过程中的保护酶体系组成成员之一,在与其他酶(如SOD、CAT等)的协同作用下,可以分解植物体内因衰老而产生的H2O2,减轻H2O2对植物的伤害,清除氧自由基和-OH、·O2-等,避免细胞膜受到伤害,降低膜系统的损伤[26-29]。所以POD在生物抗逆境胁迫、抗衰老中起着重要的作用,其在细胞内含量的升高,证明细胞在逆境中的生命力得到增强。

3小结与讨论

完整的细胞膜对维持植物正常的生理活动至关重要,膜的功能受损或结构被破坏均会导致细胞代谢紊乱,引起衰老[30-33]。相对电导率是反映细胞膜透性变化的生理指标,丙二醛是膜发生脂质过氧化反应的最终产物[34-36],它们的数值越高,说明细胞膜的损伤程度越重。在试验中,经50mg/L纳米银加脉冲处理1h后的切花月季花瓣中丙二醛含量和相对电导率水平在整个瓶插期均低于对照,表明纳米银加脉冲处理可降低切花月季的膜质过氧化程度,抑制电解质的外渗造成的膜损伤,保持了细胞膜的完整性。

超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶是活性氧清除酶系统的主要酶类。其中,超氧化物歧化酶为植物体内部防御活性氧毒性的保护酶,能清除氧自由基。在正常情况下,植物活性氧和氧自由基的产生与清除处于动态平衡状态之中,因而不会伤害植物。但当植物处于逆境或衰老时,因膜脂过氧化使活性氧的产生超过了超氧化物歧化酶的清除能力,过量的强氧化物质就会引起生物大分子的变性失活,氧自由基迅速增加,膜透性剧烈变化,使细胞内物质外渗加快,进一步加剧了植物体的损伤。因此超氧化物歧化酶的活性体现了植物组织的抗氧化能力[16,19,37]。过氧化氢酶和过氧化物酶是植物体内清除过氧化氢的两个主要酶。过氧化氢酶活性较高,是一种酶类清除剂,又称为触酶,其是以铁卟啉为辅基的结合酶。它可促使具细胞毒性的过氧化氢分解为分子氧和水,从而使细胞免受过氧化氢的毒害,是生物防御体系的关键酶之一。几乎所有的生物机体都存在过氧化氢酶,其普遍存在于能呼吸的生物体内,在植物的叶绿体、线粒体、内质网和动物的肝脏、红细胞中广泛分布。过氧化氢酶的酶促活性为机体奠定了抗氧化防御基础,与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等生化过程都有密切的关系;在植物生长发育的过程中,它的活性不断在发生变化,是广泛存在于需氧动植物及微生物细胞中的一种氧化还原酶[16-18,22,38]。过氧化物酶是卓有成效的清除细胞内过氧化氢的抗氧化保护酶,它与其他酶促、非酶促防御系统协同作用,清除活性氧与过氧化氢,使植物免受氧化伤害。在一定条件范围内,植物能主动加速合成抗氧化酶或提高酶活性,加快清除活性氧,尽量减轻氧化伤害。但如果植物受胁迫的程度或者是衰老进程超出了植物的抵抗极限,则组织器官与细胞结构将遭到严重破坏,过氧化物酶等抗氧化酶的活性就会下降,使活性氧与过氧化氢积累,加剧对植物体的伤害,甚至产生不可逆的致死伤害[16-18,20,39]。而超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶三者协同作用,可保护植物体内膜系统免受活性氧的伤害[40,41]。本试验中,50mg/L纳米银加脉冲处理1h的切花月季花瓣中的超氧化物歧化酶活性在瓶插第三天至第九天明显高于对照、过氧化氢酶和过氧化物酶活性在整个瓶插期内均高于对照,表明纳米银加脉冲处理可维持月季切花花瓣中较高的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性,从而有利于减轻细胞膜的伤害程度。

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纳米银篇4

【关键词】表面活性剂;纳米银粉;乙醇;分散性

纳米银粉具有粒度小、活性大、比表面积大、催化活性好、熔点低等优点,其作为一种新兴的功能材料,其还具有金属银良好的导电性能以及抗菌性能,同时还保留了电铸银颜色光亮的特点,在催化剂材料、低温超导材料、防静电材料、生物传感材料、抗菌以及对部分紫外线进行吸收等功能材料中得到了广泛的应用。

1关于实验

1.1实验材料和仪器

在本实验中需要用到的材料主要有:平均粒度为40nm的纳米银粉、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)、无水乙醇以及油酸;在试验中需要用到的仪器主要包括:型号为PHS-3C的数字显示PH计、型号为S22PC的可见光分光光度计、型号为KH-700DE的超声波清洗器、型号为80-2B的台式离心机、型号为BS224S的电子天平以及型号为Zetasizer3000的粒度分析仪。

1.2实验的过程

第一步,采用所研制的高真空双枪直流电弧等离子蒸发设备完成实验所需要的纳米银粉的制备。所使用的材料主要为高纯度(99.99%)的金属银,以纯度分别为99.99%以及99.7%的氩气和氢气作为工作气体,工作电流为200A,工作压力为0.02Mpa,氩气:氢气=6:1。第二步,使用粒度分析仪将银粉在无水乙醇中的eta电位测出来,获取银粉的等电点位,依据其大小对调节无水乙醇的酸碱值,使用十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化氨以及聚乙烯吡咯烷酮以及油酸作为分散剂进行分散实验。对表面活性剂浓度以及超声的时间进行改变,将粉体放在560W的超声清洗剂中进行超声分散。第三,使用胶头滴管取样,在离心之后取其上层容易注入大比色皿中,然后通过分光光度计对其的吸光度进行测量,同时要做好测量记录。

1.3对分散性能的评价方法

分光光度计在制造时是依据Beer-Lambert定义的基本原理,其中物质的吸光度和浓度之间是成正比的,吸光度会随着浓度的增加而变大。在文中实验中使用分光光度计对离心后的上层溶液的吸光度进行了测量,对于纳米银粉的分散效果是通过吸光度的大小来表征的,吸光度越高表明在乙醇中单位体积的纳米粉体的含量越高,分散效果越好,纳米银粉最大的吸收波长为420米。

2对实验结果的分析

2.2测量纳米银粉在无水乙醇中的Zeta电位

纳米银篇5

本文作者:曹雪玲谢莹刘发现工作单位:吉林化工学院化学与制药工程学院

有关利用微波法制备不同大小、不同形貌的纳米粒子的报道有很多。如HuBo等[11]以L-赖氨酸及L-精氨酸为还原剂,可溶性淀粉为保护剂,硝酸银溶液为前驱体,通过微波照射法制备了均一的、单分散性的银纳米粒子;另外,司民真等[12]以硝酸银及柠檬酸三钠作为反应物,利用微波加热法根据加热时间及加热方式的不同,制备出了5种纳米银溶胶样品。实验发现,加热时间较短时,纳米银表面带正电,加热时间较长时纳米银表面带负电,且加热时间增加时紫外吸收峰红移,纳米银粒子尺寸增大。纳米银胶的尺寸介于原子簇和宏观微粒之间,它作为一种典型的纳米材料,它集合了纳米材料和单质银的特性,具有很高的表面活性、表面能和催化性能,应用领域十分广泛,可应用在催化剂材料[13-14]、电化学[15]、医用材料[16]及抗菌材料[17]等。纳米技术出现,使银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃。纳米银粉本身无毒、无味、对皮肤无刺激性、不分解、不变质、热稳定性好且价格便宜。纳米银粉作为抗菌剂,具有特殊的性能和优良的化学品质。极少的纳米银可产生强大的杀菌作用,这给广泛应用纳米银来抗菌开辟了广阔的前景,是最新一代的天然抗菌剂[18-20],因而对纳米银胶抗菌性能研究十分必要。

材料与试剂硝酸银:广东省德庆县东风金属冶炼厂;柠檬酸钠:天津大茂;试剂均为分析纯;馒头、豆浆、西瓜:市售。仪器与设备TU-1810紫外可见分光光度计:北京普析通用公司;JEM-2000EX透射电子显微镜TEM、CDIC数码生物显微分析系统电子:日本电子株式会社。方法纳米银胶的制备及纯化量取80mL蒸馏水加入微波炉牛奶杯,再量取10mL0.01mol/L硝酸银标准溶液加入装有蒸馏水的微波炉牛奶杯并摇匀,再加入10mL0.01mol/L柠檬酸钠标准溶液并摇匀,放入微波炉中加热即得。取出10mL纳米银胶,放在离心管中,采用10000r/min离心机分离10min后,倒出离心管中的上层清液,滴入少量的去离子水,由于有一部分银胶体粒子被吸附在离心管壁,因此放入超声清洗机中,超声振荡10min,取出放入离心分离机中再次分离。重复以上的操作3次,纯化纳米银胶。纳米银胶的表征用透射电镜表征纳米银胶,首先用特制的铜网捞取一定量的纳米银胶,放在红外灯下烘干0.5h后,将铜网放到样品槽内,工作电压调为200kV,获得透射电镜图像;紫外可见光扫描范围为300~600nm;电子显微镜选择100倍的目镜观察。纳米银胶的抗菌性能取抗菌样品若干份,分别加入相同体积的无菌水和反应8、15、20min制得的纳米银胶,然后用保鲜膜密封,每天观察细菌生长情况,并用电子显微镜观察抗菌效果。

纳米银胶的UV-Vis分析随着反应时间的推移,纳米银胶的最大吸收波长也在红移,所以选择具有代表性的3个相差较大波长下的纳米银胶做抗菌试验。图1为微波辅助法制备的纳米银胶分别在反应时间为8、15、20min是的最大吸收波长。纳米银胶的TEM分析为了确证银纳米颗粒的形貌,使用透射电镜表征银纳米颗粒。图2分别给出了反应物浓度比为1:1,反应时间为8、15、20min制备的纳米银胶透射电镜图。从透射电镜图可以清楚地看出所得的银纳米颗粒是球形或类球形的。图4不同反应时间的纳米银胶对西瓜的抗菌效果图图2纳米银胶的TEM图2.3纳米银胶的抗菌性能纳米银胶对馒头的抗菌性能在室温条件下,空白馒头贮存36h时稍有异味产生,表面有点黏,但未见菌斑;到50h时有明显的异味,馒头表面有黄色菌斑,很黏手;贮存72h时,馒头有非常明显的馊味,表面有多处黄色菌斑,内部有细丝黏连,且馒头表面有一两处青霉霉斑。据文献报道馒头变质是由霉菌和细菌所引起的,还有部分的大肠杆菌、乳酸菌、醋酸菌等。霉菌包括黄曲霉、黑曲霉、黑根霉、青霉和白毛霉。经过观察,3d以后馒头空白样变坏,并且比较严重,其余样品变坏程度依次为20、15、8min。说明反应8min的纳米银胶对于馒头发霉后产生的霉菌和细菌抗菌效果最好。纳米银胶对豆浆的抗菌性能豆浆样2d后变坏,采用显微镜观察,结果如图3所示。反应20min的纳米银胶具有最好的抗菌效果,其次为8min的,次之为15min的,空白加无菌水样品生成发的细菌最多。豆浆变坏后生成的是3株腐败细菌(革兰阴性菌),地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和短芽孢杆菌,说明反应20min的纳米银胶对这3种细菌具有最好的抗菌作用。纳米银胶对西瓜的抗菌性能西瓜样品放置2d后开始变坏,采用显微镜观察,结果如图4所示。从图4可以看出,空白样品生成的菌最多,而加入反应8min的纳米银胶的样品生成的菌最少。

本文采用微波辅助法制备纳米银胶,具有简单易行等特点,并利用UV-Vis和TEM对在3种反应时间下生成的纳米银胶进行了表征,说明改变相应的反应条件,可以得到不同的纳米银胶。对制备的纳米银胶抗菌性能进行了初步研究,以豆浆、馒头和西瓜作为抗菌对象,发现纳米银胶对于多种细菌均具有抗菌作用,为以后的纳米银胶在抗菌方面的研究提供了理论基础。

纳米银篇6

关键词:纳米银材料;微反应器;单相流;多相流

中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2017)25-0066-02

一、前言

近二十年来,金属纳米材料由于其独特的化学、物理、电学及光学性质而被广泛应用于化学、物理和生物领域。在金属纳米材料中,纳米银因其独特的性质及广泛的应用范围而倍受关注。与纳米银应用范围密切相关的性质很大程度上取决于纳米银材料的尺寸、形貌与结构。目前合成纳米银材料的方法大多是在烧杯和圆底烧瓶等传统的间歇式反应器中进行的。这些方法尽管操作起来方便,但是不能保证整个反应器中所有地方试剂和温度完全一样。然而控制纳米产物的形貌和单分散性的成核和生长过程对反应所处的条件十分敏感,所以间歇式反应器中差的混合效率会导致得到的纳米银尺寸分布较宽,形貌变化较大,批与批之间的重现性较差。间歇式反应器的另一个缺陷是不能成功地维持纳米银质量的同时进行放大生产,因为热质传导速度与反应体积不成线性关系。

近年来,微流控技术产生的流动微反应器引入了一种新的方法来克服传统间歇式反应器的上述缺点。流动微反应器是指由微米级的通道或者整体构件产生的反应器。间歇式反应器与流动微反应器最主要的区别是混合和传热机制的不同。流动微反应器由于其极小的通道尺寸而具有很小的扩散距离和较大的体表面积,这两者有利于热质传导,可以导致更高的混合效率和传热效率,非常适合制备纳米材料。此外,利用流动微反应器可连续合成纳米银,放大效应小于在间歇式反应器内的合成。

二、在流动微反应器内的合成方法

根据流动微反应器中的流体种类,微反应器可以分为单相流微反应器与多相流微反应器。单相流是指极性相似且互溶的流体;多相流是指不能互溶的多路流体。

1.单相流微反应器。单相流微反应器是应用最早也是最普遍的微反应器,其可以提供允许大部分反应进行的均相液相环境,还可以在下游通道引入试剂完成多步反应。单相流微反应器包括没有混合器的管状反应器,含有T型或者Y型混合器的反应器,含有同轴混合器的反应器。对于需要通过高温或者强光才能引发的反应,反应物可以先充分混合后再引入处于加热或者光照状态的管状反应器中。而对于使用强还原剂来还原银前驱体的反应,还原剂和银前驱体需要从两个不同通道引入反应器中,这两个通道可以相交,也可以是不同内径的同轴通道。单相流管状反应器是结构最简单的微反应器,内径在微米范围的玻璃毛细管、不锈钢管和聚四氟乙烯管等都可以用来构建单相流微反应器。Lin等在内径为840μm的不锈钢管中利用热分解法合成了纳米银。He等也在管状微反应器中合成了纳米银,且发现在聚四氟乙烯材质的管子里合成的纳米银的粒径分布窄于在不锈钢管中合成的纳米银。Silvestrini等在聚四氟乙烯中利用光化学还原法合成了纳米银,与在间歇式反应器合成的纳米银相比,产率高了六倍。c单相流管状反应器相比,含有混合器的微反应器可以通过改变液体的流速方便、即时地调节微反应器内的反应物浓度。银前驱体和还原剂通过两个独立的注射泵分别引入两个通道,两流体在通道内混合与反应。硼氢化钠为最常用的还原剂。Patil等在Y型微通道内利用硼氢化钠还原硝酸银合成了纳米银,其粒径分布比在间歇式反应器内制得的要小。在管状单相流反应器或者T型、Y型单相流反应器中,流体在通道中间速度最大,在通道壁处速度最小,使得合成的纳米银容易沉积在通道内壁上导致通道污染甚至堵塞。同轴流聚焦型通道可以缓解纳米银在通道壁的沉积,因为反应是在两种试剂流的界面附近发生而不是在通道内壁附近。Baber等在同轴流聚焦型反应器中在柠檬酸三钠和氢氧化钠的存在下用硼氢化钠还原硝酸银制备了小尺寸的纳米银。

2.多相流微反应器。多相流微反应器的结构比单相流微反应器复杂。通常,两种互不相容的液液或气液流体分别作为连续相和分散相被引入到特定形状的通道中,分散相在连续相的作用下形成一系列液滴或者塞子流。这些液滴或塞子流的大小可以通过改变液体流速或者通道尺寸等控制,从而改变单个液滴或塞子流内的反应物的量。与层流的扩散混合相比,液滴流或塞子流内的对流混合使混合时间减少了两个数量级,更有利于获得尺寸分布较窄的纳米银。此外,合成反应是在液滴内进行的,纳米银接触通道的机会很小,所以通道被污染的几率很小。根据通道形状,形成液滴或塞子流的通道可以分为T型、十字型、流聚焦型。Knauer等在微连续流通系统的T型通道处将硝酸银溶液注射入在主通道上游形成的包裹有硼氢化钠、聚(苯乙烯磺酸钠)和柠檬酸三钠的液滴内,合成的纳米银平均粒径为3.8±2.3nm,比在间歇式反应器中得到的纳米银(4.2±7.5nm)尺寸更小、更均一。随后,他们使用类似的T型通道阵列将硝酸银溶液注射入包裹有银种子和还原剂的液滴内,制备了纳米银棱镜。因为试剂在液滴内的快速混合及可以忽略的速度差异,所以在液滴内制备的银种子及纳米银棱镜的粒径尺寸比在间歇式反应器中制得的分布窄。K?ihler等采用了类似的T型通道阵列和试剂在液滴中制得了高度均匀的银种子。在此类T型通道阵列中,下游引入的试剂可能会单独形成液滴,无法与上游形成的液滴融合,从而部分液滴内不能发生反应。Nightingale等在十字型通道中进一步制备了包括有硝酸银和硼氢化钠的液滴,使得所有液滴内的反应物完全一样。

三、问题与挑战

尽管许多研究者已经证实了流动微反应器合成纳米材料的能力与优势,目前的研究中仍存在一些问题与挑战。(1)为了得到更高质量的纳米材料,对微反应器合成中的影响因素控制应该更加精确,这就要求需要继续深入地研究单相流及多相流中的热质传导及混合过程。(2)目前研究热点还主要集中在流动微反应器内合成尺寸较均匀的纳米材料,而利用微反应器来控制纳米材料的形状的研究还较少。(3)尽管流动微反应器有很大的潜力来大批量生产纳米材料,目前由于液体在微通道内的低流速使合成的产率有限,通过高度平行生产的放大方法还处于初期阶段。

四、结与展望

本文概括讨论了在单相流和多相流微反应器中合成纳米银的方法。单相流微反应器具有结构简单、制作简便、操纵方便等优点,但是流体在单相流微反应器中主要通过分子扩散混合,混合效率较差,且通道横截面不同位置的流体在反应器中的停留时间不同,导致最终制得的纳米银尺寸分布不均匀,通道容易因为纳米银的沉积而污染甚至堵塞。多相流微反应器可以战胜单相流微反应器混合效率差容易污染通道的缺点,但是其制备较复杂,液滴存在稳定性问题,不容易进行多步反应,需要对合成的纳米银进行后处理,等等。过去十多年里利用流动微反应器来合成纳米材料的研究为制备高质量纳米银及调控纳米银的性质提供了新的方向。尽管微反应器取代圆底烧瓶等常规间歇式反应器需要很长一段时间,我们相信更多研究者会沿着这个方向在微反应器中合成质量性质可控的纳米银及更多种类的金属纳米材料。此外,开发在线表征实时形成的纳米粒子,缩短优化合成条件的时间,也是微反应器合成未来的一个重要发展方向。

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MicroreactorsfortheSynthesisofSilverNanomaterials

LUAi-juan,CHENJun-fang,SONGQian-hui,LIUWen-fang,CHENChuan-pin

(XiangyaSchoolofPharmaceuticalSciences,CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan410013,China)