劉 軍，羅志龍，宋揚(yáng)揚(yáng)

（1. 陜西省石油化工研究設(shè)計(jì)院， 陜西 西安 710054； 2. 西安近代化學(xué)研究所， 陜西 西安 710065）

細(xì)菌、真菌、霉菌等病原體微生物的廣泛存在和極易繁殖影響著人們的生活環(huán)境和身體健康。伴隨著納米技術(shù)和材料科學(xué)的快速發(fā)展，各類新型無機(jī)抗菌劑被逐漸研制開發(fā)并應(yīng)用于涂料、陶瓷、醫(yī)療等領(lǐng)域。

一般地，無機(jī)抗菌劑可分為三大類：一、金屬離子型抗菌劑，比較有代表性的有載銀沸石。主要利用載體的多孔性質(zhì)將銀離子以離子交換或物理吸附的方式與載體結(jié)合[1]。二、氧化物光觸媒型抗菌劑，依據(jù)納米TiO2、納米ZnO等在光激發(fā)下能夠產(chǎn)生導(dǎo)帶電子、價帶空穴、超氧自由基、羥基自由基等，形成氧化還原體系，從而具有殺滅細(xì)菌的作用[2]。三、復(fù)合型抗菌劑。主要為金屬離子與光催化復(fù)合型，其中載銀納米二氧化鈦屬新型復(fù)合抗菌劑，既利用了納米 TiO2的光催化機(jī)理殺菌，又彌補(bǔ)了在暗光處抗菌能力的不足；既利用了銀離子優(yōu)異的廣譜抗菌性能，又利用了納米材料比表面積大實(shí)現(xiàn)了銀的緩釋[3]。由于其安全無毒、熱穩(wěn)定性好、廣譜及持久的抗菌性能而在復(fù)合型抗菌劑中占有主導(dǎo)地位[4]。

本實(shí)驗(yàn)是以Ag+和Cl-直接反應(yīng)生成AgCl沉淀，以碳酰二胺為沉淀劑與 TiOSO4溶液反應(yīng)生成，沉積在AgCl晶種表面，再以沉淀未完全沉淀的Ti2+，這也形成了對關(guān)鍵組分的二次包裹。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與儀器

碳酰二胺、硝酸銀、磷酸氫二鈉、氯化鈉、無水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）均為分析純；硫酸氧鈦為工業(yè)級；實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水。

A2型二級生物安全柜；恒溫振蕩培養(yǎng)箱；JEM-3010型透射電鏡。

1.2 載銀納米二氧化鈦的制備

準(zhǔn)確稱量一定量的 CO(NH2)2，用一定量蒸餾水溶解后加入帶攪拌器的500 mL三口燒瓶中，加入微量分散劑PVP，再加入0.1 mol/L的NaCl溶液30 mL，開動攪拌器（300 r/min），緩慢滴加0.1 mol/L的AgNO3溶液28 mL。反應(yīng)完后，分別加入一定量的TiOSO4溶液，控制加入速度，加料完后，將料液移入溫度大于90 ℃的水浴中反應(yīng)，反應(yīng)一段時間后立即從水浴中取出并于冷水冷卻至室溫，緩慢滴加一定量已溶解的Na2HPO4對未沉淀的Ti2+離子進(jìn)行二次沉淀，反應(yīng)完全后，將溶液進(jìn)行過濾，用蒸餾水洗滌濾餅后在真空干燥箱中60 ℃下干燥3 h，之后于馬弗爐中700 ℃下煅燒2 h后得到粉體產(chǎn)品。

主要反應(yīng)如下：

1.3 抗菌試驗(yàn)

依據(jù)《納米無機(jī)材料抗菌性能檢測方法》（GB/T 21510-2008），測試載銀納米二氧化鈦對金黃色葡萄球菌（S.aureus）、大腸桿菌（E.coli）和白色念珠菌（C.albicans）的抗菌性能。

抗菌率R按式(1)計(jì)算:

式中: R—抗菌率，%；

A—對照樣品與受試菌接觸一定時間后平均回收菌數(shù)，單位為菌落形成單位每毫升數(shù)（cfu/mL）；

B—試驗(yàn)樣品與受試菌接觸一定時間后平均回收菌數(shù)，單位為菌落形成單位每毫升數(shù)（cfu/mL）。

試驗(yàn)步驟如下：

⑴制備菌懸液：取菌種第三代營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基斜面24 h新鮮培養(yǎng)物，用0.03 mol/L磷酸鹽緩沖液稀釋至約為105 cfu/mL，將菌懸液保存于4 ℃冰箱內(nèi)且保存不應(yīng)超過4 h。

⑵對照組樣液制備：稱取0.5 g納米二氧化硅粉末于三角燒瓶中，加入95 mL含0.1%吐溫-80的磷酸鹽緩沖液混勻后再加入5.0 mL預(yù)制菌懸液。

⑶試驗(yàn)組樣液制備：稱取所制得的0.5 g載銀納米二氧化鈦粉末于三角燒瓶中，加入95 mL含0.1%吐溫-80的磷酸鹽緩沖液混勻后再加入5.0 mL預(yù)制菌懸液。

⑷對照樣本“0”接觸時間活菌計(jì)數(shù)：吸取1.0 mL對照樣液于滅菌平皿中，每樣液平行接種2個平皿，傾注 45 ℃已溶解的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，待瓊脂培養(yǎng)基凝固后翻轉(zhuǎn)平板，將上述平板置于 37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中，做菌落計(jì)數(shù)。

⑸振蕩接觸培養(yǎng)：將含對照樣本和試驗(yàn)樣本的三角燒瓶固定于恒溫振蕩培養(yǎng)箱的搖床上，在 37℃下，以150 r/min速度接觸振蕩4 h。

⑹振蕩接觸后活菌計(jì)數(shù)：振蕩后的對照樣液和試驗(yàn)樣液經(jīng)適當(dāng)稀釋后，分別取1.0 mL的樣液接種于滅菌平皿中，每樣液平行接種2個平皿，傾注5℃已溶解的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，待瓊脂培養(yǎng)基凝固后翻轉(zhuǎn)平板，將上述平板置于 37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中，做菌落計(jì)數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 載銀納米二氧化鈦粉體抗菌性能測試

抗菌性能測試結(jié)果見表1。

表1 抗菌粉體濃度對抗菌率的影響Table 1 Effect of concentration of the antibacterial agent on germ killing efficiency

測試結(jié)果表明載銀納米二氧化鈦對金黃色葡萄球菌（S.aureus）、大腸桿菌（E.coli）和白色念珠菌（C.albicans）達(dá)到 99%抗菌率的最小濃度分別是90、70、60 mg/L。

2.2 透射電鏡形貌分析（TEM）

使用JEM-3010型透射電鏡表征制得載銀納米二氧化鈦粉體粒徑及形貌。圖1為載銀納米二氧化鈦粉體的電子透射顯微鏡(TEM)照片，可見粒徑分布范圍100～200 nm，分散性良好，無明顯團(tuán)聚現(xiàn)象。

圖1 納載銀米二氧化鈦TEM照片F(xiàn)ig.1 TEM photograph of nano-Ag/TiO2

3 結(jié) 論

（1）以Ag+和Cl-直接反應(yīng)生成AgCl沉淀，以碳酰二胺為沉淀劑與TiOSO4溶液反應(yīng)生成Ti(OH)2，沉積在AgCl晶種表面。主要經(jīng)水解、沉淀、過濾、洗滌、煅燒步驟制備納米載銀二氧化鈦。經(jīng)透射電鏡（TEM）表征，其粒徑主要分布于100～200 nm，分散性良好。

（2）依據(jù)《納米無機(jī)材料抗菌性能檢測方法》（GB/T 21510-2008）對所制備的納米載銀二氧化鈦進(jìn)行了抗菌性檢測，測試結(jié)果表明載銀納米二氧化鈦對金黃色葡萄球菌（S.aureus）、大腸桿菌（E.coli）和白色念珠菌（C.albicans）達(dá)到99%抗菌率的最小濃度分別是90、70 、60 mg/L。

［1］ 李蓓,趙銥民,楊聚才,等.比較納米載銀抗菌劑與納米二氧化鈦抗菌劑抗白色念珠菌性能的實(shí)驗(yàn)研究[J].臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志,2008,24(2):70-72.

［2］ 姬平利,王金剛,朱曉麗,等.Ag摻雜型空心 TiO2納米微球的制備與表征及其光催化性能[J].物理化學(xué)學(xué)報,2012,28(9):2155-2161.

［3］ 馬登峰,彭兵,柴立元,等.載銀納米二氧化鈦抗菌粉體的制備工藝研究[J].精細(xì)化工中間體,2006,36(1):63-66.

［4］ 陳娜麗, 馮輝霞, 王毅, 等. 納米載銀無機(jī)抗菌劑的研究進(jìn)展[J].應(yīng)用化工, 2009, 38(5):717-720.

［5］趙燕禹,李勇,商連弟,等.常壓水解法制備納米二氧化鈦及表征[J].無機(jī)鹽工業(yè),2010,42(6):42-46.