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(1華南理工大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院 制漿造紙國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；2深圳市美盈森環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆瑥V東 深圳 518107)

納米銀的合成及其抗菌應(yīng)用研究進(jìn)展

葉偉杰1，陳楷航1，蔡少齡1,2，陳利科2，鐘同蘇2，王小英1

(1華南理工大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院制漿造紙國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510640；2深圳市美盈森環(huán)保科技股份有限公司，廣東深圳518107)

病原微生物嚴(yán)重威脅著人類的健康安全，納米銀作為一種新型抗菌材料，其制備與應(yīng)用已成為納米材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文綜述了納米銀的主要合成方法，包括多糖法、Tollens試劑法、輻射法、生物法和多金屬氧酸鹽法等，具有原料廣泛、反應(yīng)溫和、成本低廉和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。基于納米銀的優(yōu)異抗菌性能，總結(jié)了納米銀的抗菌機(jī)理及其抗菌應(yīng)用，并展望了納米銀在抗菌涂料、抗菌包裝等領(lǐng)域的發(fā)展前景。

納米銀；合成；抗菌機(jī)理；抗菌應(yīng)用

近年來，環(huán)境微生物災(zāi)害事件頻繁發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)危害。病原微生物在傳播過程中通過不斷突變，其耐藥性越來越強(qiáng)，傳統(tǒng)抗菌劑殺菌效果降低[1]。因此，為了防止病原微生物的傳播和蔓延，有必要發(fā)展新型抗菌材料。目前，抗菌材料主要分為有機(jī)抗菌材料和無機(jī)抗菌材料，其中有機(jī)抗菌材料可細(xì)分為天然抗菌材料和有機(jī)合成抗菌材料。雖然有機(jī)合成抗菌材料抗菌范圍廣、殺菌速度快，但其毒副作用也相對較大[2]；天然抗菌材料的安全性較高，但其使用耐熱性差、不易進(jìn)行再加工[3]；無機(jī)系抗菌劑具有低毒性、耐熱性、持續(xù)性和抗菌廣譜等優(yōu)點(diǎn)，但是起效慢以及價(jià)格較高[4,5]。然而，無機(jī)抗菌材料具有天然抗菌材料和有機(jī)合成抗菌材料無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為抗菌材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

在無機(jī)金屬抗菌材料中，銀系抗菌劑的殺菌能力最強(qiáng)[6]。通過納米技術(shù)對銀單質(zhì)或銀離子進(jìn)行加工，可以制備得到粒徑在1～100nm的納米銀顆粒(silver nanopartcicles, Ag NPs)[7]。作為新型無機(jī)抗菌材料，Ag NPs具有傳統(tǒng)銀系抗菌劑所無法比擬的優(yōu)良抗菌效果和安全性。Ag NPs不僅抗菌范圍較廣、持續(xù)殺菌的有效期長，而且無耐藥性、安全性高。同時(shí)，Ag NPs還具有抗病毒和抗腫瘤等生物活性[7]。目前，Ag NPs的制備與應(yīng)用已成為抗菌材料的研究熱點(diǎn)。

化學(xué)還原法是目前最常見的制備穩(wěn)定態(tài)Ag NPs的方法[8]。在水或有機(jī)溶劑中，加入適當(dāng)?shù)倪€原劑，一定條件下，將銀鹽還原得到Ag NPs。該方法制備Ag NPs具有方便、快速、粒子尺寸易控制、反應(yīng)條件溫和及對儀器要求低等優(yōu)點(diǎn)[9]。目前，常用的還原劑有：硼氫化鉀、水合肼、氫氣、一氧化碳、甲醛、檸檬酸鈉、小分子醇和具有還原性的多羥基化合物等[10-12]。在化學(xué)還原法制備Ag NPs時(shí)，可以通過還原過程和生長過程這兩個(gè)階段的控制來調(diào)節(jié)Ag NPs的粒徑[13]。由于團(tuán)聚作用，Ag NPs的粒徑可以從20～45nm增加到120～170nm[14]。因此，用化學(xué)還原法制備Ag NPs時(shí)往往需要添加穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑的存在能和Ag NPs產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用，防止Ag NPs發(fā)生團(tuán)聚[15]。然而，化學(xué)穩(wěn)定劑與還原劑往往難以與Ag NPs徹底分離，極大地限制了Ag NPs的后續(xù)應(yīng)用，并且容易帶來環(huán)境污染。因此，尋找合適的Ag NPs合成方法是納米金屬領(lǐng)域亟待解決的問題之一。

本文綜述了目前Ag NPs的合成方法，并總結(jié)了Ag NPs的抗菌機(jī)理及其抗菌應(yīng)用。

1 Ag NPs的主要合成方法

目前，Ag NPs的主要合成方法包括多糖法、Tollens試劑法、輻射法、生物法和多金屬氧酸鹽法。

1.1多糖法

多糖法制備AgNPs通常是在水相條件下進(jìn)行，多數(shù)情況下多糖僅作為穩(wěn)定劑，需要另外加入還原劑。Hassabo等[16]以葡萄糖作為還原劑，分別以纖維素粉、微晶纖維素、羧甲基纖維素和殼聚糖作為穩(wěn)定劑，制備出相應(yīng)的AgNPs負(fù)載的多糖納米復(fù)合材料。AgNPs在多糖上的分布形態(tài)如圖1所示，紅點(diǎn)代表嵌入在多糖表面的AgNPs，其粒徑約4～6nm。結(jié)果表明，多糖中的AgNPs含量因多糖的種類而異(羧甲基纖維素>殼聚糖>纖維素粉>微晶纖維素)，取決于多糖的結(jié)晶度。另外，Yang等[17]使用桃膠多糖與銀離子反應(yīng)，制備出立方體的AgNPs，其粒徑在23.56～77.87nm。在此過程中，桃膠多糖主要作為穩(wěn)定劑，調(diào)節(jié)AgNPs的生長及聚集狀態(tài)。當(dāng)使用具有還原性基團(tuán)的多糖時(shí)，多糖既可以作為還原劑又可以作為穩(wěn)定劑來制備AgNPs。Yang等[18]利用芒果皮提取液中的半纖維素作為還原劑和穩(wěn)定劑制備AgNPs，其粒度為9～15nm。該研究提出從銀離子到AgNPs有兩種可行路徑：第一種是在酸性條件下，銀離子與羧基和羥基生物分子形成復(fù)合物，然后生物分子中的醛類和酮類與銀離子復(fù)合物發(fā)生反應(yīng)，將銀離子還原成AgNPs。第二種是在堿性條件下，銀離子和羥基反應(yīng)生成氧化銀。羧基和羥基失去氫離子形成對應(yīng)的鹽，與氧化銀形成復(fù)合物。然后生物分子中的醛類和酮類與氧化銀復(fù)合物發(fā)生反應(yīng)，將氧化銀還原成AgNPs。兩種方法中，醛基起主要的還原作用，原有的羧基和羥基以及反應(yīng)生成的羧基對生成的AgNPs起穩(wěn)定作用。多糖法合成的AgNPs具有較高的穩(wěn)定性，結(jié)合多糖良好的生物相容性，其在生物材料以及醫(yī)藥工程方面具有很好的發(fā)展前景[19]。

1.2Tollens試劑法

Tollens試劑法制備AgNPs的機(jī)理是用銀氨溶液作為Tollens試劑，以含醛基化合物作為還原劑，其反應(yīng)見方程式(1)。Tollens試劑法的優(yōu)點(diǎn)是能夠通過一步法控制生成AgNPs的粒徑[20]。

(1)

使用Tollens試劑法制備AgNPs同樣可以使用還原性單糖、多糖或其他化合物作為還原劑和穩(wěn)定劑。Shen等[21]以醋酸木質(zhì)素作為還原劑和穩(wěn)定劑，在微波輻射條件下，通過Tollens反應(yīng)合成AgNPs。隨著木質(zhì)素與銀離子比例的增加，AgNPs的粒徑會(huì)隨之增大，AgNPs呈球狀，粒徑在21～26nm。其中，木質(zhì)素具有空間三維結(jié)構(gòu)，可以為AgNPs提供穩(wěn)定的載體。另外，Luo等[22]以殼聚糖季銨鹽作為還原劑，累托石作為穩(wěn)定劑，利用快速Tollens反應(yīng)，制備出剝離型殼聚糖季銨鹽/累托石/AgNPs復(fù)合材料。其中，AgNPs能夠穩(wěn)定分散在殼聚糖季銨鹽基質(zhì)中，部分AgNPs以插層形式進(jìn)入累托石層間。

改進(jìn)Tollens試劑法中，銀離子在氨水環(huán)境下，利用糖類化合物對其進(jìn)行還原[23]。[Ag(NH3)2]+是一種通過氨水與銀離子強(qiáng)力結(jié)合而形成的穩(wěn)定態(tài)的復(fù)合物，因此，氨水濃度和還原劑的性質(zhì)對于控制AgNPs的粒徑至關(guān)重要[24]。Liu等[25]以羧甲基殼聚糖季銨鹽作為還原劑和穩(wěn)定劑，在微波輻射條件下，制備出具有球形、圓柱形以及立方體的AgNPs。Yu等[26]在水相中加入不同濃度的十六烷基三甲基溴化銨(HTAB)、Tollens試劑，制備出直徑小于100nm的不同形態(tài)的AgNPs，其TEM像如圖2所示。

圖1 Ag NPs負(fù)載的多糖復(fù)合材料的SEM圖及Ag NPs的分布情況[16](a)纖維素粉末；(b)微晶纖維素；(c)羧甲基纖維素；(d)殼聚糖Fig.1 SEM images of polysaccharides impregnation with Ag NPs and the distribution profile of Ag NPs[16](a)cellulose;(b)microcrystalline cellulose;(c)carboxymethyl cellulose;(d)chitosan

圖2 不同形態(tài)的Ag NPs的TEM像[26] (a)立方體型；(b)三角形；(c)線型；(d)整齊的線型Fig.2 TEM images of Ag NPs with different morphologies[26](a)cube;(b)triangle;(c)wire;(d)an alignment of wire

利用Tollens試劑法可合成粒徑大小可控和形狀可控的AgNPs。由于結(jié)晶方式的不同，不同形態(tài)的AgNPs在性能上有很大的差異，可應(yīng)用于光學(xué)、催化以及拉曼增強(qiáng)等方面[27]。

1.3輻射法

除了用多糖和Tollens試劑法之外，還可以通過不同的輻射方法制備AgNPs。一般來說，輻射法能夠有效結(jié)合其他方法，作為一種反應(yīng)過程的改良手段，通過控制輻射的強(qiáng)度和時(shí)間等變量，制備出具有特定形態(tài)和尺寸的AgNPs。目前，微波輻射是一種簡單快速的合成AgNPs的手段。在傳統(tǒng)加熱方法中，溫度梯度的存在導(dǎo)致了反應(yīng)體系中溫度的局部差異，從而引起不均勻成核、結(jié)晶和生長過程。而微波輻射是穿透性的加熱過程，能夠使AgNPs快速均勻成核和快速晶體生長。因此，微波輻射可以得到粒徑分布較窄，尺寸較大的AgNPs。Zhang等[28]使用太陽光照射銀的鹽溶液，加入有機(jī)物(水溶性有機(jī)碳)，將銀離子還原成AgNPs。探討了不同pH值對反應(yīng)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)酸性條件下更有利于AgNPs的生成。Eghbalifam等[29]使用γ射線輻射AgNO3溶液原位還原得到AgNPs，并且進(jìn)一步制備出聚乙烯醇/海藻酸鈉/AgNPs復(fù)合薄膜。所得AgNPs的粒徑為43.8～164nm，平均粒徑為69.8nm。結(jié)果表明，輻射強(qiáng)度越大，AgNPs的產(chǎn)量越高，并且聚乙烯醇的加入能防止AgNPs的團(tuán)聚。此外He等[30]提出了一種利用超聲輻射快速制備AgNPs的方法。在超聲反應(yīng)器中，向NaOH溶液滴加AgNO3溶液，制備出超微AgNPs，其平均粒徑僅為8nm。研究發(fā)現(xiàn)，在超聲作用下，水分子能夠分解成氫自由基(·H)和氫氧自由基(·OH)，然后由氫自由基提供電子，銀離子得到電子后還原成AgNPs，其反應(yīng)過程如圖3所示。

圖3 超聲輻射下Ag NPs在堿溶液中的生成反應(yīng)流程圖[30]Fig.3 Reactive scheme for the formation of Ag NPs in alkaline aqueous solution by ultrasonic irradiation[30]

輻射法改變了傳統(tǒng)能量的給予方式，可用作直接還原或者輔助還原，靈活性高，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、大規(guī)模AgNPs的制備。所得AgNPs應(yīng)用廣泛，可根據(jù)不同的載體選擇不同的使用方向。

1.4生物法

在制備AgNPs的過程中，生物有機(jī)體的提取物既可以作為還原劑也可以作為穩(wěn)定劑。酶/蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖和維生素等生物大分子可以通過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)還原銀離子制備AgNPs。使用植物提取物作為還原劑，還原銀離子制備AgNPs是目前主流的AgNPs生物合成方法。

利用植物提取物制備AgNPs具有巨大的潛力。對于不同的植物提取物，所得到的AgNPs的粒徑有明顯的區(qū)別。Niraimathi等[31]采用蓮子草提取物制備AgNPs，其粒徑達(dá)到344.4nm。而Baghizadeh等[32]采用金盞花種子提取物制備AgNPs，其粒徑僅為5～10nm。此外，植物苜蓿的提取物、含羞草、蕓香草湯和天竺葵葉片或者其他的還原劑也可以用來制備AgNPs。另外，有研究發(fā)現(xiàn)植物提取物中的蛋白質(zhì)在AgNPs合成過程中具有還原和控制AgNPs形態(tài)的雙重作用。Ahmed等[33]在太陽光照射下，利用植物提取物中的氧化還原蛋白質(zhì)復(fù)合體制備出AgNPs。氧化還原蛋白質(zhì)復(fù)合體含有鐵氧化還原蛋白-NADP+還原酶和鐵氧化還原蛋白。結(jié)果表明，太陽光和氧化還原蛋白是生成AgNPs的必要條件，光誘導(dǎo)氧化還原蛋白產(chǎn)生自由基，使銀離子還原成AgNPs，得到的AgNPs呈球形，其粒徑為10～15nm。

生物法充分利用了植物或微生物中的有效成分，有效地減少了化學(xué)試劑的使用，是一種環(huán)境友好的AgNPs合成方法。其產(chǎn)物AgNPs可用于不同領(lǐng)域，如抗菌材料、能源材料和生物材料等[34，35]。

1.5多金屬氧酸鹽法

多金屬氧酸鹽(POMs)具有良好的水溶性、緩釋性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及多電子氧化還原反應(yīng)，因此在納米金屬制備領(lǐng)域具有很大的潛力。

不同的POMs作為還原劑和穩(wěn)定劑可以制備出形狀和大小完全不同的AgNPs。例如，Zhang等[36]以Ag2SO4與兩種不同的POMs反應(yīng)，制備出球形AgNPs和銀納米線，兩者均具有Ag-POMs核殼結(jié)構(gòu)。此外，在合成AgNPs的過程中適當(dāng)加入具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的配體和模板，同樣能夠制備出具有特定形狀的AgNPs復(fù)合物。Liu等[37]在使用Ag2SO4與H7[β-P(MoVI)4(MoVI)8O40]反應(yīng)制備AgNPs的基礎(chǔ)上，加入二維氧化石墨烯作為模板，制備出銀納米網(wǎng)/POMs/石墨烯納米材料。銀納米線平均直徑約為40～50nm，其縱橫比達(dá)到2000，具有極高的導(dǎo)電性和比表面積。Wang等[38]使用POMs陰離子引導(dǎo)方法，以POM：H3PW12O40作為模板，以具有多齒結(jié)構(gòu)的5-(4-imidazol-1-yl-phenyl)-2Htetrazole作為配體，制備出十三核銀簇/POM復(fù)合物[Ag13L12][PW12O40]4·30H2O。該多核納米銀簇復(fù)合物具有風(fēng)車形狀以及立方八面體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中Ag13(L)12的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

多金屬氧酸鹽法具有反應(yīng)快速，條件溫和的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的大規(guī)模制備AgNPs的方法。POMs能夠同時(shí)作為AgNPs的還原劑、穩(wěn)定劑以及形貌控制劑，實(shí)現(xiàn)了對AgNPs在納米尺度上的調(diào)控。因此，AgNPs-POMs材料具有良好的光學(xué)、電學(xué)以及催化性能，有利于制備出各種功能性材料[39]。

圖4 Ag13L12的不同結(jié)構(gòu)圖(a)分子結(jié)構(gòu)圖；(b)簡化分子風(fēng)車結(jié)構(gòu)視圖；(c)填充形式結(jié)構(gòu)視圖；(d)金屬骨架及Ag@Ag12-型立方八面體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[38]Fig.4 Different structures of {Ag13L12} cluster(a)molecular structure;(b)simplified molecular windmill structure;(c)packing structure;(d)metallic skeleton with {Ag@Ag12}-type cuboctahedral topology[38]

以上AgNPs的合成方法各有優(yōu)點(diǎn)，使用不同方法得到的AgNPs在性能上會(huì)有所差異。一般而言，為了快速、大規(guī)模制備高性能的AgNPs，往往需要多種方法的結(jié)合。不同方法的相互交錯(cuò)有利于拓寬AgNPs應(yīng)用方向。隨著AgNPs應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，其合成手段也將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展，合成出更精細(xì)、更規(guī)整和更多樣化的AgNPs多維結(jié)構(gòu)。

2 Ag NPs的抗菌機(jī)理

金屬銀、銀離子和AgNPs的抗菌作用機(jī)制主要是通過改變細(xì)菌細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，從而使細(xì)菌失活，達(dá)到抗菌的效果。目前已有研究表明，AgNPs能夠附著在細(xì)胞膜的表面阻斷細(xì)胞的通透性和呼吸功能，特別是當(dāng)細(xì)胞膜上有含硫蛋白質(zhì)或含磷物質(zhì)時(shí)，AgNPs會(huì)與其產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用[40]。AgNPs不僅與膜表面反應(yīng)，同時(shí)也可以穿透進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)，攻擊呼吸鏈，阻礙細(xì)胞代謝和細(xì)胞分裂，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[41]。另外，有研究提出AgNPs的抗菌活性主要依賴于銀離子的緩釋，銀離子可以與含有硫、氧或氮的生物分子中的電子供體結(jié)合[42]，銀離子與蛋白質(zhì)中的巰基相互作用可能誘發(fā)細(xì)菌酶的失活，導(dǎo)致DNA分子變性并且無法復(fù)原[43]。雖然AgNPs與銀離子均具有良好的抗菌活性，但是AgNPs的有效濃度為納摩爾水平，而銀離子則在微摩爾水平才有效。因此，AgNPs比銀離子具有更高效的抗菌效果。

尺寸較小的AgNPs比表面積較大，殺菌作用優(yōu)于尺寸大的AgNPs。Panacek等[44]通過比較4種糖類還原[Ag(NH3)2]+得到AgNPs的抗菌性能發(fā)現(xiàn)，采用麥芽糖和乳糖等二糖還原得到的AgNPs比采用葡萄糖和半乳糖等單糖得到的AgNPs具有更高的抗菌活性，其原因是采用二糖得到的AgNPs具有較小的尺寸。Morones等[45]利用高角度環(huán)形暗場和掃描透射電子顯微鏡技術(shù)研究了不同尺寸的AgNPs(1～100nm)對革蘭氏陰性菌的影響。結(jié)果表明，只有粒徑在1～10nm的AgNPs才能與細(xì)菌產(chǎn)生直接的相互作用。

3 Ag NPs及其復(fù)合材料的抗菌應(yīng)用

與傳統(tǒng)銀系抗菌劑相比，AgNPs材料由于其極大的比表面積特性，容易與病原微生物密切接觸，不僅具有更加顯著的抗菌效果，而且安全性更高，持續(xù)效力更長[7]。

在醫(yī)療過程中，感染是最常見的并發(fā)癥和患者死亡的原因，因此具有抗菌作用的銀已被納入各種醫(yī)療應(yīng)用。有研究表明，在抗生素中摻雜AgNPs能夠起到協(xié)同效果。Ibrahim[46]利用香蕉皮提取液制備AgNPs。AgNPs除了對典型的病原體細(xì)菌和酵母菌有明顯的抑制效果，還能夠與左氧氟沙星抗生素產(chǎn)生協(xié)同抗菌效果。AgNPs的存在提高了抗生素對菌株的抗菌活性，抗菌效果可以提高1.16～1.32倍。Zhong等[47]利用微波輻射法快速制備了AgNPs/羧甲基殼聚糖季銨鹽/有機(jī)累托石納米復(fù)合材料，通過靜電交聯(lián)得到負(fù)載AgNPs羧甲基殼聚糖季銨鹽/海藻酸鈉聚電解質(zhì)海綿。該復(fù)合海綿對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和黑曲霉有良好的抑制效果，以其作為創(chuàng)傷敷料，用于處理傷口，有明顯的止血效果和促進(jìn)傷口愈合的能力。目前，英國施樂輝公司已經(jīng)生產(chǎn)出AgNPs敷料-ACTICOAT，有效對抗150種病原體，有效控制燒傷、燙傷程度，預(yù)防傷口感染，促進(jìn)組織再生[48]。

抗菌織物是AgNPs抗菌劑的一個(gè)重要發(fā)展方向。通過后整理技術(shù)將纖維、紗線、織物或成衣浸入含有抗菌物質(zhì)的溶液中可獲得具有抗菌能力的織物，該方法操作簡單，成本低。Lu等[34]將經(jīng)過聚多巴胺包覆蠶絲纖維織物浸入AgNO3溶液中反應(yīng)，得到AgNPs-聚多巴胺-蠶絲纖維織物。與原來纖維織物相比，負(fù)載了AgNPs的纖維織物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有明顯的抑制效果。Yang等[18]利用芒果皮提取液制備AgNPs，并且進(jìn)一步將AgNPs負(fù)載到無紡布上進(jìn)行抗菌研究。研究顯示，負(fù)載納米銀的無紡布對大腸桿菌、葡萄球菌和枯草桿菌具有良好的抗菌活性。

抗菌涂料是抗菌織物的進(jìn)一步發(fā)展。具有抗菌功能的AgNPs抗菌涂料，可以涂覆到各種材料的表面，極大地拓展了AgNPs抗菌劑的應(yīng)用范圍。相關(guān)研究表明AgNPs抗菌涂料可有效抑制和殺滅環(huán)境中的有害微生物，降低環(huán)境微生物對人體的危害，改善生活環(huán)境和提高生活質(zhì)量，具有十分重要的意義。Kokura等[49]對AgNPs進(jìn)行了抗菌活性以及臨床研究，發(fā)現(xiàn)在中波紫外線照射下，AgNPs不會(huì)影響人類角質(zhì)細(xì)胞的正常生長，并且不會(huì)穿透人類皮膚，有望應(yīng)用于化妝品防腐劑。Ling等[50]以羧甲基殼聚糖季銨鹽為還原劑，有機(jī)蒙脫土為穩(wěn)定劑制備了AgNPs抗菌劑，并且將AgNPs抗菌劑分別以表面涂布法和內(nèi)部添加法對纖維進(jìn)行加工，得到復(fù)合抗菌紙。結(jié)果顯示，表面涂布的抗菌紙其抗菌效果要優(yōu)于內(nèi)部添加的。

在國內(nèi)外，AgNPs抗菌涂料的發(fā)展都十分迅速，廣泛應(yīng)用于建筑裝飾、工業(yè)器件等領(lǐng)域，還可以用在日常生活用品上[51，52]。如我國晨光公司研制的AgNPs內(nèi)墻抗菌涂料，能有效抑制室內(nèi)微生物生長，廣泛用于家居、食品、工廠和醫(yī)院等場所裝修。韓國LG公司將AgNPs與家用電器完美結(jié)合，如抗菌冰箱、抗菌空調(diào)和抗菌顯示器，降低了環(huán)境中微生物的威脅，提高生活質(zhì)量。日本ARTGENIC公司已經(jīng)研發(fā)出AgNPs抗菌樹脂，并引入到其美甲產(chǎn)品中，有效解決日益嚴(yán)重的美甲衛(wèi)生問題。

在大氣污染和水污染方面，AgNPs抗菌材料也能夠發(fā)揮出重要的作用。生物氣溶膠是大氣顆粒物的源頭，也是造成急性和慢性疾病的重要原因。目前，活性碳纖維過濾器被廣泛用于從空氣中去除有害氣體污染物。然而，吸附飽和的活性碳纖維過濾器容易引起二次污染，其本身又成為一個(gè)生物氣溶膠的來源。Yoon等[53]制備了含銀涂層的活性碳纖維過濾器，該過濾器可以有效去除生物氣溶膠。日常生活中，水中的微生物極易傳播疾病，危害人類健康；工業(yè)生產(chǎn)中，水中的微生物會(huì)形成生物膜，引起設(shè)備的腐蝕和堵塞，影響工業(yè)生產(chǎn)。研究表明，含有AgNPs的抗菌水過濾器能夠降低水中的有害微生物，減少如腹瀉和脫水等與水有關(guān)的疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)[54]。

AgNPs抗菌材料也可以在食品包裝領(lǐng)域得到應(yīng)用。AgNPs具有高溫穩(wěn)定性和低揮發(fā)性的加工優(yōu)勢，因此可以用來作為抗菌食品包裝材料。目前，抗菌食品包裝中使用的主要是基于AgNPs的納米復(fù)合材料。Kanmani等[55]制備明膠/AgNPs復(fù)合薄膜并研究了其對常見食源性病原微生物(大腸桿菌、沙門氏菌、李斯特菌、金黃色葡萄球菌和芽孢桿菌)的抗菌效果。當(dāng)AgNPs的含量為40mg時(shí)，復(fù)合薄膜(5cm×5cm×91μm)具有最佳的抗菌效果，除了李斯特菌，其他病原菌均能夠在12h內(nèi)得到完全抑制。Emamifar等[56]用含有AgNPs的低密度聚乙烯復(fù)合材料包裝薄膜在4℃下保鮮新鮮橙汁。結(jié)果表明，復(fù)合包裝材料能夠有效減少微生物生長。此外，在傳統(tǒng)食品包裝中，通常加入乙烯吸收劑來減少乙烯含量，但是效果并不理想，而AgNPs具有良好的催化性能，能夠催化乙烯氧化反應(yīng)，加速氧化果蔬食品釋放出的乙烯，從而減少包裝中乙烯含量。因此，在食品包裝中添加AgNPs有助于延長水果和蔬菜的保質(zhì)期[57]。

4 結(jié)束語

納米技術(shù)作為新興科學(xué)技術(shù)，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一門集前沿性、交叉性和多學(xué)科特征的新興研究領(lǐng)域，其理論基礎(chǔ)、研究對象涉及物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)等多個(gè)不同的學(xué)科，納米材料將成為一種最具有市場應(yīng)用潛力的新型材料。AgNPs是納米金屬材料中的重要組成部分，其制備及研究已經(jīng)成為當(dāng)今的熱點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者致力于AgNPs的新型制備工藝研究，提出了大量關(guān)于制備AgNPs的方法，制備更加溫和，成本更加低廉，并且避免使用毒性化學(xué)試劑，減少對環(huán)境的污染。再者，新型制備AgNPs技術(shù)極大地推動(dòng)了銀系抗菌劑在抗菌領(lǐng)域的發(fā)展，高效、低毒、廣譜和持久的殺菌性能，以及促進(jìn)傷口修復(fù)的再生能力，使得AgNPs抗菌材料在醫(yī)用、日用和工業(yè)等領(lǐng)域得到逐步應(yīng)用。相信在不久的將來，AgNPs產(chǎn)品和應(yīng)用將越來越廣泛。

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(本文責(zé)編：楊 雪)

ProgressinResearchonSynthesisandAntibacterialApplicationsofSilverNanoparticles

YEWei-jie1,CHENKai-hang1,CAIShao-ling1,2,CHENLi-ke2,ZHONGTong-su2,WANGXiao-ying1

(1StateKeyLaboratoryofPulp&PaperEngineering,SchoolofLightIndustryandEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China;2ShenzhenMYSEnvironmentalProtection&TechnologyCo.,Ltd.,Shenzhen518107,Guangdong,China)

Pathogenic microorganism is a serious threat to human health. As a novel kind of antibacterial materials, silver nanoparticles involving their preparation approaches and applications are of great research interest in the field of nanomaterials. This review summarized a summary of synthesis methods of silver nanoparticles, including polysaccharide, Tollens, irradiation, biological and polyoxometalates, which enjoy numerous advantages such as wide range of raw materials, gentle reaction condition, low-cost and environmental-friendly and etc.. Furthermore, based on the antibacterial property of silver nanoparticles, the antibacterial mechanism and applications were described. The development of silver nanoparticles in antibacterial application was also prospected, such as antibacterial coating and antibacterial packaging.

silver nanoparticle;synthesis;antibacterial mechanism;antibacterial application

10.11868/j.issn.1001-4381.2015.001177

TB331

： A

： 1001-4381(2017)09-0022-09

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30972323)；深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目(CXZZ20130515162243016)；廣州市珠江科技新星項(xiàng)目(2012J2200018)

2015-09-24；

：2017-03-04

王小英(1978-)，女，教授，博士，研究方向?yàn)橛袡C(jī)無機(jī)納米雜化材料、生物質(zhì)基復(fù)合材料，聯(lián)系地址：廣東省廣州市天河區(qū)五山路華南理工大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，制漿造紙國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(510640)，E-mail:xyw@scut.edu.cn