納米ZnO粉體又稱超微細ZnO,是一種新型多功能精細無機材料,由于顆粒尺寸的細微化,使得納米ZnO粉體產生了本體材料所不具備的表面效應、小尺寸效應、量子效應和宏觀量子隧道效應,而展現出許多特殊的性質,如無毒、非遷移性熒光性、壓電性、抗菌除臭、吸收和散射紫外線等.納米氧化鋅(VK-J30)在科技領域許多新的用途,如制造氣體傳感器、熒光體、抗菌材料、紫外線遮蔽材料、變阻器、圖像紀錄材料,壓電材料、壓敏材料、壓敏電阻、高效催化劑、磁性材料和塑料薄膜等。
隨著對納米氧化鋅研究的不斷深人,已被成功應用于醫用、衛生、保健等多個領域的紡織品上,但對其抗菌機理的研究卻很少,本實驗利用自制的2種納米氧化鋅及普通氧化鋅對純棉織物進行抗菌整理,對3種不同氧化鋅粉體及經其整理后織物的抗菌機理進行了探討,發現納米氧化鋅的抗菌機理是光催化和金屬離子溶出共同作用的結果。
1實驗
1.1 實驗材料
1.1.1 織物:純棉漂白布。
1.1.2藥品:普通氧化鋅(工業級);納米氧化鋅(20~30 nm、50~60 nm)、低聚丙烯酸鈉(粘度5 000 mPa.s),均為自制。
1.2 整理工藝
稱取3g低聚丙烯酸鈉,用10%氨水調pH為9~10,加人80 g水和1.5 g普通氧化鋅或納米氧化鋅,劇烈攪拌10 min,將混合溶液放人超聲波振蕩器中充分震蕩2h,加入1 g水性聚氨酯粘合劑和15 g蒸餾水,充分攪拌10 min,將純棉漂白布,加入到所配制的整理液中,兩浸兩軋,軋余率80%,100℃烘干。
1.3抗菌測試
抗菌效果委托青島大學醫學院進行測試,操作方法:在已接種好了的平面皿的中央打孔,孔徑為5 mm,將普通氧化鋅或納米氧化鋅粉末加到打孔位上直至將孔加滿,或者將整理后的布樣貼于打孔位上,所有樣品在放樣前置于無菌罩內,按照要求進行紫外光照射1h或不進行照射,最后將平板置于37 C培養箱中孵育18~24 h,第二天查看試驗結果。
2、結果與討論
2.1 抗菌性
從表1可知:普通的氧化鋅也有一定的抗菌效果;納米氧化鋅(VK-J30)與普通氧化鋅相比抗菌性有很明顯的提高;樣品經日光光照后比不光照的抗菌性強,原因是無光照條件下只有金屬離子溶出抗菌機理在起作用;而有光照時,是光催化抗菌機理和金屬離子溶出抗菌機理共同作用;納米氧化鋅的粒徑越小效果越明顯原因是粒徑越小,表面效應越大,光催化效應越強,經納米氧化鋅整理的棉織物的抗菌性要比純粉體的抗菌性弱。
2.2抗菌機理
傳統上人們將納米氧化鋅的抗菌機理歸納為2種:
(1)光催化抗菌機理,即納米氧化鋅在陽光尤其是紫外光的照射下,在水和空氣中能自行分解出帶負電的電子,同時留下了帶正電的空穴,這種空穴可以激發空氣中的氧變為活性氧,有極強的化學活性,能與多種微生物發生氧化反應,從而把細菌殺死;
(2)金屬離子溶出抗菌機理,即鋅離子會逐漸的游離出來,當它和細菌體相接觸時,就會和細菌體內活性蛋白酶相結合使其失去活性,從而將細菌殺死.從普通氧化鋅也有抗菌性和樣品經日光光照后比不光照的抗菌性強的2個結果中可以看出納米氧化鋅的抗菌應該是2種機理協同的結果。
2.3對不同細菌的抗菌性
所有樣品對金葡球菌的抗菌性普遍要強于其對大腸桿菌的抗菌性,原因是金葡球菌是屬于革蘭氏陽性菌pI等電點值為2~3,大腸桿菌是屬于革蘭氏陰性菌pI等電值為4~5,故在近中性或弱堿性環境中,細菌均帶負電荷,尤以革蘭氏陽性菌所帶負電荷更多納米氧化鋅表面是帶正電荷的,它容易將帶負電荷較多的革蘭氏陽性菌一金葡球菌吸附到其表面,從而將其殺死。
3結論
納米氧化鋅(VK-J30)的抗菌是光催化和金屬離子溶出2種抗菌機理共同作用的結果,納米氧化鋅對金葡球菌的抗菌性強于大腸桿菌,原因是在近中性或弱堿性環境中,金葡球菌帶有更多的負電荷,帶正電荷納米氧化鋅更容易吸附到其表面,從而將其殺死;納米氧化鋅在光照條件下是2種機理協同作用,而無光照時只是金屬離子溶出機理在起作用;納米粒子的粒徑越小,光催化效應越強。
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