纳米ZnO对细菌的抑制作用_cropped

纳米ZnO对细菌的抑制作用_cropped () 文章编号 :167226987 20040320232203 纳米 ZnO 对细菌的抑制作用 宋志慧 , 商 勇 , 张学萍 ( )青岛科技大学 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 与环境科学学院 ,山东 青岛 266042 摘 要 :研究了纳米 ZnO 对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌作用 。实验结果表明 ,在有 光照的情况下 ,纳米 ZnO 有明显的抑菌作用 。当纳米 ZnO 质量分数在 0 . 5 %时 ,对白色 枯草芽孢杆菌的生长抑制率达到 8812 % ; 当纳米 ZnO 含量在 3 %时 ,对大肠杆菌的生长 抑制率达到了 96 % 。 关键词 :纳米 ZnO ;抑菌作用 ;大肠杆菌 ;白色枯草芽孢杆菌 文献标识码 :A中图分类号 : Q 942335 In hibit ion Eff ect of Nanometer ZnO on Bacteria SO NG Zhi2hui , S HA NG Yong , ZHA NG Xue2ping ( College of Material and Enviro nmental Science ,Qingdao U niversit y )of Science and Technology , Qingdao 266042 ,China Abstract :The inhibitio n effect of nano meter ZnO o n bacteria was st udied in t his paper . The result s show t hat t here appears a significant inhibitio n effect o n bacteria under light . The in2 hibitio n efficiency o n B aci l l us s ubt i l is was 8812 % wit h nano meter ZnO co ntent of 015 % ; t he inhibitio n efficiency o n Esche richi a col i was 96 % wit h nano meter ZnO co ntent of 3 %. Key words : Nano meter ZnO ; inhibitio n effect ; Esche richi a col i ; B aci l l us s ubt i l is 1 纳米材料有着广泛的应用前景,其原因之4 ?时保种 ;纳米 ZnO ,由青岛科技大学纳米研究 2 ,8 一就是纳米材料具有抗菌作用。许多学者对 所提供 。 9 ,13 纳米粒子抗菌的作用进行了研究。马正先 1 . 2 实验方法 将白色枯草芽孢杆菌和大肠杆菌接种在装有等人综述了纳米 ZnO 的研究进展 ,认为纳米 ZnO 14 是良 好 的 抗 菌 添 加 剂。李 彦 峰 等 人 将 纳 米 5 mL 灭菌液体培养基试管中 ,放入恒温培养箱 , ZnO 加入墙体涂料中 ,制备了有一定抗菌性能的 37 ?培养 6 h ,然后在显微镜下计数 ,用无菌水稀 15 5 改性涂料。本工作研究了纳米 ZnO 对大肠杆 释到 1 ×10个菌/ mL ,备用 。 在盛有液体培养基 2 mL 的无菌试管中分别 菌和白色枯草芽孢杆菌的抑菌作用 。 滴入纳米 ZnO 溶液 ,再取 011 mL 培养 6 h 的细 1 实 验 菌菌液分别加入以上试管中 。将试管放在 50 cm 1 . 1 实验材料高 ,30 W 荧光灯下 ,垂直照射 6 h 。同时做无荧光 ( ) 大肠杆菌 Esche richi a col i , 白色枯草芽孢杆 灯照射的实验 。其中 ,白色枯草芽孢杆菌实验 ,最 ( ) 菌 B aci l l us s ubt i l is , 由青岛大学理工学院微生 ZnO 质 量 分 数 分 别 为 0 、015 % 、1 % 、 终纳 米 2 % 、5 % ; 大肠杆菌实验组最终纳米 ZnO 质量分 物实验室提供 ,用牛肉膏蛋白胨培养基培养并在 收稿日期 :2003208225 ( ) 作者简介 :宋志慧 1972, ,博士 ,副教授 数分别为 0 、1 % 、2 % 、3 % 、4 % 、5 % , 将其中的纳 1 和图 2 中可以看出 ,随着纳米 ZnO 质 从图 米 ZnO 质量分数为 0 的组作为对照组 。6 h 后 ,量分数的提高 ,菌落数都呈下降的趋势 ,说明纳米 每支试管中吸取 011 mL 放入培养基平皿中 ,用涂 ZnO 的存在 ,可以抑制白色枯草芽孢杆菌和大肠 布棒涂均匀 ,放入 37 ?恒温培养箱中 24 h 培养 。 杆菌的生长 。纳米 ZnO 对白色枯草芽孢杆菌和 实验结束后 ,记录每皿菌落数 。 大肠杆菌生长抑制作用见表 1 和表 2 。 1 . 3 抑菌率计算 表 1 纳米 ZnO 对白色枯草芽孢杆菌生长抑制作用 对照组菌落数 - 试验组菌落数 抑菌率 = ×100 %Table 1 Inhibitio n effect of nano meter ZnO 对照组菌落数 o n B aci l l us s ubt i les growt h 结果与讨论 2 抑菌率/ % 试管法测定纳米 ZnO 抑菌的结果见图 1 和 ( ) w 纳米 ZnO/ % 有光照 无光照 图 2 。当纳米 ZnO 质量分数为 1 %时 , 大肠杆菌 0 0 0 的菌落数十分密集 。0 . 5 88 . 2 78 . 3 1 95 . 8 87 . 3 2 99 . 2 97 . 0 5 100 99 . 7 表 2 纳米 ZnO 对大肠杆菌生长抑制作用 Table 2 Inhibitio n effect of nano meter ZnO o n Escherichi a coli growt h 抑菌率/ % ( ) w 纳米 ZnO/ % 有光照 无光照 0 0 0 2 40 0 3 96 82 . 3 4 99 85 . 2 图 1 试管法测定纳米 ZnO 对白色枯草芽孢杆菌生长抑制作用 5 99 . 9 98 . 4 Fig. 1 Inhibitio n effect of nano meter ZnO o n B aci l l us s ubt i les growt h by test t ube 从表 1 和表 2 可以看出 ,当纳米 ZnO 质量分 数为 015 %时 ,对白色枯草芽孢杆菌产生了显著 的抑 菌 效 应 , 有 光 照 时 生 长 抑 菌 率 达 到 了 8812 % 。当纳米 ZnO 质量分数为 2 %时 ,有光照 时对白色枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的生长抑菌率 分别达到了 9912 %和 40 % 。随着纳米 ZnO 质量 分数的升高 ,抑菌率增大趋势逐渐变缓 ,说明抑菌 率和纳米 ZnO 质量分数不呈线性关系 。 一般认为 ,纳米材料的杀菌机理在于纳米材 - ( ) 料被光照激活后可产生自由电子 。电子 e 2空 + - ( ) 穴 h 和 O作用生 对 ,并与其表面吸附的 O H 2 成羟基 自 由 基 O? H 和 超 氧 化 物 阴 离 子 自 由 基 - O?。新生成的这两种自由基非常活泼 ,当遇到 2 细菌时 ,直接攻击细菌的细胞 , 特别是 O? H 有很 图 2 试管法测定纳米 ZnO 对大肠杆菌生长抑制作用 强的氧化能力且对反应物几乎无选择性 ,因此 , Fig. 2 Inhibitio n effect of nano meter ZnO o n Escherichi a coli growt h by test t ube O H 攻击有机物的不饱和键或抽取其氢原子 。 ? 2 陈克正 ,刘兴斌. 纳米微粒在生物医学领域的应用研究进展 或 ?反应产生的新自由基将会激发链式反应 ,使 ( ) ( ) J . 青岛化工学院学报 自然科学版,2000 ,21 1:39,42 王细菌蛋白质变异和脂类分解 ,以此杀灭细菌并使 金敏 ,杒芳林 ,崔作林 ,等. 纳米 TiO的沉淀法制备及表征 J . 23 ( ) ( ) 青岛化工 学 院 学 报 自 然 科 学 版, 2001 , 22 2 : 121 , 之分解 。由以上分析可知 ,氧化锌杀灭菌的能力 123 与其产生的O? H 有关 ,而O? H 的产生又与氧化锌 表董梅 ,崔波. TiO光催化剂的研究与应用J . 青岛化工学院学 2 面的空穴数量有关 。当使其表面具有尽可能多 的4 ( ) ( ) 报 自然科学版,2001 ,22 3:247,252 白玉兰 ,孔德良 , 叶庆国. 纳米 TiO光催化剂固定化技术及 2 空穴时 ,就会产生多的O? H ,同时空位也可直接 参( ) 其改性的研究进 展 J . 青 岛 化 工 学 院 学 报 自 然 科 学 版, 5 与反应 ,从而使之具有高的杀菌性能 。 ( ) 2001 ,22 4:326,332 R R R R 朱连超 ,彭红瑞 ,张志 . 无机纳米粒子/ 聚合物复合材料研 ? C C + O? H C C ( ) ( ) 究进展J . 青岛化工学院学报 自然科学版,2002 ,23 2:27 R R R R 6 ,30 O H 王金敏 ,杒芳林 ,崔作林 ,等. 纳米 ZrO 的制备及应用研究进 2? RCH + O? H RC+? HO 3 3 2 ( ) ( ) 展J . 青岛化工学院学报 自然科学版,2001 ,22 3: 218, 当纳米 ZnO 的质量分数逐渐增高时 ,抑菌作 222 7 用不断增强 ,其原因可能是由于纳米 ZnO 质量分 张志 ,彭红瑞 ,李桂村 ,等. 纳米 TiO 光触媒及其高分子复 2( ) 合材料的结构与性能J . 青岛科学大学学报 自然科学版, 数较低时 ,有效光子不能完全转化为化学能 ,适当 ( ) 2003 ,24 1:42,44 增加纳米 ZnO 的质量分数 , 能产生更多的电子2 8 祖庸 ,王训 ,吴金龙 , 等. 新型开机抗菌剂 ———超微细氧化锌 空穴对 ,提高抑菌能力 。但质量分数过高时 ,造成 ( ) J . 化工时刊 ,1999 ,13 1:7,9 光的散射 ,降低了产生的电子2空穴对数目 , 从而 李晓 英. 抗 菌 剂 及 抗 菌 材 料 的 应 用 J . 中 国 塑 料 , 2001 , 16 ,19 导致抑 菌 能 力 下 降。从 表 1 、表 2 可 以 看 ( ) 15 2:68,70 9 出 ,无光照实验组也出现 ZnO 抑制细菌生长的现 曹巍 , 蒋 铭 敏 , 李 培 进 , 等. 生 物 技 术 通 讯 J . 纳 米 技 术 , ( ) 象 ,这可能是由于在无光源直接照射下 ,仅是利用 2001 ,12 2:7,12 10 杨德红 ,严莲荷 ,叶静娴. 杀菌剂性能评价的研究 J . 化工 室内的散射光 ,由于有效光子数不足 ,产生的?O H ( ) 时刊 ,1999 ,19 9:14,16 数目相对较少 ,和氧化锌质量分数相关不大 ,从而 11 Maness P C , Smotinski S , Blake D M , et al . Bactericidal ac2 导致抑菌效果低于有光源直接照射的实验组 。 tivit y of p hotocatalytic TiOreactio n : toward an understanding 2 12 of it s killing mechanism J . A ppl Envrio n Micro biol , 1999 , ( ) 65 9: 4094,4098 马正先 ,韩跃新 , 郑龙熙 , 等. 纳米氧化锌的应用研究 J . 13 3 结 论 ( ) 化工进展 ,2002 ,21 1:60,63 李彦峰 ,汪斌华 , 黄婉霞 , 等. 纳米 ZnO 改性内墙涂料抗菌 () 1纳米 ZnO 对白色枯草芽孢杆菌的抑制 ( ) 性研究J . 涂料工业 ,2003 ,33 8:3,6 作用高于对大肠杆菌的抑制作用 。这一方面说明 罗建中 ,齐水冰 ,操洲杏 ,等. 光催化氧化法处理垃圾填埋场 14 ( ) 纳米 ZnO 具有抑制细菌生长的作用 ,另一方面也 渗滤液的研究J . 环境污染与防治 ,2001 ,23 2:63,65 贺 飞 ,唐怀军 , 赵文宽 , 等. 纳米 TiO光催化负载技术研究 J . 2 说明不同的细菌对纳米 ZnO 的敏感性是有区别( ) 环境污染治理技术与设备 ,2001 ,2 2:47,48 15 的 。纳米 ZnO 抑菌作用的广谱性有待进一步研 刘平 ,林华香 ,付贤智 , 等. 掺染 TiO光催化膜材料的制备 2 ( ) 及其灭菌J . 催化学报 ,1999 ,20 3:325,328 究 。 16 张青山 ,宋志慧 ,张志 . 纳米二氧化钛光催化作用及其在 () 2纳米 ZnO 在荧光灯照射下的抑菌作用 ( ) 环境领域中的应用 J . 青岛化工学院学报 自然科学版, 高于无荧光灯照射时 。说明纳米 ZnO 作抗菌剂 ( ) 2002 ,23 4:13,16 17 进行应用过程中 ,需要进行改性来提高对光的利 18 用率和使用范围 。 参 考 文 献 19 1 张志 ,崔作林. 纳米技术与纳米材料 M . 北京 : 国防工业 出版社 ,2000