纳米银杀菌的原理是什么?到底有没有副作用?

发布时间:2022-01-28 01:37:56

来源:ladbrokes官网中国 作者:ladbrokes官网中文网

  纳米银这种技术已经出现很久了,由于杀菌抗菌效果出色,现在广泛用于各种医疗、包装、电子等等行业。比如一些手术刀表面覆盖一层纳米银,厚度为6个原子排列在一起的大小,对杀灭常见的大肠杆菌、淋球菌有很好的作用。

  纳米银主要杀伤单细胞生物,与其氧代谢酶结合,让酶失去活性,使病原菌窒息而死。而多细胞体不使用蛋白酶进行呼吸作用。

  银本身对人体的毒性就很小,即使纳米银作为药物内服时,因为银含量小(为耐受剂量的几千分之一),对人体几乎没有影响。至少体外使用是没有问题的。

  但是,金属或其化合物在纳米级别上性状通常会改变。虽然经过药物临床实验结果表明没有危害,但是进一步的结果还有待科学研究。

  纳米银(silver nanoparticle.SNP)在溶液中部分溶解释放出银离子,SNP和银离子锚定在细菌细胞壁上带有负电荷的功能团上,功能蛋白受银的作用,细菌细胞壁和细胞膜结构发生变化,功能紊乱,尤其是改变了膜的渗透性,进入细胞质,同时引起细菌营养元素的流失。银在细胞质中损坏DNA结构抑制其复制以及呼吸链酶等相关活性,最终导致细菌失活。但是在实际环境中由于氧气的存在,SNP变化涉及到复杂的生化过程,包括SNP的聚集、银离子的释放、银离子与有机物等络合、以及溶解沉淀平衡等,SNP抑菌过程仍有待进一步研究。

  按抗菌效果来讲,银纳米颗粒的抗菌效果是不如银离子的,银离子的杀菌浓度(例如i,大肠杆菌)大概在0.1-0.5mg/L左右,然而银纳米颗粒浓度大约在10-50mg/L或者以上了。

  第二,银纳米杀菌效果是与粒径有关的,粒径小杀菌效果好,那么就有意思了,不难想象,银纳米容易被氧化生成银离子,纳米颗粒小表面大,也易于生成银离子啦。(美国的某个教授报道过)银纳米杀菌效果主要来源于氧化产生的银离子。

  银离子的杀菌能力毋庸置疑,重金属里排行老大。能和蛋白质(也就是酶)中间的一些硫醇基团结合,然后,蛋白质就失活了。还有一些其他机制,网上很容易找到,什么DNA损伤啊,取代酶活性中心啊啥的,就是会导致细胞破裂死亡。

  银纳米颗粒有什么好处呢,它相对于银离子是要稳定一些的,又是便携容易分散的固体颗粒。还能持续的氧化生成银离子来抑菌,最好的是它是银单质,重金属单质毒性降低了很多,对身体危害也不大啦。

  纳米银是一种酶抑制剂,对酶的生理活动有很强的抑制作用,所以可以抑制细菌的繁殖,纳米银对人身体肯定是有害的,具体的程度以及机理还没有完全弄清楚,毕竟是重金属,可以使蛋白质失活,所以具有一定的毒性

  DNA 分子在松弛状态下才能有效地进行复制,呈紧张状态的 DNA 分子会失去复制的能力。DNA 的任何损伤都会影响遗传物质正常的复制及生物体的繁殖,纳米银通过损伤细菌 DNA 达到杀菌效果。如纳米银使大肠杆菌 DNA 不再随机分布在细胞的核区,而是在核区浓缩呈紧张态,并增加菌体内总 DNA 的降解程度[24],如图 1 a 所示。

  细菌内多种蛋白质会被磷酸化,蛋白质的磷酸化与细胞内的信号转导有关。Shrivastava 等[20]发现,纳米银处理过的细菌中有两种蛋白质的磷酸酪氨酸被去磷酸化,即纳米银影响了细胞正常的信号转导,如图 1b 所示。细胞裂解可能不是纳米银杀死细菌的唯一原因,纳米银有可能通过影响细胞的信号转导而使细菌不能正常地存活。

  菌体表面微量的银能起到催化活性中心的作用。A g + 激活空气或水中的氧,产生羟自由基及活性氧离子,抑制或杀灭细菌[32],如图 1c 所示。Danilczuk 等[33]在电子自旋共振光谱中发现了纳米银产生的自由基,Kim 等[26]观察到相同的结果并发现在培养基中加入抗氧化剂 N- 乙酰半胱氨酸可以抵消纳米银的杀菌作用,即纳米银产生的自由基与它的抗菌性有关。Pal 等[22]发现纳米银与细菌共培养初期的杀菌作用与其产生的活性氧有关,并证明杀菌的有效成分是羟自由基。由此推断,纳米银可能通过产生自由基,进一步氧化菌体外膜使细菌死亡。

  电镜观察显示,被纳米银作用后的菌体细胞膜遭到严重破坏,细胞壁上形成小坑,细胞膜上出现小孔,如图 1d 所示。细胞膜的通透性也被破坏,大量的还原糖、蛋白质以及 K+ 从菌体内泄漏,膜电位和 ATP 被消耗殆尽。一些学者认为经纳米银处理后,菌体细胞膜的通透性被改变,大量新陈代谢所必需的物质泄漏,导致了细菌的死亡[18-19,23]。

  纳米银粒径极微小,可以进入细菌并与菌体中酶蛋白的巯基结合,使一些含巯基基团的酶失去活性,如图 1e 所示。经纳米银处理后,大肠杆菌呼吸链中脱氢酶的活性明显降低,并且纳米银的浓度越高酶活性越低[18]。

  另据 Matsumura 等[34]报道,抑制呼吸酶活性可能与活性氧的产生有关。脱氢酶失活后,细菌既不能获取正常生命活动所需的能量,又受到活性氧的氧化杀灭作用。

  韩联社首尔8月13日电 据一份研究结果显示,表示了在大量吃进吸入纳米银粒子会对肝脏造成危害的可能性。但是,迄今为止,由于拥有优秀的抗菌效果,纳米银仍然被广泛应用在婴儿奶瓶、玩具、牙刷、牙膏、空气净化器等产品。

  胡西大学教授兪日在12日表示,与韩国建设生活环境实验研究院所属的毒性研究院对摄取纳米银的有毒性进行动物试验,并得出了上述结果。但应用于体表的危害性尚无结果,可认定为无害。

  兪教授表示,研究组将30mg/kg、125mg/kg、500mg/kg的纳米银粒子注射到老鼠体内。结果体内被注射125mg/kg以上纳米银粒子的老鼠肝脏出现了毒性反应。

  兪教授建议,要将最小观察到有害作用剂量(LOAEL)和不良反应的最低剂量(LOAEL)分别确定为125 mg/kg和30 mg/kg。

  他还称:“虽然不能最终确定对人体是否有害,但今后政府需要对婴儿奶瓶、玩具、纺织、包装材料等产品,制定纳米银用量安全标准。”

  他的论文“亚慢性经口毒性的纳米银粒子”(Subchronic oral toxicity of silver nanoparticles)于本月7日刊登在英国研究杂志“粒子和纤维毒性学” (Particle and Fibre Toxicology)上。