辅助微波法制及抗菌性能

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本文作者：曹雪玲谢莹刘发现工作单位：吉林化工学院化学与制药工程学院

有关利用微波法制备不同大小、不同形貌的纳米粒子的报道有很多。如HuBo等[11]以L-赖氨酸及L-精氨酸为还原剂，可溶性淀粉为保护剂，硝酸银溶液为前驱体，通过微波照射法制备了均一的、单分散性的银纳米粒子；另外，司民真等[12]以硝酸银及柠檬酸三钠作为反应物，利用微波加热法根据加热时间及加热方式的不同，制备出了5种纳米银溶胶样品。实验发现，加热时间较短时，纳米银表面带正电，加热时间较长时纳米银表面带负电，且加热时间增加时紫外吸收峰红移，纳米银粒子尺寸增大。纳米银胶的尺寸介于原子簇和宏观微粒之间，它作为一种典型的纳米材料，它集合了纳米材料和单质银的特性，具有很高的表面活性、表面能和催化性能，应用领域十分广泛，可应用在催化剂材料[13-14]、电化学[15]、医用材料[16]及抗菌材料[17]等。纳米技术出现，使银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃。纳米银粉本身无毒、无味、对皮肤无刺激性、不分解、不变质、热稳定性好且价格便宜。纳米银粉作为抗菌剂，具有特殊的性能和优良的化学品质。极少的纳米银可产生强大的杀菌作用，这给广泛应用纳米银来抗菌开辟了广阔的前景，是最新一代的天然抗菌剂[18-20]，因而对纳米银胶抗菌性能研究十分必要。

材料与试剂硝酸银：广东省德庆县东风金属冶炼厂；柠檬酸钠：天津大茂；试剂均为分析纯；馒头、豆浆、西瓜：市售。仪器与设备TU-1810紫外可见分光光度计：北京普析通用公司；JEM-2000EX透射电子显微镜TEM、CDIC数码生物显微分析系统电子：日本电子株式会社。方法纳米银胶的制备及纯化量取80mL蒸馏水加入微波炉牛奶杯，再量取10mL0.01mol/L硝酸银标准溶液加入装有蒸馏水的微波炉牛奶杯并摇匀，再加入10mL0.01mol/L柠檬酸钠标准溶液并摇匀，放入微波炉中加热即得。取出10mL纳米银胶，放在离心管中，采用10000r/min离心机分离10min后，倒出离心管中的上层清液，滴入少量的去离子水，由于有一部分银胶体粒子被吸附在离心管壁，因此放入超声清洗机中，超声振荡10min，取出放入离心分离机中再次分离。重复以上的操作3次，纯化纳米银胶。纳米银胶的表征用透射电镜表征纳米银胶，首先用特制的铜网捞取一定量的纳米银胶，放在红外灯下烘干0.5h后，将铜网放到样品槽内，工作电压调为200kV，获得透射电镜图像；紫外可见光扫描范围为300~600nm；电子显微镜选择100倍的目镜观察。纳米银胶的抗菌性能取抗菌样品若干份，分别加入相同体积的无菌水和反应8、15、20min制得的纳米银胶，然后用保鲜膜密封，每天观察细菌生长情况，并用电子显微镜观察抗菌效果。

纳米银胶的UV-Vis分析随着反应时间的推移，纳米银胶的最大吸收波长也在红移，所以选择具有代表性的3个相差较大波长下的纳米银胶做抗菌试验。图1为微波辅助法制备的纳米银胶分别在反应时间为8、15、20min是的最大吸收波长。纳米银胶的TEM分析为了确证银纳米颗粒的形貌，使用透射电镜表征银纳米颗粒。图2分别给出了反应物浓度比为1:1，反应时间为8、15、20min制备的纳米银胶透射电镜图。从透射电镜图可以清楚地看出所得的银纳米颗粒是球形或类球形的。图4不同反应时间的纳米银胶对西瓜的抗菌效果图图2纳米银胶的TEM图2.3纳米银胶的抗菌性能纳米银胶对馒头的抗菌性能在室温条件下，空白馒头贮存36h时稍有异味产生，表面有点黏，但未见菌斑；到50h时有明显的异味，馒头表面有黄色菌斑，很黏手；贮存72h时，馒头有非常明显的馊味，表面有多处黄色菌斑，内部有细丝黏连，且馒头表面有一两处青霉霉斑。据文献报道馒头变质是由霉菌和细菌所引起的，还有部分的大肠杆菌、乳酸菌、醋酸菌等。霉菌包括黄曲霉、黑曲霉、黑根霉、青霉和白毛霉。经过观察，3d以后馒头空白样变坏，并且比较严重，其余样品变坏程度依次为20、15、8min。说明反应8min的纳米银胶对于馒头发霉后产生的霉菌和细菌抗菌效果最好。纳米银胶对豆浆的抗菌性能豆浆样2d后变坏，采用显微镜观察，结果如图3所示。反应20min的纳米银胶具有最好的抗菌效果，其次为8min的，次之为15min的，空白加无菌水样品生成发的细菌最多。豆浆变坏后生成的是3株腐败细菌(革兰阴性菌)，地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和短芽孢杆菌，说明反应20min的纳米银胶对这3种细菌具有最好的抗菌作用。纳米银胶对西瓜的抗菌性能西瓜样品放置2d后开始变坏，采用显微镜观察，结果如图4所示。从图4可以看出，空白样品生成的菌最多，而加入反应8min的纳米银胶的样品生成的菌最少。

本文采用微波辅助法制备纳米银胶，具有简单易行等特点，并利用UV-Vis和TEM对在3种反应时间下生成的纳米银胶进行了表征，说明改变相应的反应条件，可以得到不同的纳米银胶。对制备的纳米银胶抗菌性能进行了初步研究，以豆浆、馒头和西瓜作为抗菌对象，发现纳米银胶对于多种细菌均具有抗菌作用，为以后的纳米银胶在抗菌方面的研究提供了理论基础。