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艾浩尔浅谈不同价态银的抗菌性能

艾浩尔浅谈不同价态银的抗菌性能


用于抗菌材料的银系化合物大量研究表明,不同价态的银均具有杀菌效果,但随着价态的变化,其杀菌机制有所不同。总体来说,高价态离子的还原势极高,能够导致原子氧产生的能力也相应的较大,从而极大地提高了抗菌性能。银具有3种氧化态:Ag()、Ag()、Ag(),不同形态银的抗菌性能的顺序为:Ag4O4 > Ag()> Ag()> > Ag()> Ag(0)。表1中列出了银单质和不同形态化合物离子化能力的定性比较。

化合物

离子化能力

氯离子反应

过敏反应

抗菌性能

金属银涂层

纳米银

胶体银

磷酸盐

硝酸盐

氯化物

硫酸盐

沸石

磺胺嘧啶银

氧化银

低(< 1g/mL)

低(< 1g/mL)

中等至高

中等

很高

中等

未见报道

反应

不反应

反应

反应

反应

-

反应

未知

反应

反应

很高

中等

中等

很高

中等

中等

中等

Ag4O4是由2个Ag()和2个Ag()与4个O2-紧密结合构成的一种具有活跃电子的分子晶体。由于在同一个分子内存在着Ag+/Ag3+,使电位不平衡,Ag4O4具有潜在的电子跃迁的能力和向更稳定状态变化的趋势。Ag4O4与病毒、细菌、真菌和原生动物等生物体的膜和衣壳上的特定蛋白表面裸露的-N基(-NH-,-NH2)和-S基(-S-,-SH)具有亲和性,可以发生热力学吸附并触发氧化还原反应和由反应产生的Ag2+的螯合反应,从而致使蛋白质构象改变,最终导致病原体死亡。Ag()和Ag()具有比Ag()更强的杀菌能力,但其杀菌机制目前还未见详细报道。一般认为是Ag()和Ag()的强氧化性使其拥有杀菌能力。Ag()的杀菌速度平均要比Ag()快240倍,杀菌效果是Ag()的200倍。

银离子抗菌剂

在这些银的形态中,只有Ag()和Ag(0)最稳定,并且已经应用于各种抗菌材料。Ag()中使用最多的是硝酸银和磺胺嘧啶银。硝酸银是非常优异的抗菌剂,其抗菌性能比很多其他抗菌剂(包括磺胺嘧啶银)要好,特别是在消除抗性品系的金黄色葡萄球菌、肺炎球菌以及绿脓杆菌上效果更好。但硝酸银的用量不能超过1%,否则与活组织细胞接触时会引起细胞电解质钠和钾的流失。磺胺嘧啶银避免了硝酸银的很多缺点,同时广谱抗菌。虽然磺胺嘧啶银在水中的溶解度较小,但它与体液作用释放银离子的能力并不差。当磺胺嘧啶银质量浓度达到50mg/L时,95%的人体伤口中细菌种类都可以有效地消除,然而银离子极易与生物体中的氯离子产生氯化银沉淀,进而诱发人体过敏反应产生。

虽然金属银的离子化速度很慢,但也已经用于治疗伤口。纳米化学的发展加速了微细银颗粒(< 20nm)的制备。制备得到的微细银颗粒的可溶性增强,并且由于金属银的离子化和颗粒的表面积成比例,纳米颗粒的高表面积使得银离子的释放速度也相应增加,因此相对于金属银来说,其抗菌性能也极高。然而,抗菌性能提高的同时也意味着毒性的增加。目前对纳米级物质的危险性还有很多争议。研究表明,当以纳米颗粒的形式存在时,纳米银要比一些重金属的毒性还要高。体外试验表明纳米银颗粒会导致哺乳动物的肝细胞中毒。同时,纳米银颗粒的稳定性较差,储放时易产生凝聚形成微米级粒子,另外高分子基材不容易分散,影响了其应用。

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