CN101664044B - 磁性纳米银抗菌材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于医疗和/或饮用水的杀菌处理的的磁性纳米银抗菌材料及其制备方法。本发明所提供的抗菌剂，其核心为经硅胶包覆的磁性纳米颗粒，外层镶嵌有抗菌颗粒，优选为镶嵌纳米银颗粒的硅胶包覆的Fe3O4磁性纳米抗菌材料。该抗菌剂兼具纳米材料的大比表面积、磁性材料的磁分离能力和磁导向性、硅胶包覆层的分散作用和对核心的保护作用以及纳米银的强抗菌能力。此外，本发明所提供的抗菌剂制备方法简单，操作方便，而且还可以实现定向杀菌，在医疗保健和食品卫生的消毒抗菌处理中有着很广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于医疗保健和食品卫生的消毒抗菌领域，涉及一种新型的用于医疗和/或饮用水的杀菌处理的磁性纳米银抗菌材料。
背景技术
银(Ag)作为一种最常用的无机抗菌剂，具有高效、安全、抗菌谱广、耐热性、无耐药性和高选择性等优点，而被广泛应用于抗菌和防霉制品中。用纳米技术所制得的纳米银无机抗菌剂，由于量子效应、小尺寸效应和极大的比表面积，具有常规抗菌剂无法比拟的抗菌效果，同时安全性高，效力持久，其抗菌性能远远优于传统有机杀菌剂。但是由于纳米银颗粒粒径过小(一般在50nm以下)，容易发生团聚现象，使其抗菌能力受到影响，所以近年来采用表面活性剂，或者通过将纳米银颗粒附着在高分子材料或硅胶颗粒表面，制备具有核壳结构的外层镶嵌纳米银颗粒的高分子微球或硅胶微球，以阻止纳米银粒子的聚集，使其可以在一段时间内逐步释放，从而大大提高了颗粒的稳定性和持久性，并已成功用于各种不同类型的微生物的抗菌研究，相关文献请参考Volker Alt，ThorstenBechert，Peter Steinrucke，et al.Biomaterials，25(2004)4383-4391；张志颖，王传义，刘春艳.[J].高等学校化学学报，20(1999)453-457；王武生，潘才之，曾俊.等.[J].高等学校化学学报，22(2001)700-702；以及Young Hwan Kim，Don Keun Lee，HyunGil Cha，Chang Woo Kim，and Young Soo Kang.J.Phys.Chem.C，111(2007)3629-3635。
然而，表面活性剂修饰的纳米银颗粒在使用中存在安全性的隐患，外层镶嵌纳米银颗粒的高分子微球或硅胶微球也存在杀菌处理之后分离困难的问题，所以在实际应用中都受到一定的限制。如果将镶嵌纳米银的硅胶微球的抗菌活性和磁性纳米材料的磁导向性和磁分离特性结合起来，不仅使处理后的分离问题得以解决，而且还可以实现定向杀菌，在医疗保健和食品卫生的消毒抗菌处理中有着很广阔的应用前景。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种具有磁导向性和磁分离特性的用于医疗和/或饮用水的杀菌处理的磁性纳米银抗菌材料。
本发明的另一个目的在于，提供所述型磁性纳米银抗菌材料的制备方法。
本发明的目的是采用以下技术方案实现的。一方面，本发明提供了一种磁性纳米银抗菌材料，其包括作为核心的磁性纳米颗粒，作为核心外包覆层的硅胶层和镶嵌在硅胶层上的的纳米银颗粒。
在本发明的一个优选实施方案中，所述磁性纳米颗粒选自Fe3O4和γ-Fe2O3等，优选为Fe3O4。
在本发明的一个优选实施方案中，所述硅胶层的合成方法选自四乙氧基硅烷(TEOS)的水解反应和偏硅酸钠(Na2SiO3)的凝胶反应等，优选为四乙氧基硅烷(TEOS)的水解反应。
在本发明的一个优选实施方案中，所述纳米银颗粒的合成方法选自化学还原法、微乳液法、γ射线辐射法、磁控溅射法、光还原法、激光消融法、电化学法、种子媒介法、化学气相沉积法、超临界流体法等，优选为化学还原法。
另一方面，本发明提供所述磁性纳米银抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备磁性纳米颗粒；(2)通过四乙氧基硅烷(TEOS)的水解反应在步骤(1)所制备的磁性纳米颗粒表面包覆硅胶层；(3)采用化学还原法在步骤(2)所制备的硅胶包覆的磁性纳米颗粒表面镶嵌纳米银颗粒。
在本发明的一个优选实施方案中，所述磁性纳米颗粒选自Fe3O4和γ-Fe2O3等，优选为Fe3O4。
在本发明的一个优选实施方案中，所述硅胶层的合成方法选自四乙氧基硅烷(TEOS)的水解反应和偏硅酸钠(Na2SiO3)的凝胶反应等，优选为四乙氧基硅烷(TEOS)的水解反应。
在本发明的一个优选实施方案中，所述纳米银颗粒的合成方法选自化学还原法、微乳液法、γ射线辐射法、磁控溅射法、光还原法、激光消融法、电化学法、种子媒介法、化学气相沉积法、超临界流体法等，优选为化学还原法。
在本发明的一个优选实施方案中，在步骤(1)中Fe3O4纳米颗粒的制备方法包括共沉淀法、水热氧化法、水热还原法，溶剂热法等，优选为水热氧化法。
在本发明的一个优选实施方案中，本发明所提供磁性纳米银抗菌材料的制备方法的技术方案如下：(1)制备磁性纳米颗粒：以水热氧化的方法制备出Fe3O4纳米颗粒；(2)Fe3O4纳米颗粒表面进行硅胶包覆：将步骤(1)制备的Fe3O4纳米颗粒在乙醇/水介质中通过四乙氧基硅烷的水解反应包覆硅胶，制备出Fe3O4-SiO2纳米颗粒；(3)在Fe3O4-SiO2纳米颗粒表面镶嵌纳米银颗粒：将步骤(2)制备的Fe3O4-SiO2纳米颗粒分散到硝酸银的水溶液中，在一边超声一边搅拌的条件下，分别滴加氨水和乳糖溶液，并滴加氢氧化钠溶液引发还原反应，制备出表面镶嵌纳米银颗粒的Fe3O4-SiO2磁性纳米抗菌材料(Fe3O4-SiO2-Ag)。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中Fe3O4与四乙氧基硅烷的加入量配比为1g∶0.2~1mL；所述步骤(3)中Fe3O4-SiO2纳米颗粒与硝酸银和乳糖的加入质量配比为0.2∶0.017~0.068∶0.36~1.44。
又一方面，本发明所提供的磁性纳米银抗菌材料对不同类型的微生物的抗菌作用。
在本发明的一个优选实施方案中，所述微生物选自大肠埃希氏杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)。
由此可见，本发明在Fe3O4-SiO2磁性颗粒的表面镶嵌纳米银颗粒，得到一种以Fe3O4为核心，硅胶为中间层，外层镶嵌纳米银颗粒的新型磁性抗菌材料。中间硅胶层的表面活性羟基在碱性条件下可以通过离子交换反应使银离子被吸附在硅胶表面，当存在还原剂和催化剂时再把银离子还原成纳米银颗粒，并牢固地镶嵌在硅胶表面，另一方面，由于硅胶层的存在，使得内部的Fe3O4核心更加稳定，抗氧化和抗溶出能力大大提高，有利于磁性的保持。最外层的纳米银颗粒由于硅胶层的存在，不容易发生团聚现象，而且可以在长时间内逐步释放出来，从而大大提高抗菌的持久性，更好的发挥纳米银颗粒的抗菌优势；内层的Fe3O4核心具有超顺磁性，无外加磁场时，制得的磁性纳米银抗菌材料能很好的分散于水溶液中长时间不会团聚，充分发挥其抗菌能力；杀菌处理完成后加入外加磁场，磁性纳米银颗粒能快速沉降从而与母液分离，克服了一般纳米抗菌材料使用完成后分离困难的缺点。磁分离后得到的磁性纳米银抗菌材料还可以重复利用，有效地节约了使用成本，而且避免了纳米颗粒进入环境后所带来的环境问题和抗菌剂使用之后的处理问题。除此之外，制备的镶嵌纳米银的Fe3O4-SiO2磁性纳米材料保留了强的磁性，稳定性好，又具有纳米银的抗菌优势，还可应用于医疗卫生领域的定向杀菌。
综上所述，本发明所制备的镶嵌纳米银的Fe3O4-SiO2磁性纳米抗菌材料，具备纳米材料的大比表面积，磁性材料的磁分离特性和磁导向性，纳米银颗粒的优异的抗菌活性。制备时通过选择合适的合成条件，在Fe3O4表面包覆一层硅胶得到Fe3O4-SiO2颗粒，再利用硝酸银的还原反应在Fe3O4-SiO2表面镶嵌纳米银颗粒。制得的磁性纳米银抗菌材料具有良好的分散性，能够在水溶液中稳定的分散。要实现水溶液杀菌的目的，只需将制得的磁性纳米银抗菌材料分散在水溶液中，搅拌或震荡10分钟后磁分离即可。因此，Fe3O4-SiO2-Ag磁性抗菌材料在饮用水消毒和医疗卫生领域的定向杀菌方面有很好的应用前景。
与现有传统的抗菌材料进行杀菌处理的方法相比，本发明所提供的Fe3O4-SiO2-Ag磁性抗菌材料具有以下优点：
(1)抗菌剂用量少，杀菌效率高。制备的Fe3O4-SiO2-Ag磁性抗菌材料具有纳米银的高效、抗菌谱广和无耐药性等优点，而且由于纳米颗粒的量子效应、小尺寸效应和极大的比表面积，比常规抗菌剂具有更强的抗菌效果，可在较低浓度下数分钟内杀死650多种细菌。
(2)具有选择毒性，对人体安全无毒。纳米银对人体无明显毒副作用。经试验考察发现，小鼠的口服最大耐受量为925mg/kg，即相当于临床使用剂量的4625倍时，无任何毒性反应，在兔的皮肤刺激实验中，也没有发现任何刺激反应。Fe3O4核心和中间硅胶层也是生物相容性较好的材料，使用中不会带来安全隐患。
(3)持久抗菌性。硅胶包覆层的存在，使得最外层的纳米银颗粒不容易发生团聚现象，而且可以在一段时间内逐步释放出来，从而大大提高抗菌的持久性，更好的发挥纳米银颗粒的抗菌优势。
(4)稳定性好，可重复利用。由于硅胶包覆层的存在，使得内部的Fe3O4核心更加稳定，抗氧化和抗溶出能力大大提高，有利于磁性的保持。另外，经磁分离后得到的磁性纳米银抗菌材料经过简单洗涤后可重复使用，在一定程度上克服了一般抗菌剂使用时间短、不可重复利用、价格昂贵的缺点，而且避免了纳米颗粒进入环境后所带来的环境问题和抗菌剂使用之后的处理问题。
(5)制备方法简单。制备过程中用到的主要原料优选为FeSO4·7H2O、H2O2、氨水、四乙氧基硅烷(TEOS)、硝酸银(AgNO3)和乳糖，购买方便，制备过程中对设备的要求也不高，容易实现大批量制备。
(6)操作简便、易于分离。内层的Fe3O4核心具有顺磁性，无外加磁场时，制得的磁性纳米银抗菌材料能很好的分散于水溶液中长时间不会团聚，能够充分发挥其抗菌能力；杀菌处理完成后在外加磁场作用下，磁性纳米银颗粒能在5分钟内快速沉降，从而与母液完全分离，克服了一般纳米抗菌材料使用完成后分离困难的缺点。还可利用材料的磁导向性实现定向杀菌。
选择大肠埃希氏杆菌和金黄色葡萄球菌作为常见微生物的代表，对Fe3O4-SiO2-Ag磁性抗菌材料具有纳米银的抗菌性能进行了测试。结果证明该抗菌剂具有很好的抗菌能力，对大肠杆菌和白色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)分别为15.625mg/L和31.25mg/L，最小杀菌浓度(MBC)均为500mg/L。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1为本发明磁性纳米银抗菌材料的合成示意图；
图2为本发明磁性纳米银抗菌材料的EDX谱图
图3为本发明磁性纳米银抗菌材料的XRD谱图；
图4为本发明磁性纳米银抗菌材料的TEM照片；
图5为本发明磁性纳米银抗菌材料的VSM磁滞回线；
图6为本发明磁性纳米银抗菌材料的抑菌圈试验结果。
具体实施方式
以下结合较佳实施例进一步阐述本发明，但这些实施例仅限于说明本发明，并不能限制本发明的范围。
实施例1：本发明磁性纳米银抗菌材料的制备方法
本发明所提供的Fe3O4-SiO2-Ag磁性纳米银抗菌材料的合成示意图如图1所示，其具体的制备方法可分为以下三步：
首先，水热氧化法制备Fe3O4纳米颗粒。首先将2.5g FeSO4·7H2O溶解于30mL去离子水中；在30℃水浴及剧烈搅拌下，在上述溶液中逐滴加入50(g/L)的聚乙二醇-20000(PEG-20000)10mL和28％的氨水30mL；使pH值保持在10左右，然后加入30％的过氧化氢(H2O2)溶液0.27mL，搅拌20分钟后，将上述混合液装入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，密闭后置于180℃的烘箱中，加热5小时后取出，用无水乙醇和去离子水反复清洗3次后在60℃下真空干燥。
其次，制备Fe3O4-SiO2磁性纳米颗粒。将得到的Fe3O4磁性颗粒在0.1mol/L的HCl中超声处理5分钟，进行活化。用去离子水和无水乙醇清洗两遍后，分散到160mL无水乙醇中，再加入40mL去离子水和28％的氨水2mL，搅拌均匀，在30℃水浴及不断搅拌下，加入1mL TEOS，然后继续搅拌反应12小时，将得到的Fe3O4-SiO2颗粒用去离子水和无水乙醇清洗干净。
最后，制备镶嵌纳米银的Fe3O4-SiO2磁性纳米抗菌材料。取0.2g Fe3O4-SiO2磁性纳米颗粒分散于40mL去离子水中，超声处理20分钟，然后在搅拌下依次加入0.034g AgNO3、28％的氨水溶液0.068mL和0.72g乳糖，然后用1mol/L的NaOH调节pH为11.5，在室温下搅拌10分钟使反应完全，所得产物用水洗后，置于真空冷冻干燥器中干燥后即得到所要的镶嵌纳米银的Fe3O4-SiO2磁性纳米抗菌材料。
实施例2：制备本发明Fe3O4-SiO2-Ag磁性纳米抗菌材料的条件优化
在制备磁性纳米银抗菌材料时，选择不同剂量的TEOS进行SiO2包覆，不同剂量的AgNO3以及乳糖溶液制备纳米银，所获得的抗菌剂各部分的质量百分比、磁性以及抗菌能力是不同的。因此，本实施例通过实验分别对上述的TEOS的剂量以及AgNO3和乳糖浓度配比加以优化。
1.TEOS的剂量优化
对Fe3O4颗粒进行硅胶包覆时，如果TEOS的剂量过少，则Fe3O4颗粒表面包覆的硅胶层过薄，在下一步镶嵌纳米银时所能够负载的纳米银颗粒就相对较少，进而影响其杀菌效果；而如果TEOS的剂量过大，则形成的硅胶层过厚，过于致密，一方面会使得到的磁性颗粒的饱和磁强度下降，影响杀菌处理后的磁分离，另一方面会使镶嵌纳米银后的Fe3O4-SiO2-Ag颗粒粒径过大，超过100nm，从而失去纳米颗粒的各种优势，所以应该使包覆后的Fe3O4-SiO2颗粒的直径在70nm左右。表1是不同剂量TEOS包覆的Fe3O4-SiO2磁性纳米颗粒的粒径，根据表1，最优剂量是1g Fe3O4使用0.4mL TEOS。
表1 不同剂量TEOS包覆的Fe3O4-SiO2磁性纳米颗粒的平均粒径
| 1g Fe3O4∶0.2mLTEOS | 1g Fe3O4∶0.4mL TEOS | 1g Fe3O4∶0.6mLTEOS | 1g Fe3O4∶0.8mL TEOS | 1g Fe3O4∶1.0mL TEOS | |
| 磁性纳米颗粒的平均粒径(nm) | 55 | 68 | 78 | 85 | 92 |
2.AgNO3和乳糖的剂量优化
Fe3O4-SiO2颗粒表面所能负载的纳米银颗粒是有限的，镶嵌纳米银时，Fe3O4-SiO2和AgNO3以及乳糖的剂量配比对纳米银颗粒在Fe3O4-SiO2表面上的附着影响很大。AgNO3和乳糖的剂量过少，形成的纳米银颗粒较少，不足以完全覆盖Fe3O4-SiO2颗粒的表面，造成硅胶表面吸附位点的浪费；如果AgNO3和乳糖的剂量过大，硅胶表面的吸附位点被全部占据后，会有过量的纳米银颗粒游离于溶液中，从而造成纳米银的浪费，所以可以用DX-4型X-射线能谱仪(Philips公司)测定不同配比条件下制备的Fe3O4-SiO2-Ag磁性纳米颗粒中Ag所占的质量百分比，以确定AgNO3和乳糖的最佳剂量。不同配比条件下合成的Fe3O4-SiO2-Ag磁性纳米颗粒中Ag所占的质量百分比如表2所示。
表2 不同AgNO3和乳糖的配比条件下合成的磁性纳米银颗粒中Ag所占的质量百分比
| 不同配比条件 | 第一组 | 第二组 | 第三组 | 第四组 | 第五组 |
| Fe3O4-SiO2∶AgNO3∶乳糖 | 0.2∶0.017∶0.36 | 0.2∶0.025∶0.54 | 0.2∶0.034∶0.72 | 0.2∶0.051∶1.08 | 0.2∶0.068∶1.44 |
| 磁性纳米银颗粒中Ag所占质量百分比 | 6.72 | 10.5 | 13.4 | 13.9 | 14.0 |
根据表2的结果，最优化的Fe3O4-SiO2与AgNO3和乳糖的配比为第三组，即Fe3O4-SiO2∶AgNO3∶乳糖＝0.2∶0.034∶0.72。
实施例3：本发明磁性纳米银抗菌材料的结构表征
本实施例为对实施例2中优化出的第三组磁性纳米银抗菌材料的结构表征，具体如下：
1.EDX能谱图
采用DX-4型X-射线能谱仪(Philips公司)测定磁性纳米银抗菌颗粒中的元素组成，结果如图2所示。各种元素的质量百分比如表3所示；
表3 Fe3O4-SiO2-Ag磁性纳米颗粒中各种元素的质量百分比
| Fe | 0 | Si | Ag | |
| 各种元素的质量百分比(％) | 66.0 | 19.2 | 1.40 | 13.4 |
2.XRD谱图
磁性纳米银抗菌颗粒的X-射线衍射(XRD)图谱是在b/max-RB Diffractometer(日本Rigaku)上获得，使用镍过滤CuKα射线，扫描范围从10°到100°，扫描速度为2°/min。测定方法和参数设定见Yonghui Deng，Dawei Qi，Chunhui Deng，et al，J.Am.Chem.Soc.，2008，130(1)，28-29。
Fe3O4-SiO2-Ag磁性纳米颗粒的XRD谱图如图3所示，与Fe3O4颗粒的XRD谱图对照，可以看出Fe3O4-SiO2-Ag磁性纳米颗粒仍具有Fe3O4的特征峰30.060°、35.417°、43.033°、53.406°、56.924°和62.492°，分别对应着标准Fe3O4的220、311、400、422、511和440面，说明Fe3O4纳米颗粒在硅胶包覆和镶嵌纳米银之后，其尖晶石的晶体结构没有改变；此外，还多出了面心立方结构的纳米银颗粒的特征峰38.175°、44.342°、64.438°和77.715°，分别对应着标准银的111、200、220和311面，表明在Fe3O4-SiO2纳米颗粒的表面镶嵌纳米银是成功的。
3.TEM照片
采用日本电子JEOL.JEM-200CX型透射电子显微镜(TEM)，加速电压160kV，对磁性纳米银颗粒的大小与形态进行分析，测定方法和参数设定见Yonghui Deng，et al，J.Am.Chem.Soc.，2008，130(1)，28-29。
Fe3O4-SiO2-Ag磁性纳米颗粒的TEM照片如图4所示。从图4可以看出，所制备的磁性纳米抗菌颗粒粒径在100nm左右，颗粒大小比较均匀，纳米银颗粒均匀镶嵌在Fe3O4-SiO2的颗粒表面，粒径约为10nm左右。
4.磁滞回线
采用振动样品磁强计(vibration sample magnetometer，Lake shore VSM 7300系列)测量了磁性纳米银抗菌颗粒的磁滞回归曲线，测定方法和参数设定见Yonghui Deng，et al，J.Am.Chem.Soc.，2008，130(1)，28-29。
磁性纳米银抗菌材料的磁滞回线如图5所示。从图5中可看出，所制备的磁性纳米银颗粒的饱和磁化强度为74.47emu/g，其磁化曲线基本无剩磁，表现出典型的超顺磁性。
实施例4：本发明磁性纳米银抗菌材料的抗菌性能测试
本实施例选择金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏杆菌作为革兰氏阳性和阴性细菌的代表，对实施例2中优化出的第三组磁性纳米银抗菌材料的抗菌性能进行了测试。
1.磁性纳米银颗粒对大肠埃希氏杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈试验
抑菌圈试验的操作步骤如下：用无菌镊子夹取灭菌的直径为10mm的圆形滤纸片，分别浸在浓度为1g/L，2g/L，4g/L，10g/L的磁性纳米银磁流体中充分浸泡，备用，另取灭菌滤纸片放入无菌水中作为空白。将牛肉膏蛋白胨固体琼脂培养基灭菌溶化后倒入灭菌培养皿中，待冷却凝固后，分别用移液管加入0.2mL浓度为1~2×108CFU/mL的供试菌悬液，然后用无菌涂布器涂布均匀，再用无菌镊子夹取浸有不同浓度磁性纳米银磁流体的滤纸片，贴在上述各种含菌平皿上(每只平皿内间隔一定的距离贴3片浸过相同浓度磁流体的滤纸片，并用浸有无菌水的滤纸片作对照)，将平皿置于37℃培养箱中培养24h，然后分别量出浸有不同浓度磁流体的滤纸片周围出现的抑菌圈直径，取平均值。磁性纳米银颗粒的抑菌效果如图6所示，试验结果如表4。
表4 浸有不同浓度磁流体的滤纸片的抑菌圈直径(mm)
| 磁流体浓度(g/L) | 1 | 2 | 4 | 10 |
| 抑菌圈直径(E.coli) | 16 | 18 | 20 | 21 |
| 抑菌圈直径(S.aureus) | 17 | 19 | 20 | 21 |
2.磁性纳米银颗粒的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)
采用二倍稀释法和平皿培养法分别测定了磁性纳米银抗菌剂对大肠埃希氏杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的最小抑菌浓度和最小杀菌浓度，具体实验过程如下；
(1)最小抑菌浓度：取12只已灭菌的试管，除第一管加入MH培养基1.8mL外，其它各管各加1mL MH培养基，然后向第一管加入10g/L的磁性纳米银磁流体0.2mL，混匀后吸取1.0mL加入第二管。同法稀释至第12管。从第12管取出1.0mL于一灭菌空试管作为空白对照。向上述13只试管中分别加入浓度为1×105CFU/mL的供试菌悬液0.1mL，摇匀后，置于37℃恒温生化培养箱中培养24h，然后用肉眼观察结果。浓度最小且明显不浑浊的试管所含抗菌剂的浓度即为该材料的最小抑菌浓度。
(2)最小杀菌浓度：依次取上述未见细菌生长的即不浑浊的各管培养物，各吸取0.1mL涂布于牛肉膏蛋白胨固体琼脂培养基表面。在37℃下培养24h，然后用肉眼观察结果。抗菌剂含量最小且菌落数少于3个的培养基平板所对应的抗菌剂的浓度即为该材料的最小杀菌浓度。试验结果如表5、表6所示。
表5 磁性纳米银颗粒的最小抑菌浓度试验结果
| 试管编号 | 抗菌剂浓度 | 现象(E.coli) | 现象(S.aureus) |
| 1 | 1000mg/L | 清澈 | 清澈 |
| 2 | 500.0mg/L | 清澈 | 清澈 |
| 3 | 250.0mg/L | 清澈 | 清澈 |
| 4 | 125.0mg/L | 清澈 | 清澈 |
| 5 | 62.50mg/L | 清澈 | 清澈 |
| 6 | 31.25mg/L | 清澈 | 清澈 |
| 7 | 15.63mg/L | 清澈 | 浑浊 |
| 8 | 7.813mg/L | 浑浊 | 浑浊 |
| 9 | 3.906mg/L | 浑浊 | 浑浊 |
| 10 | 1.953mg/L | 浑浊 | 浑浊 |
| 11 | 0.976mg/L | 浑浊 | 浑浊 |
| 12 | 0.4883mg/L | 浑浊 | 浑浊 |
| 13 | 0.2441mg/L | 浑浊 | 浑浊 |
由表5可知，磁性纳米银颗粒的对大肠埃希氏杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的最小抑菌浓度分别是15.625mg/L和31.25mg/L。
表6 磁性纳米银颗粒的最小杀菌浓度试验结果
| 磁流体浓度(mg/L) | 1000 | 500 | 250 | 125 | 62.5 | 31.25 | 15.625 |
| 菌落数(E.coli) | 0 | 2 | 16 | 55 | 134 | ＞300 | ＞300 |
| 菌落数(S.aureus) | 0 | 3 | 19 | 72 | 185 | ＞300 | - |
由表6可知，磁性纳米银颗粒的对大肠埃希氏杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的最小杀菌浓度均为500mg/L。
以上结果表明，该抗菌剂具有很强的抗菌能力，每升水中只需使用几十毫克抗菌剂，即可对常见的革兰氏阳性和阴性细菌产生显著的抑制作用；当抗菌剂含量达到500mg/L时，即可杀死绝大多数常见的细菌。
Claims (3)
1.一种磁性纳米银抗菌材料，其结构分为三部分：作为核心的Fe3O4磁性纳米颗粒，作为中间层的硅胶层和镶嵌于硅胶层上的纳米银颗粒，其中Fe、O、Si和Ag四种元素的质量百分比(％)为66.0∶19.2∶1.40∶13.4。
2.权利要求1中所述的磁性纳米银抗菌材料，对革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度和最小杀菌浓度分别为31.25mg/L和500mg/L。
3.权利要求1中所述的磁性纳米银抗菌材料，对革兰氏阴性的大肠埃希氏杆菌的最小抑菌浓度和最小杀菌浓度分别为15.625mg/L和500mg/L。
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