TW202033271A - 奈米銀粒子、多孔性材料組合物及其製備方法 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種奈米銀粒子、包含其的多孔性材料組合物及其製備方法。該奈米銀粒子的製備方法為：(a) 將含銀鹽類前驅物與保護劑混合形成第一混合液；(b) 將有機還原劑加入該第一混合液中形成第二混合液，該有機還原劑將該含銀鹽類前驅物還原成奈米銀粒子；及(c) 將鹼性劑加入含有該奈米銀粒子的第二混合液中。該多孔性材料組合物包含：多孔性材料及奈米銀粒子，該奈米銀粒子附著於該多孔性材料的外表面及內表面。透過如上所述之奈米銀粒子及包含其的多孔性材料組合物，可以解決使用者在使用含有習知奈米銀粒子的產品時可能危害其健康的問題。

Description

奈米銀粒子、多孔性材料組合物及其製備方法

本發明係關於一種奈米銀粒子、包含其的多孔性材料組合物及其製備方法，尤其是一種具有抑菌效果的奈米銀粒子。

金屬為常用的抗菌材料之一，例如：金(Au)、銀(Ag)、汞(Hg)、鉛(Pb)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)等。然而，汞和鉛會對人體健康產生危害，銅則會因氧化反應產生銅綠，銅綠也為一種有毒物質；鋅的抑菌效果較弱，上述金屬材料基於上述原因使其應用範圍受限；金則因其高昂的價格使得金在實際應用上因成本過高而讓應用效益較低。考量到前述金屬材料的應用限制，因此，目前銀為相較於其他金屬材料成為應用範圍較廣的金屬抗菌材料。

近年來的研究顯示，奈米級的銀粒子因其粒徑小，使其表面積增加，當銀粒子的表面積增加時將使得銀粒子的活性提高，因而極易釋放出活性銀離子，活性銀離子能夠吸引細菌體內酶蛋白上的硫氫基(-SH)並與硫氫基結合，使得含有硫氫基(-SH)的酵素失去活性，進而導致細菌凋零死亡。另一方面，帶正電荷的銀離子在接觸到帶負電荷的細菌後會相互吸附，藉此破壞細菌的細胞壁並進入細菌體內，干擾細菌的細胞生理運作，讓細菌無法代謝和繁殖，最終造成細菌凋零死亡。當細菌被銀離子殺死後，銀離子又可以從死亡細菌其破碎的細胞壁中游離出來，持續與其它活體細菌結合作用，故奈米銀粒子具有抗菌、滅菌、抑制黴菌生長的效果。

然而，目前奈米銀粒子的製備大多採化學合成方式製得，在奈米銀粒子的製備過程中會用到化學還原劑，化學還原劑除了對於環境會造成汙染，並且化學還原劑也會殘留在奈米銀粒子上。當將以化學合成方式製備的奈米銀粒子應用於會與人體接觸的殺菌產品或可抑菌產品時，可能也會讓殘留的化學還原劑與人體接觸，因此，使用者在使用含有習知奈米銀粒子的產品時可能危害其健康。

本發明之目的即針對上述問題，提供一種奈米銀粒子的製備方法，其包含下列步驟製備：(a) 將含銀鹽類前驅物與保護劑混合形成第一混合液，該保護劑用於穩定由該含銀鹽類前驅物所生成的奈米銀粒子的結構及粒徑大小；(b) 將有機還原劑加入該第一混合液中形成第二混合液，該有機還原劑將該含銀鹽類前驅物還原成奈米銀粒子；及(c) 將鹼性劑加入含有該奈米銀粒子的第二混合液中。

如上所述的製備方法，其中該第二混合液的pH值為8-12。

如上所述的製備方法，其中該含銀鹽類前驅物選自由硝酸銀、氯化銀、草酸銀及醋酸銀所組成之群。

如上所述的製備方法，其中該有機還原劑選自由葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、澱粉、兒茶素、抗壞血酸及沒食子酸所組成之群。

如上所述的製備方法，其中該有機還原劑的濃度為2~15 mM。

為達上述目的及其他目的，本發明提供一種以上述奈米銀粒子的製備方法所製得的奈米銀粒子。

為達上述目的及其他目的，本發明提供一種多孔性材料組合物，包含：多孔性材料；及奈米銀粒子，其附著於該多孔性材料的外表面及內表面；其中，該奈米銀粒子附著於該多孔性材料的外表面及內表面的附著面積與該多孔性材料組合物的表面積的比值為0.65~0.83。

如上所述的多孔性材料組合物，其中該多孔性材料選自由片狀無機黏土、多孔性炭材、多孔性金屬材及多孔性無機材料所組成之群。

為達上述目的及其他目的，本發明提供一種多孔性材料組合物的製備方法，其包含下列步驟：(a) 將含銀鹽類前驅物溶液、保護劑與多孔性材料混合反應形成第一反應物，該保護劑用於穩定由該含銀鹽類前驅物所生成的奈米銀粒子的結構及粒徑大小；(b) 使該含銀鹽類前驅物附著於該多孔性材料的外表面及內表面上；(c) 將有機還原劑加入該第一反應物中形成第二反應物，該有機還原劑將該含銀鹽類前驅物還原成奈米銀粒子；及(d) 將鹼性劑加入該第二反應物中。

如上所述的製備方法，其中該有機還原劑的濃度為2~15 mM。

藉由如上所述的奈米銀粒子、包含其的多孔性材料組合物及其製備方法，可以製備出不會殘留化學還原劑的奈米銀粒子及包含其的多孔性材料組合物，解決習知奈米銀粒子透過化學合成方式製備而得，讓使用者在使用含有習知奈米銀粒子的產品時可能危害其健康的問題。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：

奈米銀粒子製備方法： 如圖1所示，在本實施例中，奈米銀粒子的製備過程包含下列步驟。

步驟 (S1)：在避光環境下將體積為1ml且濃度為4 mg/ml的含銀鹽類前驅物硝酸銀(AgNO₃ )溶液與體積為1ml且濃度為20 mg/ml的聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone, PVP) 溶液加入至裝有18 ml純水溶液的血清瓶中形成第一混合液，並在血清瓶中放入磁石，磁石以600 rpm轉速進行攪拌約略10分鐘，直到該第一混合液均勻混合。在步驟 (S1)中，聚乙烯吡咯烷酮是作為保護劑，在本實施例中，保護劑是用於穩定奈米銀粒子的結構及維持奈米銀粒子的粒徑大小在特定範圍內。

步驟 (S2)：在避光環境下，將1 ml濃度為9.375 mM的沒食子酸溶液加入該第一混合液中形成第二混合液，磁石以600 rpm轉速進行攪拌約略5分鐘，使硝酸銀還原成奈米銀粒子。在步驟 (S2)中，沒食子酸是作為有機還原劑。

步驟 (S3)：將130 µl濃度為1 M的氫氧化鈉(NaOH)加入該第二混合液中，將該第二混合液的pH值調整至pH值11的鹼性狀態，以使聚乙烯吡咯烷酮可以穩定奈米銀粒子的結構。在步驟 (S3)中，氫氧化鈉是作為穩定奈米銀粒子結構與使奈米銀粒子分散性更佳的鹼性劑之用。

在本實施例的奈米銀粒子的製備過程中，所使用的含銀鹽類前驅物為硝酸銀，但在其他實施例中，含銀鹽類前驅物可以選自由硝酸銀(AgNO₃ )、氯化銀(AgCl)、草酸銀(Ag₂ C₂ O₄ )及醋酸銀(AgC₂ H₃ O₂ )所組成之群，或是其他含銀鹽類前驅物，而不以本實施例為限。

在本實施例的奈米銀粒子的製備過程中，為避免硝酸銀的分解故在避光環境下進行，但在其他實施例的製備過程中仍可以其他方式避免硝酸銀的分解，而不以本實施例為限。

在本實施例中所使用的保護劑為聚乙烯吡咯烷酮，但在其他實施例中，保護劑可以為天然膠體或合成膠體，例如，保護劑可以選自由明膠(Gelatin)、海藻酸鈉(Alginate)、洋菜膠(Agar)、幾丁聚醣(Chitosan)、卵磷脂(Lecithin)、透明質酸(Hyaluronic acid, HA)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)、聚丙烯醯胺(Polyacrylamide, PAM)、聚乙二醇(Polyethylene glycols, PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone，PVP) 所組成之群，或是其他可用於穩定奈米銀粒子的結構及奈米銀粒子的粒徑大小的成分，而不以本實施例為限。

在文獻(W. Phae-ngam et al. (2017). One-step green synthesis of chitosan-silver nanoparticles.Suan Sunandha Science and Technology Journal 10.14456/ssstj.2017.3)中有提到以幾丁聚醣作為保護劑；在文獻(K. Shameli et al. (2012). Synthesis and Characterization of Polyethylene Glycol Mediated silver Nanoparticles by the Green Method.Int J Mol Sci. 13(6): 6639–6650.)中有提到以聚乙二醇作為保護劑。

在本實施例中所使用的有機還原劑為沒食子酸，沒食子酸在體外對金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鮑曼不動桿菌、綠膿桿菌、大腸桿菌等細菌具有抑制作用。並且，沒食子酸的毒性對於纖維化細胞、癌細胞有較強反應，可以有效毒殺包括乳癌、血癌、胃癌及肺癌等多種癌細胞，而沒食子酸遇到正常的細胞，其毒性就會變的很弱。因此，本實施例中以沒食子酸還原的奈米銀粒子，可以透過其粒子表面上的沒食子酸進一步加強抑菌或殺菌效果。

但在其他實施例中，有機還原劑可以選自由葡萄糖(Glucose)、蔗糖(Sucrose)、麥芽糖(Maltose)、澱粉 (Starch)、兒茶素(Catechin)、抗壞血酸(Ascorbic acid)及沒食子酸(Gallic acid) 所組成之群，或是其他可用於還原含銀鹽類前驅物的有機還原劑，而不以本實施例為限。

在文獻(Y. Qin et al. (2010). Size control over spherical silver nanoparticles by ascorbic acid reduction.Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 372 172–176) 中有提到以抗壞血酸作為有機還原劑；在文獻(Yakout SM et al. (2015).  A novel green synthesis of silver nanoparticles using soluble starch and its antibacterial  activity.Int J Clin Exp Med. 2015; 8(3): 3538–3544.) 中有提到以澱粉作為有機還原劑。

在本實施例的步驟 (S1)中，含銀鹽類前驅物硝酸銀溶液與聚乙烯吡咯烷酮溶液的濃度僅為一示例，在其他實施例中，含銀鹽類前驅物硝酸銀溶液與聚乙烯吡咯烷酮溶液的濃度可視其他製備條件進行調整，並且該第一混合液的混合反應時間亦可視其他製備條件進行調整，皆不以本實施例為限。

在本實施例的步驟 (S2)中，9.375 mM的沒食子酸的濃度可調整為2~15 mM（例如2 mM、2 .5mM、3 mM、3.5 mM、4 mM、4.5 mM、5 mM、5.5 mM、6 mM、6.5 mM、7 mM、7.5 mM、8 mM、8.5 mM、9 mM、9.375 mM 、9.5 mM、10 mM、10.5 mM、11 mM、11.5 mM、12 mM、12.5 mM、13 mM、13.5 mM、14 mM、14.5 mM、15 mM）或是其他濃度範圍，沒食子酸的濃度可視加入的沒食子酸溶液體積及其他製備條件而調整，只要可使硝酸銀還原成奈米銀粒子即可，而不以本實施例為限。

在本實施例的步驟 (S3)中，該第二混合液的pH值調整至pH 11，但在其他實施例中，該第二混合液的pH值範圍可為pH 8-12，例如，pH 8、pH 8.5、pH 9、pH 9.5、pH 10 、pH 10.5、pH 11、pH 11.5、pH 12，以使保護劑可以穩定奈米銀粒子的結構。在本實施例的步驟 (S3)中所使用的鹼性劑也可以氫氧化鉀等其他鹼性溶液取代，並且在本實施例的步驟 (S3)中，鹼性劑的濃度和體積可視製備需求而調整，不以本實施例為限。

奈米銀粒子粒徑測定： 利用粒徑分析儀測定以本實施例中奈米銀粒子製備方法製得的奈米銀粒子粒徑大小。測定結果如圖2所示，該奈米銀粒子的粒徑大小介於10~100 nm之間。

奈米銀粒子波長及吸光值測定： 利用全波長螢光冷光酵素免疫分析儀(ELISA reader)對本實施例中的奈米銀粒子進行全波長掃描，測定該奈米銀粒子的波長及吸光值。測定結果如圖3所示，由檢測結果可以得知本實施例中的奈米銀粒子在波長400~410 nm有特定吸收光譜，400~410 nm為一般奈米銀粒子的正常波長範圍。

奈米銀粒子晶體結構分析： 利用X-光繞射儀(X-ray diffractometer, XRD)分析本實施例中的奈米銀粒子的晶體結構。首先準備分析用試片，試片準備方法為取適量烘乾的奈米銀粒子粉末黏著於1平方公分玻璃薄片上而製成試片。接著，將試片置於XRD機台中，量測35至80度的峰值分佈，並對照JCPDS（Joint Committee on Powder Diffraction Standard）卡確認所呈現的數值是否為銀(Ag)，X光光源為Cu-Kα輻射光源，波長為0.154 nm，工作電流及電壓分別為200 mA及50 kV。檢測結果如圖4所示， (111)、(200)、(220)、(311)晶體結構的入射角度2 Theta分別為38.23度、44.42度、64.59度、77.27度，上述2 Theta數值與一般奈米銀粒子的晶體結構所測得的2 Theta數值大致相符。

奈米銀粒子抑菌測試： 以大腸桿菌（Escherichia coli ,E. coli ）為菌源測試本實施例中的奈米銀粒子的抑菌效果。首先，先將大腸桿菌培養於LB培養基中，並用接種棒挑出單一菌落接種於裝有100 ml LB 液體培養基的錐形瓶中，接著將錐形瓶放入培養箱中，以恆溫37℃、轉速150 rpm培養10小時後，再將錐形瓶從培養箱中取出，從錐形瓶取出菌液，以分光光度計(UV-Vis)測量菌液在O.D₆₀₀ 的吸光值，所測得的數值為0.06。

接著，準備四根14 ml的無菌培養管，各培養管內倒入1ml前述對照組的大腸桿菌菌液，其中一根培養管內僅含有大腸桿菌菌液以作為對照組，其他三根培養管內分別加入1ml濃度為400 µg/ml(400 ppm)的奈米銀粒子溶液以作為實驗組，實驗組中的奈米銀粒子皆以本實施例中前述的奈米銀粒子製備方法所製得，三個實驗組樣本中的奈米銀粒子彼此之間差別在於奈米銀粒子製備過程中所使用的沒食子酸濃度，沒食子酸濃度分別為5 mM、9.375 mM及11 mM，三個實驗組樣本依據其中奈米銀粒子製備過程所使用的沒食子酸濃度5 mM、9.375 mM及11 mM，由濃度低到濃度高依序編號為實驗組1、實驗組2及實驗組3，再將實驗組1-3放入培養箱中以恆溫37℃、轉速150 rpm進行培養20小時，並且在實驗組1-3放入培養箱後第2、4、6、20小時的四個時間點，分別取其菌液以分光光度計(UV-Vis)在O.D₆₀₀ 條件下測定其吸光值變化。

本實施例的奈米銀粒子抑菌測試結果如圖5所示，對照組於第20小時的O.D₆₀₀ 吸光值為1.917，實驗組1-3於第20小時的O.D₆₀₀ 吸光值分別為0.446、0.249、0.819；由此可知透過沒食子酸製得的奈米銀粒子具有良好的抗菌效果，其中以濃度為9.375 mM的沒食子酸製得的奈米銀粒子其具有較佳的抗菌效果。亦即，本實施例的奈米銀粒子可具有抗菌、殺菌以及去除由微生物所產生的臭味的功能。此外，一般而言，奈米銀粒子也具有抑制黴菌的防霉效果。

奈米銀粒子細胞活性測試： 首先，準備12孔微量培養盤(Microplates)，先選擇培養盤中的三孔分別加入1 ml的皮膚纖維母細胞(NIH/3T3)的細胞液（以DMEM培養液進行培養）作為對照組樣本，並且再選擇培養盤中的另外三孔分別加入1 ml的 NIH/3T3細胞液以及濃度為1 µg/ml(1 ppm)的本實施例的奈米銀粒子作為實驗組樣本。然後將前述12孔微量培養盤放入環境為37℃、5% CO2的細胞培養箱中培養12小時，直到細胞貼附成長至每孔內含有五成細胞量(每孔約含有0.15×10⁶ )。12孔微量培養盤在細胞培養箱中培養12小時後，從細胞培養箱中取出，並且在含有對照組樣本及實驗組樣本的各孔中加入1.5ml濃度為0.5 mg/ml的四甲基偶氮唑鹽溶液(MTT, 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide)，加入前述MTT溶液的12孔微量培養盤放回到環境為37℃、5% CO2的細胞培養箱中培養3小時後再取出，並加入500 µl/well的99.5%二甲基亞碸(DMSO)到含有對照組樣本及實驗組樣本的各孔中，以溶解細胞毒性測試所生成之甲䐶(Formazan)結晶。最後，使用全波長螢光冷光酵素免疫分析儀(ELISA reader)針對對照組樣本及實驗組樣本進行掃描，於波長560 nm條件下偵測吸光值，以計算細胞活性。

實驗結果如圖6所示，實驗組樣本中的細胞活性可達100％以上，由上述奈米銀粒子細胞活性測試結果可推知，當本實施例的奈米銀粒子用於製作成殺菌用品或可抑菌用品時，在一般使用情況下不會對人體皮膚造成傷害。

多孔性材料組合物製備方法： 如圖7所示，在本實施例中，多孔性材料組合物的製備過程包含下列步驟。

步驟 (S11)：在避光環境下將體積為1ml且濃度為4 mg/ml的含銀鹽類前驅物硝酸銀溶液、0.15 g直徑為5 mm的雲母石與體積為1ml且濃度為20 mg/ml的聚乙烯吡咯烷酮溶液加入至裝有18 ml純水溶液的血清瓶中共同形成第一反應物，並在血清瓶中放入磁石，磁石以600 rpm轉速進行攪拌約略10分鐘，使硝酸銀溶液、雲母石及聚乙烯吡咯烷酮溶液彼此能夠充分反應。在步驟 (S11)中，聚乙烯吡咯烷酮是作為保護劑。雲母石為一種多孔性材料，在步驟 (S11)中是作為多孔性材料組合物的載體。

步驟 (S12)：在避光且保持恆溫溫度25℃的環境下，讓雲母石靜置浸泡於前述硝酸銀溶液及聚乙烯吡咯烷酮溶液的混合液中60分鐘，使硝酸銀附著於雲母石的外表面及形成孔洞的內表面上。

步驟 (S13)：在避光環境下，將1 ml濃度為9.375 mM的沒食子酸溶液加入該第一反應物中形成第二反應物，磁石以600 rpm轉速進行攪拌約略5分鐘，讓沒食子酸將硝酸銀還原成奈米銀粒子。在步驟 (S13)中，沒食子酸溶液是作為有機還原劑。

步驟 (S14)：將130 µl濃度為1 M的氫氧化鈉加入該第二反應物中，磁石以800 rpm轉速進行攪拌，將該第二反應物中的溶液pH值調整至pH值11的鹼性狀態，以使聚乙烯吡咯烷酮可以穩定奈米銀粒子的結構，並使奈米銀粒子固著於雲母石的外表面及形成孔洞的內表面上，如此一來，便可製得含有奈米銀粒子的多孔性材料組合物。本實施例的多孔性材料組合物中所含有的奈米銀粒子形成的過程，與前述奈米銀粒子製備方法中的奈米銀粒子形成的過程相同，因此，本實施例的多孔性材料組合物中也具有抗菌、殺菌、防霉及除臭的功能。此外，在步驟 (S14)中，氫氧化鈉是作為穩定奈米銀粒子結構的鹼性劑之用。

步驟 (S15)：將在步驟 (S14)中製得的多孔性材料組合物放入50 ml水中加熱至60℃持續10分鐘以去除雜質，接著從水中取出該多孔性材料組合物，再放入烘箱中以70℃的溫度烘乾來去除水分，該多孔性材料組合物烘1小時後取出冷卻。步驟 S15僅用於讓該多孔性材料組合物便於進行後續的加工製程，而非製備該多孔性材料組合物的必要步驟。

在上述的多孔性材料組合物製備方法中所用到的與形成奈米銀粒子有關的各項實驗材料及實驗條件，皆可參照前述的奈米銀粒子製備方法進行調整。

在上述多孔性材料組合物製備方法中所使用的多孔性材料為雲母石，但在其他實施例中，該多孔性材料亦可選自由片狀無機黏土、多孔性炭材、多孔性金屬材及多孔性無機材料所組成之群，片狀無機黏土可為陶瓷、蒙脫土(Montmorillonite)、雲母石(Mica stone)、高嶺土(Kaolinite)、滑石(soapstone)、凹凸棒土(Attapulgite)及層狀雙氫氧化物(LDH) 等；多孔性炭材可為椰殼活性碳(Active charcoal)、竹炭(Bamboo charcoal)、木炭(charcoal)、備長炭(Bincho Charcoal) 等；多孔性無機材料可為矽藻土(Diatomaceous Earth)、珪藻土(Algae)等；多孔性金屬材可為鈦材，該多孔性材料亦可選擇其他可供奈米銀粒子附著的多孔性材料，而不以本實施例為限。

多孔性材料組合物表面積分析： 在本實施例中，透過表面積及孔徑分析儀(Micromeritics ASAP 2020)來測量奈米銀粒子附著於多孔性材料的外表面及內表面的附著面積與多孔性材料組合物的表面積的比值。

表面積及孔徑分析儀的原理為利用氣體於固體表面的吸附特性，將待測固體樣品稱為吸附劑(adsorbent)，而氣體分子稱為吸附質(Adsorbate)，在一定的壓力下，吸附劑表面在低溫下會對吸附質進行可逆的物理吸附，當吸附達到平衡時，測量其平衡的吸附壓力和氣體吸附量，將結果利用 BET的公式(Brunauer-Emment-Teller)計算出樣品的表面積。

在此實驗中，首先，先準備一個0.25g的直徑為7mm的陶瓷圓球（陶瓷材料亦為一種多孔性材料）作為對照組待測樣品，再將對照組樣品放入試料管中，同時試料管內進行除氣(Degas)的動作，試料管以10℃/min的升溫速率加熱至300℃，並維持於300℃經過12小時，將對照組樣品中的水分及吸附於其中的雜質去除，以降低誤差。接著將試料管移往分析處，分析時將試料管浸漬於液氮中，並於試料管內填充定量的氮氣，進行不同相對壓力下的氮氣吸附量分析，所得分析結果經由BET方法(Brunauer-Emment -Teller)計算出對照組樣品的表面積。

接著，再將前述的陶瓷圓球以前述的多孔性材料組合物製備方法，製成含有奈米銀離子的多孔性材料組合物，以作為實驗組待測樣品，實驗組待測樣品依據前述對照組樣品的測試方法，取得實驗組樣品的表面積。

對照組樣品的表面積約為2.5~3 m² /g，實驗組樣品的表面積約為1.2~2 m² /g，由此可推知，奈米銀粒子附著於多孔性材料的外表面及內表面的附著面積與多孔性材料組合物的表面積的比值為：(對照組樣品的表面積-實驗組樣品的表面積/實驗組樣品的表面積)，由上述公式可以得到奈米銀粒子的附著面積與多孔性材料組合物的表面積的比值約為0.65~0.83。也就是說，透過本實施例的多孔性材料組合物製備方法所製得的多孔性材料組合物，其奈米銀粒子的附著面積與多孔性材料組合物的表面積的比值約為0.65~0.83。雖然，在上述表面積分析試驗中是以陶瓷圓球作為多孔性材料測試樣本，但以雲母石及其他多孔性材料透過本實施例的多孔性材料組合物製備方法所製得的多孔性材料組合物，其奈米銀粒子的附著面積與多孔性材料組合物的表面積的比值也在0.65~0.83的範圍內。

多孔性材料組合物吸附物質測試： 在本實施例中，透過感應耦合電漿原子發射光譜儀(ICP-OES)來檢測多孔性材料組合物可吸附之物質及吸附量。

首先，利用與前述多孔性材料組合物表面積分析方法中所提供之多孔性材料組合物製備方法，將五顆0.25g的直徑為7mm的陶瓷圓球製備為本實施例之含有奈米銀離子的多孔性材料組合物。接著，分別配製含有鉛(Pb)、銅(Cu)、汞(Hg)、鎘(Cd)、砷(As)金屬的五種溶液，上述金屬溶液的體積為50ml，上述金屬溶液中的金屬濃度皆為0.1 µg/ml(100 ppb)。再將上述五顆本實施例之含有奈米銀離子的多孔性材料組合物分別浸入上述五種金屬溶液中，並靜置經過30分鐘，此時，浸有多孔性材料組合物的上述金屬溶液的濃度下降至70~90 ppb。由上述實驗結果可以得知，以前述陶瓷圓球所製成之含有奈米銀離子的多孔性材料組合物可以吸附10~30 ppb含鉛、銅、汞、鎘、砷之物質。

上述金屬溶液的濃度係透過感應耦合電漿原子發射光譜儀(ICP-OES)（廠牌為Perkin Elmer；型號為Optima 7000 DV）計算分析而得，以感應耦合電漿原子發射光譜儀分析金屬溶液濃度的操作過程如下所示：待測定的溶液先以霧化系統或霧化器霧化，並在其中轉化為氣溶膠；接著將霧化的溶液（氣溶膠）送入感應耦合電漿原子發射光譜儀中，氣溶膠的一部分細微顆粒由氬氣載入電漿的環形中心，氣溶膠的另一部分較大顆粒則被排出；進入電漿的氣溶膠在高溫的作用下，會經過蒸發、乾燥、分解、原子化和電離的過程；前述原子化和電離過程中所產生的原子和離子被激發，並發射出各種特定波長的光；最後經光學系統讓特定波長的光照射到探測器上，產生電信號回傳到電腦中，電腦將前述電信號與標準電信號相比較，從而計算出溶液的濃度。

多孔性材料組合物抑菌效果測試： 首先，將大腸桿菌培養於LB培養基中，並用接種棒挑出單一菌落接種於裝有30 ml LB 液體培養基的錐形瓶中，接著將錐形瓶放入培養箱中，以恆溫37℃、轉速150 rpm培養10小時後，再將錐形瓶從培養箱中取出，從錐形瓶中取出大腸桿菌菌液，以分光光度計(UV-Vis)測量菌液在O.D₆₀₀ 的吸光值，所測得的數值為0.65。接著，從前述裝有30 ml LB 液體培養基的錐形瓶中取出200 µl大腸桿菌菌液並均勻塗抹於固態瓊脂上，再將0.15 g、直徑為5 mm的雲母石依據前述本實施例的多孔性材料組合物製備方法製成多孔性材料組合物A（多孔性材料組合物A其表面附著有100 ppm以本實施例的製備方法製成的奈米銀粒子），並將多孔性材料組合物A放置於塗佈有大腸桿菌菌液的固態瓊脂上以作為待測樣品，該待測樣品放入培養箱中在37℃環境下培養18小時後，開始觀察該待測樣品周圍的抑菌圈直徑(zone of inhibition)生成情形並測量抑菌圈直徑，抑制圈直徑愈大代表抑菌效果愈佳。

測試結果如圖8所示，在培養18小時後（圖8中第0天處）發現包含抑制圈直徑為11 mm；經培養14天後抑制圈直徑為10.5 mm，其結果顯示本實施例的多孔性材料組合物的抑菌效果佳且持久。

圖9示出取雲母石以本實施例的多孔性材料組合物製備方法所製成的多孔性材料組合物在電子顯微鏡下所觀測到的影像。圖10示出圖9中的多孔性材料組合物的能量色散X-射線光譜(Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy,  EDS)圖，在圖10中3keV位置有銀(Ag)的元素訊號產生，由此可進一步確知圖10中的多孔性材料組合物中有奈米銀粒子的存在。

圖11示出取鈦材以本實施例的多孔性材料組合物製備方法所製成的多孔性材料組合物在電子顯微鏡下所觀測到的影像。圖12示出圖11中的多孔性材料組合物的能量色散X-射線光譜圖，在圖12中3keV位置有銀的元素訊號產生，由此可進一步確知圖11中的多孔性材料組合物中有奈米銀粒子的存在。

圖13示出取多孔性碳材以本實施例的多孔性材料組合物製備方法所製成的多孔性材料組合物在電子顯微鏡下所觀測到的影像。圖14示出圖13中的多孔性材料組合物的能量色散X-射線光譜圖，在圖14中3keV位置有銀的元素訊號產生，由此可進一步確知圖13中的多孔性材料組合物中有奈米銀粒子的存在。

此外，本實施例的奈米銀粒子及多孔性材料組合物可以製作成各式產品，例如：濾材，以本實施例的奈米銀粒子及多孔性材料組合物所製成的產品不會有化學物質殘留且其製成產品廢棄後可回收再利用，符合綠色環保的要求。

上述由利用天然還原劑進行還原的製程所製得的奈米銀粒子及多孔性材料組合物，可以製備出不會殘留化學還原劑的奈米銀粒子及包含其的多孔性材料組合物，解決習知奈米銀粒子透過化學合成方式製備而得，讓使用者在使用含有習知奈米銀粒子的產品時可能危害其健康的問題。此外，本實施例中以沒食子酸還原的奈米銀粒子，可以透過其粒子表面上的沒食子酸進一步加強抑菌或殺菌效果。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

S1~S3:步驟 S11~S15:步驟

圖1為本發明實施例的奈米銀粒子製備流程圖。 圖2為本發明實施例的奈米銀粒子粒徑分佈圖。 圖3為本發明實施例的奈米銀粒子波長及吸光值分佈圖。 圖4為本發明實施例的奈米銀粒子晶體結構的入射角度分佈圖。 圖5為本發明實施例的奈米銀粒子抑菌效果示意圖。 圖6為本發明實施例的奈米銀粒子細胞活性測試結果圖。 圖7為本發明實施例的多孔性材料組合物製備流程圖。 圖8為本發明實施例的多孔性材料組合物抑菌效果測試結果圖。 圖9為本發明實施例的多孔性材料組合物的微觀示意圖。 圖10示出圖9中的多孔性材料組合物的能量色散X-射線光譜圖。 圖11為本發明實施例的另一多孔性材料組合物的微觀示意圖。 圖12示出圖11中的多孔性材料組合物的能量色散X-射線光譜圖。 圖13為本發明實施例的另一多孔性材料組合物的微觀示意圖。 圖14示出圖13中的多孔性材料組合物的能量色散X-射線光譜圖。

無

S1~S3:步驟

Claims (10)

1. 一種奈米銀粒子的製備方法，其包含下列步驟： (a) 將含銀鹽類前驅物與保護劑混合形成第一混合液，該保護劑用於穩定由該含銀鹽類前驅物所生成的奈米銀粒子的結構及粒徑大小； (b) 將有機還原劑加入該第一混合液中形成第二混合液，該有機還原劑將該含銀鹽類前驅物還原成奈米銀粒子；及 (c) 將鹼性劑加入含有該奈米銀粒子的第二混合液中。
2. 如請求項1所述的製備方法，其中該第二混合液的pH值為8-12。
3. 如請求項1所述的製備方法，其中該含銀鹽類前驅物選自由硝酸銀、氯化銀、草酸銀及醋酸銀所組成之群。
4. 如請求項1所述的製備方法，其中該有機還原劑選自由葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、澱粉、兒茶素、抗壞血酸及沒食子酸所組成之群。
5. 如請求項1所述的製備方法，其中該有機還原劑的濃度為2~15 mM。
6. 一種奈米銀粒子，係以如請求項1至5中任一項之製備方法所製得。
7. 一種多孔性材料組合物，包含： 多孔性材料；及 奈米銀粒子，其附著於該多孔性材料的外表面及內表面； 其中，該奈米銀粒子附著於該多孔性材料的外表面及內表面的附著面積與該多孔性材料組合物的表面積的比值為0.65~0.83。
8. 如請求項7所述的多孔性材料組合物，其中該多孔性材料選自由片狀無機黏土、多孔性炭材、多孔性金屬材及多孔性無機材料所組成之群。
9. 一種多孔性材料組合物的製備方法，其包含下列步驟： (a) 將含銀鹽類前驅物溶液、保護劑與多孔性材料混合反應形成第一反應物，該保護劑用於穩定由該含銀鹽類前驅物所生成的奈米銀粒子的結構及粒徑大小； (b) 使該含銀鹽類前驅物附著於該多孔性材料的外表面及內表面上； (c) 將有機還原劑加入該第一反應物中形成第二反應物，該有機還原劑將該含銀鹽類前驅物還原成奈米銀粒子；及 (d) 將鹼性劑加入該第二反應物中。
10. 如請求項9所述的製備方法，其中該有機還原劑的濃度為2~15 mM。

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