[发明专利]制备金属纳米颗粒的方法

说明书

发明领域

本发明涉及在细菌膜上制备胶体金属化合物。本发明也涉及通过生物过 程制备银或金纳米颗粒的方法。具体的，本发明涉及使用益生菌，如乳杆菌 (Lactobacillus)，在特定条件下产生金属纳米沉淀，尤其是银或金纳米颗粒以 提高其抗微生物效率。本发明还涉及一种包含载体的消毒产品，该载体是用含 有所述方法制备的胶体纳米银或纳米金的组合物浸渍的。

发明背景

在处理大量包含微生物的污染材料，如水，特别是家庭或工业循环水， 以及污水(如在食品加工业产生的污水)过程中需要有效的消毒过程，因为卫 生、操作或环境原因，这些污水在未处理前不能排放或重复利用。在处理 例如建筑物、设备、容器、空调系统的表面时也需要有效的消毒过程。与 环境相容的消毒过程主要基于活性氧化合物，如过氧化氢或季铵化合物单 体。

过氧化氢时一种具有杀菌特性的活性适当的温和抗菌剂。已知过氧化 氢浓度为25mg/l时能抑制一些细菌的生长，然而，即便是在更高浓度的过 氧化氢作用下，微生物计数的有效减少也需要数小时或者还需要紫外照射。 而产生紫外线需要昂贵的设备和大量的电消耗。因此当对大量污染材料如 水进行消毒时，例如污水处理厂处理污水并排放时，此类方法缺乏可行性 和/或不经济。因此，本领域已尝试不同方法以克服这些劣势。

本领域已知银离子或基于银的化合物对于微生物具有高度毒性，因而 对许多常见细菌种类包括大肠杆菌显示了强效抗菌作用。已显示银纳米颗 粒和高度分支的两亲大分子的杂交体具有有效的抗微生物表面涂层。发现 无毒的银元素水溶胶形式的银纳米颗粒的稳定水分散体对大肠杆菌具有强 杀菌作用，50μg/cm3浓度能100％抑制细菌生长。发现银纳米颗粒可蓄积 于细菌膜，以某种方式与细菌膜的某些结构元件发生作用，因此导致其结 构变化、降解，最终引起细胞死亡。报道称，由于膜中过量的羧基和其它 基团解离，在生物学pH值下细菌表面总体上带负电。已表明，因为包埋进 膜碳基质的银纳米颗粒在基质内的运动和摩擦使其表面带电，因此静电力 也许是纳米颗粒和细菌之间相互作用的原因。此外，银趋于具有更高的亲 和力，与细菌膜及DNA中含磷和硫的化合物反应。第三种可能的作用模式 是释放可能产生银纳米颗粒的杀菌效应的银离子。

已报道数种微生物，例如乳杆菌、真菌尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum) 能将Ag(I)生物吸附到其细胞表面，并通过还原酶作用或电子穿梭醌或两者 同时作用来还原成Ag(0)，从而对该离子进行解毒。

本领域已知一种包含大小范围1-100nm生物学稳定的银纳米颗粒，以 及含有所述生物学稳定的纳米颗粒且浓度为1-6ppm的载体的无细胞毒性 的抗微生物制剂。

也已知一种制备胶体银-生物分子复合物的方法，该方法包括：

-在单一溶液里提供生物分子、银盐和卤离子来源的混合物；以及

-以可见区波长的光照射该混合物，其中银盐和卤离子来源为水溶性 的；生物分子、银盐、卤离子来源的含量可使照射步骤得到胶体银-生物分 子复合物。

已公开一种制备纳米大小的胶体金属颗粒的方法，所述方法包括在 15-40℃的温度范围内用金属离子的溶液处理湿的真菌或真菌提取物2-120 小时，并分离生物物质以获取纳米尺寸的胶体金属颗粒。

常规制备银纳米颗粒的生产方法有很多劣势，如高生产成本、产生显 著比例的副产品或存在获取纳米颗粒浓度的上限。例如，后一种生产方法 需要很长的生产时间并利用有致病可能的真菌。因此本领域需要一种可靠、 廉价并减少或避免副产品产生的制备银纳米颗粒的方法。

已研究过，乳杆菌的Ag(I)生物吸附过程、该过程在pH范围2-6中的 pH依赖性、在温度范围10-60℃中的温度依赖性、以及乳杆菌将Ag⁺还原 为Ag⁰的机制。

本领域还已知一种通过生物还原制备银纳米颗粒的方法，即利用气单 胞菌(Aeromonas sp.)与银离子、氨及氢氧化钠混和，60℃反应数小时。

上述方法的缺陷是需要高温、酸性pH和/或长孵育时间，或由其产生 的银纳米颗粒的杀菌活性不足。

因此本领域需要通过不存在这些劣势的方法来制备银或金纳米颗粒。

本领域还需要简单、环境友好的、可重复的制备具有高抗微生物特性 的银或金纳米颗粒的方法。