奈米技術:處理後的銀離子表面急劇增大,表面結構發生變化,殺菌能力可提高200倍左右,奈米銀的滅菌原理是當帶正電荷的奈米銀顆粒接觸到帶負電荷的微生物細胞後,會相互吸附,經有效地擊穿細胞壁與細胞膜,使微生物細胞蛋白質變性,無法呼吸,代謝和繁殖,直至死亡,達到滅菌的效果,奈米銀抗菌劑在水中呈中性,能耐酸,耐鹽和弱鹼,對熱和光穩定性好,同時奈米銀抗菌成分並未做任何消耗,仍保持原有的抗菌能力,因此它的抗菌能力可長期有效。

抗菌產品:近年來為了追求更安全衛生的環境,生活中的許多用品在設計時都把自潔抗菌等功能列入考量。抗菌劑的使用必須考慮安全性與環境保護,許多抗菌劑已經使用了很長的時間,也發揮了抗菌的功效,但由於它們會持續釋放出毒性物質污染環境,這類的抗菌劑已逐漸被禁止使用,取而代之的是金屬銀的奈米粒子。

銀離子對於細菌的毒性及生物體的刺激性已是大家習知的事實,一般認為銀離子會使 DNA 失去複製蛋白質的能力,而且銀離子也會與蛋白質上的某些官能基形成鍵結,因而使蛋白質受損。奈米銀的抗菌效果又是如何達成的呢?它的抗菌機制為何?學者傾向的解釋是金屬粒子表面有一層氧化物,氧化銀在水中會水解成銀離子與氫氧根離子,其中溶出的微量銀離子便是造成抗菌效果的根源。

2004 年 Sondi 等人曾使用自行合成的奈米銀粒子做為抗菌劑,測試它對大腸桿菌的抗菌效果。研究結果顯示與奈米銀接觸的大腸桿菌,細胞壁上產生了許多小孔洞,奈米銀粒子則累積在細胞壁上。細胞壁形成孔洞之後會使得細胞壁的透過度顯著增加,最後造成細胞的死亡。

抗菌纖維:每天穿在身上的貼身衣物,醫療用的床單被套、止血紗布等,都有抗菌的需求,利用奈米銀抗菌技術可達到抑制有害病菌滋生的效果。從最常見的天然棉纖維到聚酯、尼龍等人造纖維,許多研究者用各種方法把奈米銀微粒散布到這些纖維上,希望能製作出具有抗菌效果又耐水洗的纖維材料。

把奈米銀微粒均勻地散布到纖維上,主要有兩種方式。最常見的是在布料染整時以奈米銀懸浮液為染料,先把清潔的布料放入奈米銀懸浮液中浸漬,再加壓使懸浮液均勻吸收到纖維內,並壓除過多的液體,最後再控制乾燥過程把奈米銀微粒固定在布料纖維上。

另一種處理方式是直接在纖維表面上還原出奈米銀微粒。2003 年 Yuranova 等人曾使用電漿及紫外光對人造纖維進行表面改質,再把纖維浸漬在硝酸銀水溶液中,使銀離子與纖維表面上的官能基螯合後,加入還原劑使銀離子還原成金屬粒子,並且直接連結在纖維表面上。

抗菌骨骼癒合劑:應用於人體內的修補材料、治療藥劑最好都能具有抗菌功能,以避免治療環境中的細菌對組織造成感染。2004年Alt等人曾把奈米銀微粒混入骨骼癒合劑中,發現利用奈米銀做為抑制細菌滋生的抗菌劑中,可避免組織感染。

此外也藉由體外的毒性實驗,探討添加奈米銀的骨骼癒合劑對於成骨細胞生長的影響,以及對於成骨細胞的毒性。實驗結果顯示添加銀離子的骨骼癒合劑,對於多種細菌具有顯著的殺滅效果,然而銀離子對於活體細胞的刺激性卻限制了它在臨床上使用的可行性。不過若改用奈米銀粒子,不但仍具有抑制細菌繁殖的效果,它對於成骨細胞的生物毒性也遠低於銀離子。

奈米銀應用的未來

把銀奈米化後所得到的大表面積,會使銀的功能大幅增加,同時也因新功能的出現,連帶開發出許多奈米銀的新應用。例如均勻分散在溶液中的高濃度奈米銀膠體,可以利用噴墨技術製作導電線路,應用於電子工業中,取代步驟繁瑣且消耗許多化學材料的上光阻、曝光、顯影、蝕刻等製程。

此外,因為銀墨水容易塗布,所以也可利用銀微粒對遠紅外線有效反射的特性製作銀薄膜,使奈米銀粒具有做為隱身材料的潛力。不過來自奈米銀的抗菌效用,大概是目前最容易實現的應用領域,不少民生商品業已推出,希望藉由持續的研究,奈米銀可以為人們做出更大的貢獻。

資料來源:

《科學發展》200612月,408期,32 ~ 39(pdf)

文章標籤
創作者介紹

奈米銀絲-銀離子活性抑菌包

佑原科技有限公司 發表在 痞客邦 PIXNET 留言(0) 人氣()