760 Chinese Joumal ofM icpecology, Aug 2009, Vol 21 No 8 文章编号:1005-376X(2009)084076002 综述】 纳米抗菌材料抗病毒作用的研究进展 向冬喜,郑丛龙 (大连大学医学院辽宁省高校生物物理重点实验室,辽宁大连1162) 【关键词】纳米技术;纳米抗菌材料;抗病毒作用 【中图分类号】R454 【文献标识码 随着经济和科学技术的快速发展以及卫生条件的不断改的超过滤膜被注入纳米银后,能够有效地改良生物淤积现象 善,人们的健康水平有了很大提高。但由于病毒的进化和变和抗病毒1 异日益猖獗,人类的健康依然受到严重威胁。既往几种治疗 香港大学的LUT等在纳米银抗乙肝病毒复制的研究中 疑难病毒(如:HM、HBV、PM等)尚未攻破,新的病毒(如:应用了平均直径大约为10m和50m的单分散纳米银颗 SARS冠状病毒、禽流感病毒和甲型HINI流感病毒等)又冒粒,并以HφpAD38细胞株作为HBV的感染载体,在试管内观 现在人类面前,严重威胁着人类健康。变异病毒的出现,使得察这些纳米银颗粒的抗HBV作用。结果表明和空白对照组 病毒性疾病的的预防和治疗变得十分困难。因此,积极研制(HBV感染HpAD38细胞株)相比,实验组(10m和50mm 高效、特效的抗病毒药物和材料具有十分重要的意义。本文的单分散纳米银颗粒组)能够有效地减少细胞外乙型肝炎毒 就纳米抗菌材料的抗病毒研究进展进行了综述 DNA的形成抑制率大于50%。纳米银颗粒对减少HBV共 具有抗菌功能的纳米材料按抗菌机理可分为两类:一类 为银系纳米抗菌材料;另一类为To2光催化型纳米抗菌材毒RNA。由于病毒和直径为10m的银颗粒都在纳米级范 料。国内外学者对这些抗菌材料的抗菌作用研究较多,各围通过电子显微镜可以观察到纳米银可以直接对病毒产生 商家也生产出了相应的产品并逐渐市场化。这些抗菌材料纳作用 米化后,抗病毒的作用也凸显出优越性,因此逐渐成为人们关 国外学者研究发现:当 Hut/ccr5细胞被HN感染时,纳 注的焦点。 米银颗粒能够有效地抑制HN,呈现出对T细胞有强有力的 1纳米抗菌材料的抗病毒作用 保护作用。亦有相关报道纳米银材料可用于安全套或宫 当某种特定的材料被纳米化后,成为超微颗粒,其微粒大内节育器中,保护黏膜,抵抗细菌和病毒的入侵。郑丛龙等 小介于1~100m时,便拥有了宏观物质所没有的特性:如表在研究纳米银对新城疫病毒(NDV)的抑制作用'试验中,通 面效应小尺寸效应和宏观量子隧道效应,此外,它们还具有过血凝实验证实纳米银能够有效地抑制NDV在鸡胚中增 极大的比表面积(与粒子直径成反比),粒子尺寸越小,其表值。张若愚等人,应用纳米银和载纳米银硅藻土( Ag/Diat 面原子所占的百分比增加,成为具有高表面能的不稳定原子,cm复合材料)对禽流感病毒(AM)的杀灭研究实验中,经 这种结构给各种反应提供了众多的接触吸附位点和反应作用纳米银和载纳米银硅藻土材料处理前后得病毒悬液,血凝效 点,通过化学键很容易与外来原子相结合。纳米抗菌材料有 价和对鸡胚致死力有明显区别,证实此纳米银材料对禽流感 很强的吸附病毒的能力,与病毒之间相互产生的化学反应能病毒有较强的灭活作用B。 SIOZKOW SKA等对磺胺塞唑 力也快速增强 银的抗病毒作用进行了研究,磺胺塞唑银本身拥有很强的抗 域内具有广泛的应用前景。目前除了纳米银,其他纳米产品不同浓度该药物和病毒混合,在不同时段磺胺塞唑银均显示 还尚未达到普遍应用的医疗目的P.国内外研究人员将纳米出很强的抗1型和2型疱疹病毒感染的作用11。2005年,美 材料及技术与银的特性相结合,研制出纳米银材料应用于众国德克萨斯大学和墨西哥大学的研究人员首次发现纳米银颗 多领域,诸如:(1)可作为烧烫伤、烧伤植皮中的临床外用粒易于附着在人类免疫缺陷病毒(HM-)颗粒上,对HM-1具 药,(2)在妇科,国内开发出的妇女外科抗菌器,可有效抑制有明显的抑制作用。上述众多国内外的研究结果表明,银 引起阴道炎的多种衣原体和支原体;(3)在皮肤科,可用纳米系纳米抗菌材料的具有明显的抗病毒作用,未发现有明显的 银祛痘凝胶治疗寻常痤疮;(4)在口腔科应用纳米银可有效毒副作用。这些研究结果为研制安全有效的纳米银抗病毒药 抑制多种病原菌的生长。纳米银是一种新型纳米抗菌剂 物和材料提供了一定的理论基础和实验依据,为抗病毒预防 它的制备方法已经比较成熟。金属纳米材料中纳米银拥有和治疗提供了新的研究方法和策略。 广泛的应用前景而备受青睐。最近,有关纳米银在抗病毒作12纳米TO2光催化型抗菌剂的抗病毒作用纳米To2 用方面的文献己初出端倪, 是一种新型的无机抗菌材料,在纳米粉体材料中,其光催化性 学受桂芳等人运用血凝实验及观察CPE变化的方法研究了能最好,是当前最具潜力的一种光催化剂。在光照条件 12种纳米催化剂中经血凝试验筛选出29种对副流感病毒分解为02和日22从而发挥它的抗菌作用李内令 多种消杀型纳米催化剂(有多个系列,其中AB系列01-35为 下 产生羟基自由基(·OH)和原子氧(·O)。羟基自由 米银等加分子师)抗病毒的作用,结果表明:在所检测的有强氧化性能将各种有机物(包括有害微生物 疹病毒型的吸附灭活试验发现AB24的米银加等分子师)龚睿等人设计了在实验室检测TO2抗菌材料抗病毒功效的 性作用,是值得开发应用的纳米抗病毒材料 检测方法,他们采用乙型肝炎表面抗原HBsg破坏试验方 法,检测纳米TO2无机抗菌材料的抗病毒作用。实验结果表 为了有效地消除病毒,必须运用纳滤膜和反渗作用聚砜明纳米TO2在光照下有良好的杀灭HBV的效果,而且随着 紫外线强度的加强对HBV的杀灭率越来越高。这类产品在 【收稿日期】0090619 防止病毒性疾病传播方面也能发挥重大作用。徐丽丽等 【基金项目】家自然科学基金项目(30870681) 报道,内墙涂刷含有纳米To2光催化剂的抗菌涂料后,经室 【作者简介】冬喜(1983),男硕士研究生从事病毒感染的预防与内的弱光和太阳光作用后,纳米T02能发挥很好的杀菌消毒 治疗研究;matx18312@yahoocom.cn郑丛龙,通讯作作用l 者 Email acl hoa cam. 13纳米复合抗菌材料的抗病毒作用 201994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPnblls/ngHouse.alLrightsreservedhttp:/hnww.cnki.net
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 【收稿日期 】2009206209 【基金项目 】国家自然科学基金项目 (30870681) 【作者简介 】向冬喜 (19832) ,男 ,硕士研究生 ,从事病毒感染的预防与 治疗研究 ; Email: xdx8312@yahoo. com. cn;郑丛龙 ,通讯作 者 , Email: zcl9812@yahoo. com. cn 文章编号 : 10052376X (2009) 0820760202 【综 述 】 纳米抗菌材料抗病毒作用的研究进展 向冬喜 ,郑丛龙 (大连大学医学院 辽宁省高校生物物理重点实验室 ,辽宁 大连 116622) 【关键词 】 纳米技术 ;纳米抗菌材料 ;抗病毒作用 【中图分类号 】R454 【文献标识码 】A 随着经济和科学技术的快速发展以及卫生条件的不断改 善 ,人们的健康水平有了很大提高。但由于病毒的进化和变 异日益猖獗 ,人类的健康依然受到严重威胁。既往几种治疗 疑难病毒 (如 : H IV、HBV、P IV 等 )尚未攻破 ,新的病毒 (如 : SARS冠状病毒、禽流感病毒和甲型 H1N1流感病毒等 )又冒 现在人类面前 ,严重威胁着人类健康。变异病毒的出现 ,使得 病毒性疾病的的预防和治疗变得十分困难。因此 ,积极研制 高效、特效的抗病毒药物和材料具有十分重要的意义。本文 就纳米抗菌材料的抗病毒研究进展进行了综述。 具有抗菌功能的纳米材料按抗菌机理可分为两类 :一类 为银系纳米抗菌材料 ;另一类为 TiO2光催化型纳米抗菌材 料 [ 1 ]。国内外学者对这些抗菌材料的抗菌作用研究较多 ,各 商家也生产出了相应的产品并逐渐市场化。这些抗菌材料纳 米化后 ,抗病毒的作用也凸显出优越性 ,因此逐渐成为人们关 注的焦点。 1 纳米抗菌材料的抗病毒作用 当某种特定的材料被纳米化后 ,成为超微颗粒 ,其微粒大 小介于 1～100nm时 ,便拥有了宏观物质所没有的特性 :如表 面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应 ,此外 ,它们还具有 极大的比表面积 (与粒子直径成反比 ) ,粒子尺寸越小 ,其表 面原子所占的百分比增加 ,成为具有高表面能的不稳定原子 , 这种结构给各种反应提供了众多的接触吸附位点和反应作用 点 ,通过化学键很容易与外来原子相结合。纳米抗菌材料有 很强的吸附病毒的能力 ,与病毒之间相互产生的化学反应能 力也快速增强。 1. 1 银系纳米抗菌材料的抗病毒作用 纳米技术在医学领 域内具有广泛的应用前景。目前 ,除了纳米银 ,其他纳米产品 还尚未达到普遍应用的医疗目的 [ 2 ]。国内外研究人员将纳米 材料及技术与银的特性相结合 ,研制出纳米银材料应用于众 多领域 [ 3, 4 ] ,诸如 : (1)可作为烧烫伤、烧伤植皮中的临床外用 药 ; (2)在妇科 ,国内开发出的妇女外科抗菌器 ,可有效抑制 引起阴道炎的多种衣原体和支原体 ; (3)在皮肤科 ,可用纳米 银祛痘凝胶治疗寻常痤疮 ; (4)在口腔科 ,应用纳米银可有效 抑制多种病原菌的生长 [ 5 ]。纳米银是一种新型纳米抗菌剂 , 它的制备方法已经比较成熟。金属纳米材料中 ,纳米银拥有 广泛的应用前景而备受青睐。最近 ,有关纳米银在抗病毒作 用方面的文献已初出端倪。 桂芳等人运用血凝实验及观察 CPE变化的方法 ,研究了 多种消杀型纳米催化剂 (有多个系列 ,其中 AB系列 01235为 纳米银等加分子筛 )抗病毒的作用 ,结果表明 :在所检测的 112种纳米催化剂中 ,经血凝试验筛选出 29种对副流感病毒 ( P IV)具有强吸附力的纳米催化剂 ,再通过对腺病毒和人疱 疹病毒 Ⅰ型的吸附灭活试验 ,发现 AB24 (纳米银加等分子筛 ) 对病毒的吸附与灭活能力最强。并且该纳米材料对细胞无毒 性作用 ,是值得开发应用的纳米抗病毒材料 [ 6 ]。 为了有效地消除病毒 ,必须运用纳滤膜和反渗作用 ,聚砜 的超过滤膜被注入纳米银后 ,能够有效地改良生物淤积现象 和抗病毒 [ 7 ]。 香港大学的 LUT等在纳米银抗乙肝病毒复制的研究中 , 应用了平均直径大约为 10 nm 和 50 nm 的单分散纳米银颗 粒 ,并以 HepAD38细胞株作为 HBV的感染载体 ,在试管内观 察这些纳米银颗粒的抗 HBV作用。结果表明 :和空白对照组 (HBV感染 HepAD38细胞株 )相比 ,实验组 ( 10 nm和 50 nm 的单分散纳米银颗粒组 )能够有效地减少细胞外乙型肝炎毒 DNA的形成 ,抑制率大于 50℅。纳米银颗粒对减少 HBV共 价环状 DNA的总量有少许作用 ,但能够抑制细胞内乙型肝炎 毒 RNA。由于病毒和直径为 10 nm的银颗粒都在纳米级范 围 ,通过电子显微镜可以观察到纳米银可以直接对病毒产生 作用 [ 8 ]。 国外学者研究发现 :当 Hut/CCR5细胞被 H IV感染时 ,纳 米银颗粒能够有效地抑制 H IV,呈现出对 T细胞有强有力的 保护作用 [ 9 ]。亦有相关报道 ,纳米银材料可用于安全套或宫 内节育器中 ,保护黏膜 ,抵抗细菌和病毒的入侵 [ 5 ]。郑丛龙等 在研究“纳米银对新城疫病毒 (NDV)的抑制作用 ”试验中 ,通 过血凝实验证实纳米银能够有效地抑制 NDV 在鸡胚中增 值 [ 10 ]。张若愚等人 ,应用纳米银和载纳米银硅藻土 (Ag/D iat2 om ite复合材料 )对禽流感病毒 (A IV )的杀灭研究实验中 ,经 纳米银和载纳米银硅藻土材料处理前后得病毒悬液 ,血凝效 价和对鸡胚致死力有明显区别 ,证实此纳米银材料对禽流感 病毒有较强的灭活作用 [ 11, 12 ]。STOZKOW SKA等对磺胺塞唑 银的抗病毒作用进行了研究 ,磺胺塞唑银本身拥有很强的抗 菌作用 ,同时也表现出很强的抗病毒作用。在组织培养中将 不同浓度该药物和病毒混合 ,在不同时段 ,磺胺塞唑银均显示 出很强的抗 1型和 2型疱疹病毒感染的作用 [ 13 ]。2005年 ,美 国德克萨斯大学和墨西哥大学的研究人员首次发现纳米银颗 粒易于附着在人类免疫缺陷病毒 (H IV21)颗粒上 ,对 H IV21具 有明显的抑制作用 [ 14 ]。上述众多国内外的研究结果表明 ,银 系纳米抗菌材料的具有明显的抗病毒作用 ,未发现有明显的 毒副作用。这些研究结果为研制安全有效的纳米银抗病毒药 物和材料提供了一定的理论基础和实验依据 ,为抗病毒预防 和治疗提供了新的研究方法和策略。 1. 2 纳米 TiO2光催化型抗菌剂的抗病毒作用 纳米 TiO2 是一种新型的无机抗菌材料 ,在纳米粉体材料中 ,其光催化性 能最好 ,是当前最具潜力的一种光催化剂 [ 15 ]。在光照条件 下 ,产生羟基自由基 (·OH)和原子氧 ( ·O)。羟基自由基具 有强氧化性 ,能将各种有机物 (包括有害微生物体内的 )氧化 分解为 CO2和 H2O2,从而发挥它的抗菌作用 [ 16 ]。 目前对于纳米抗菌复合材料抗病毒的报道较少。喻菡、 龚睿等人设计了在实验室检测 TiO2抗菌材料抗病毒功效的 检测方法 ,他们采用乙型肝炎表面抗原 HBsAg破坏试验方 法 ,检测纳米 TiO2无机抗菌材料的抗病毒作用。实验结果表 明 ,纳米 TiO2在光照下有良好的杀灭 HBV的效果 ,而且随着 紫外线强度的加强对 HBV的杀灭率越来越高。这类产品在 防止病毒性疾病传播方面也能发挥重大作用 [ 17 ]。徐丽丽等 报道 ,内墙涂刷含有纳米 TiO2光催化剂的抗菌涂料后 ,经室 内的弱光和太阳光作用后 ,纳米 TiO2能发挥很好的杀菌消毒 作用 [ 18 ]。 1. 3 纳米复合抗菌材料的抗病毒作用 760 Chinese Journal ofM icroecology,Aug12009,Vol121 No18
中国微生态学杂志2009年8月第21卷第8期 61 131纳米二氧化钛载银抗菌剂的抗病毒作用纳米To2 lication[J ] Toxicol Lett, 2008, 176(1): 1-1 是目前最有效、使用最广泛的光催化剂之一19。但由于其产B3张文钲银的杀菌功能[J]金属世界,2002,3:201 生作用主要由对紫外光的吸收引起,对太阳能的利用率比 [4胀张文钲,王广文.纳米银抗菌材料研发现状[J]化工新型材料 低,催化效果也不太理想,且在空气中易氧化、吸湿。当纳米 2003,31(2):4244 氧化钛载银后,能够弥补双方各自抗菌有弊端的不足:一方[5正冬梅莫遗盛,江晓筠等纳米银临床应用研究进展[J]中国 药房,2007,18(5):386-387 面,金属银的沉积可以改善纳米TO由于电子和空穴复合速(6J桂芳张卓然,郑丛龙等消杀型纳米催化剂抗病毒作用的研究 度过快的缺点,提高其抗菌效应21;另一方面,纳米银能够 通过库伦力更加更好地强烈吸附于菌体通过酶化反应使蛋7 ZODROW K, BRUNETL, MAHENDRA S, et al Polysulfone ultrafiltra- 白质凝固,从而破坏细胞合成酶的活性,使细胞丧失分裂增殖 on membranes mp regnated with silver nanoparticles show mp roved 的能力而死亡2。由此可见纳米二氧化钛载银抗菌剂的特 biofouling resistance and virus removal[J] Water Res, 2009, 43(3) 性都优于各自的抗菌作用,此类复合材料在抗病毒作用方面 715-723 可能具有更好的效果,需要进一步的深入研究 [8 LUTL, SUN R W, CHEN R, et al Silver nanoparticles inhibit hepar sB virus replicaton[J]. Antivir Ther, 2008, 13(2): 253-262 合物一般作为填充料,大量混合用于涂料或油漆产品中。经[91sNRW, CHEN R. CHUNGN F, et al Silver nanoparticles fabricated 纳米化后,氧化锌显现出良好的抗病毒特性。周希萌、张桂贤 等人采用血凝实验对甲、乙、丙、丁四种纳米氧化锌晶须ZOw cells[J]. Chem Commun(Camb), 2005, 28(40): 5059-5061. 复合抗菌材料的抗新城疫病毒效果进行了初步研究。结果表 [10踯丛龙,景立新,周广通,等纳米银对新城疫病毒的抑制作用 J]中国家禽,2007,29(17):4142 明:四种纳米氧化锌晶须ZOw都具有良好的抗菌性能,并具 [l张若愚,夏雪山,胡亮,等.Ag/Dame复合材料及其对禽流感 有较好的的抗病毒作用,其中丙药物的效果最好。100ppm 病毒的杀灭研究[J]贵金属,2004,25(2):28-3 的丙药物体外对新城疫病毒病毒具有较好的抑制作用,随着[12肿金栋,夏雪山,张若愚,等,纳米银材料抗菌效果研究及其安全 作用时间延长,抑制作用不断增强。1000pm的丙药物比 性初步评价[J]昆明理工大学学报(理工版),2005,30(5) 100pm对病毒的抑制效果更好。1000pm的丙药物可使病 毒的凝集价低于27,抑制效果显著。实验结果表明纳米氧化[13 SIOZKOW SKA W, WROCZYNSKA- PALKA M Std ies on the antiv 锌晶须ZOw在抗新城疫病毒病毒方面具有良好的应用 ral activity of silver sulfathiazOle [J] Med Dosw M kobol, 1999, 51(1 价值21 2):167-174 2纳米抗菌材料的抗病毒机制 [14 JELECH KGUERRA J L, BURT J L, MORONES J R, et al hteracton 目前的研究结果提示纳米抗菌材料的抗病毒机制可能与 of silver nanoparticles with HN-1[J]. Nanob technology, 2005, 3: 6 如下三个方面有关:(1)纳米材料对病毒的机械性吸 15胀金花,褚道葆纳米TO2的性能与应用研究[J」资源开发与 市场,2008,24(1):4749 定作用,纳米超微颗粒表面覆盖一层5~10m厚的聚合物 [16李蓓,赵铱民,杨聚才,等.比较纳米载银抗菌剂与纳米二氧化钛 可以固定大量的蛋白质和酶,尤其是多糖类,从而阻止病毒与 抗菌剂抗白色念珠菌性能的实验研究[J临床口腔医学杂志 宿主细胞的吸附,显示较强的抗病毒活性24231;同时由于纳 2008,24(2):70-72 米材料颗粒的胶体稳定性和强吸附性,使病毒失去生存条件17喻菡,龚睿龚镇奎二氧化钛无机抗菌材料抗病毒效果的检测 而死亡127。(2)作为病毒感染的一个关键步骤,阻止病毒 方法研究[J]公共卫生与预防医学,2007,18(3):20-22 进入宿主细胞是一个新的抗病毒治疗药物靶点。抑制病毒与 [18除丽丽,綦晓峰陈玉清.纳米二氧化钛抗菌材料的研究与应用 受体结合或直接与病毒本身结合,可以防止病毒对宿主细胞 进展[J山东陶瓷,2007,30(5):26-29 的感染。某些小分子可以结合病毒表面蛋白保守的空间结构19陶振华,赵华张海丽等纳米二氧化钛载银无机抗菌剂的研究 从而抑制病毒与受体相互作用,纳米材料可以阻止病毒入胞 进展[J化工中间体,2007(4):2225 [20 LEE H J, YEO S Y. Antibacterial effect of nano-sized silver colloidal 对病毒进行直接灭活作用,有可能与其杀灭细菌类似,比如 luton on textile fabrics [J]. J Mater Sci, 2003, 38: 2199-2204. 通过纳米银颗粒与病毒体表面蛋白质的SH相结合,形成 [21垶辛柏福,于海涛.AgTO2性能的影响[C]2002年全国光催化学 SAg复合物,从而使酶蛋白失活,使病毒失去感染性国。(3) 术会议论文集:238-239 纳米银等纳米材料能与病毒核酸结合,改变病毒DNA或RNA[22晋明,魏丽乔许并社纳米To2Ag复合材料抗菌机理及其在 结构,影响病毒DNA或RNA的复制,使病毒失去活性o 聚乙烯基体中分散性能的研究[J].合成纤维,2003,(5):22-24 纳米抗菌材料的抗病毒机制还有待进一步深入研究 [23调希萌张桂贤,艾鑫,等纳米氧化锌晶须ZOw抗菌与抗病毒 3展望 效果的初步研究[J上海畜牧兽医通讯,2006,2:16-17 综上所述,纳米抗菌材料在抗病毒方面的研究已经取得 [24 MAAMDER S, GHOSAL P K, PUJOL C A, et al Isolaton, chem ical 了较好结果,这些研究结果为临床预防、治疗病毒性感染和寻 investigaton and antiviral activity of polysaccharides fiom gracilari 找新的抗病毒药物提供了有益的启示。纳米银等纳米抗菌材 corticata( Gracilariaceae, Rhodophyta)[J] hntemat J B obg MacID molec,2002,(9):8795 料的低毒性及非选择性抑制多种病毒的特点,对流感[25 MATSUH RO B, CONTEA H, DAMONTE EB, et al Structural anah 病毒、SARS冠状病毒、禽流感病毒和人类免疫缺陷病毒等感 ysis and antiviral activity of a sulfated galactan from the red seaweed 染的预防和治疗具有重要的意义。根据纳米银等纳米抗菌材 Schizymena binder( Gigartinales, Rhodophyta)[J). Carbohydr Res, 料的理化特性和抑制病毒的特点纳米银等纳米抗菌材料极 2005,340(15):23922402 有可能成为多种黏膜感染病毒的“克星”。纳米银等纳米抗菌26H建敏纳米技术在生物医学中的应用[第三军医大学学报, 材料广谱抗病毒的作用机制的深入,将为研制安全有效、黏膜 2000,22(3):299-300 局部使用的广谱抗病毒的纳米抗病毒药物和材料提供理论基27喽忠义,成国祥纳米生物技术[M北京:化学工业出版社, 础和实验依据,为人类呼吸道和泌尿生殖道病毒感染的广谱 预防和治疗提供新的方法和策略。相信在不久的将来,纳米28桂芳,张卓然,郑丛龙等消杀型纳米催化剂抗病毒作用的研究 抗菌药物和材料预防和治疗病毒感染性疾病将在临床得到广129 KIH DA N, SA KODA Y,EOM, et al Co-infectin of s taphylocoo 泛应用 ureus or Haem ophihs parugallinanm exacerbates H9N2 influenza A 【参考文献】 irus infectin in chickens [J]. Arch Viol, 2004, 149(11 赵婷,戴红,许伟,等纳米抗菌材料及其在制革领域的应用[J 2095-2104 中国皮革,2005,34(17):31-35 [30 DEML NGR H, DeSANTIL Efiects of silver on wound management [2 ] CHEN X, SCHLUESENER H J Nanosilver. a nanop oduct in med cine [J Wounds, 2001, 13(1 suppl A): 1-15. 2 01994-2010 China cademic Journal Electronic Publishing House. dll rights reserved. htp: /wns cnki, ner
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 1. 3. 1 纳米二氧化钛载银抗菌剂的抗病毒作用 纳米 TiO2 是目前最有效、使用最广泛的光催化剂之一 [ 19 ]。但由于其产 生作用主要由对紫外光的吸收引起 ,对太阳能的利用率比较 低 ,催化效果也不太理想 ,且在空气中易氧化、吸湿。当纳米 二氧化钛载银后 ,能够弥补双方各自抗菌有弊端的不足 :一方 面 ,金属银的沉积可以改善纳米 TiO2由于电子和空穴复合速 度过快的缺点 ,提高其抗菌效应 [ 20, 21 ] ;另一方面 ,纳米银能够 通过库伦力更加更好地强烈吸附于菌体 ,通过酶化反应使蛋 白质凝固 ,从而破坏细胞合成酶的活性 ,使细胞丧失分裂增殖 的能力而死亡 [ 22 ]。由此可见 ,纳米二氧化钛载银抗菌剂的特 性都优于各自的抗菌作用 ,此类复合材料在抗病毒作用方面 可能具有更好的效果 ,需要进一步的深入研究。 1. 3. 2 纳米氧化锌抗菌剂的抗病毒作用 氧化锌等无机化 合物一般作为填充料 ,大量混合用于涂料或油漆产品中。经 纳米化后 ,氧化锌显现出良好的抗病毒特性。周希萌、张桂贤 等人采用血凝实验对甲、乙、丙、丁四种纳米氧化锌晶须 ZnOw 复合抗菌材料的抗新城疫病毒效果进行了初步研究。结果表 明 :四种纳米氧化锌晶须 ZnOw都具有良好的抗菌性能 ,并具 有较好的的抗病毒作用 ,其中丙药物的效果最好。100 ppm 的丙药物体外对新城疫病毒病毒具有较好的抑制作用 ,随着 作用时间延长 ,抑制作用不断增强。1000 ppm 的丙药物比 100 ppm对病毒的抑制效果更好。1000 ppm的丙药物可使病 毒的凝集价低于 27,抑制效果显著。实验结果表明纳米氧化 锌晶须 ZnOw 在抗新城疫病毒病毒方面具有良好的应用 价值 [ 23 ]。 2 纳米抗菌材料的抗病毒机制 目前的研究结果提示纳米抗菌材料的抗病毒机制可能与 如下三个方面有关 : ( 1)纳米材料对病毒的机械性吸附和固 定作用 ,纳米超微颗粒表面覆盖一层 5～10 nm厚的聚合物 , 可以固定大量的蛋白质和酶 ,尤其是多糖类 ,从而阻止病毒与 宿主细胞的吸附 ,显示较强的抗病毒活性 [ 24, 25 ] ;同时由于纳 米材料颗粒的胶体稳定性和强吸附性 ,使病毒失去生存条件 而死亡 [ 26, 27 ]。 (2)作为病毒感染的一个关键步骤 ,阻止病毒 进入宿主细胞是一个新的抗病毒治疗药物靶点。抑制病毒与 受体结合或直接与病毒本身结合 ,可以防止病毒对宿主细胞 的感染。某些小分子可以结合病毒表面蛋白保守的空间结构 从而抑制病毒与受体相互作用 ,纳米材料可以阻止病毒入胞 , 对病毒进行直接灭活作用 ,有可能与其杀灭细菌类似 ,比如 , 通过纳米银颗粒与病毒体表面蛋白质的 2SH 相结合 ,形成 2 SAg复合物 ,从而使酶蛋白失活 ,使病毒失去感染性 [ 28 ]。 (3) 纳米银等纳米材料能与病毒核酸结合 ,改变病毒 DNA或 RNA 结构 ,影响病毒 DNA 或 RNA 的复制 ,使病毒失去活性 [ 10 ]。 纳米抗菌材料的抗病毒机制还有待进一步深入研究。 3 展望 综上所述 ,纳米抗菌材料在抗病毒方面的研究已经取得 了较好结果 ,这些研究结果为临床预防、治疗病毒性感染和寻 找新的抗病毒药物提供了有益的启示。纳米银等纳米抗菌材 料的低毒性 [ 13, 29, 30 ]及非选择性抑制多种病毒的特点 ,对流感 病毒、SARS冠状病毒、禽流感病毒和人类免疫缺陷病毒等感 染的预防和治疗具有重要的意义。根据纳米银等纳米抗菌材 料的理化特性和抑制病毒的特点 ,纳米银等纳米抗菌材料极 有可能成为多种黏膜感染病毒的“克星 ”。纳米银等纳米抗菌 材料广谱抗病毒的作用机制的深入 ,将为研制安全有效、黏膜 局部使用的广谱抗病毒的纳米抗病毒药物和材料提供理论基 础和实验依据 ,为人类呼吸道和泌尿生殖道病毒感染的广谱 预防和治疗提供新的方法和策略。相信在不久的将来 ,纳米 抗菌药物和材料预防和治疗病毒感染性疾病将在临床得到广 泛应用。 【参考文献 】 [ 1 ]赵婷 ,戴红 ,许伟 ,等. 纳米抗菌材料及其在制革领域的应用 [ J ]. 中国皮 革 , 2005, 34 (17) : 31235. [ 2 ]CHEN X, SCHLUESENER H J. Nanosilver: a nanop roduct in medicine app lication[J ]. Toxicol Lett, 2008, 176 (1) : 1212. [ 3 ]张文钲. 银的杀菌功能 [J ]. 金属世界 , 2002, 3: 201. [ 4 ]张文钲 ,王广文. 纳米银抗菌材料研发现状 [J ]. 化工新型材料 , 2003, 31 (2) : 42244. [ 5 ]王冬梅 ,莫遗盛 ,江晓筠 ,等. 纳米银临床应用研究进展 [ J ]. 中国 药房 , 2007, 18 (5) : 3862387. [ 6 ]桂芳 ,张卓然 ,郑丛龙 ,等. 消杀型纳米催化剂抗病毒作用的研究 [J ]. 中国病毒学 , 2005, 20 (1) : 70274. [ 7 ] ZODROW K,BRUNETL,MAHENDRA S, et al. Polysulfone ultrafiltra2 tion membranes imp regnated with silver nanoparticles show imp roved biofouling resistance and virus removal[J ]. Water Res, 2009, 43 ( 3) : 7152723. [ 8 ]LUT L, SUN R W , CHEN R, et al. Silver nanopaarticles inhibit hepati2 tis B virus rep lication[J ]. Antivir Ther, 2008, 13 (2) : 2532262. [ 9 ] SUN R W , CHEN R, CHUNG N P, et al. Silver nanoparticles fabricated in Hepes buffer exhibit cytop rotective activities toward H IV21 infected cells[J ]. Chem Commun (Camb) , 2005, 28 (40) : 505925061. [ 10 ]郑丛龙 ,景立新 ,周广通 ,等. 纳米银对新城疫病毒的抑制作用 [J ]. 中国家禽 , 2007, 29 (17) : 41242. [ 11 ]张若愚 ,夏雪山 ,胡亮 ,等. Ag/D iatomite复合材料及其对禽流感 病毒的杀灭研究 [J ]. 贵金属 , 2004, 25 (2) : 28232. [ 12 ]钟金栋 ,夏雪山 ,张若愚 ,等. 纳米银材料抗菌效果研究及其安全 性初步评价 [ J ]. 昆明理工大学学报 (理工版 ) , 2005, 30 ( 5 ) : 91293. [ 13 ] STOZKOWSKA W ,WROCZYNSKA2PALKA M. Studies on the antivi2 ral activity of silver sulfathiazole[J ]. Med DoswM ikrobiol, 1999, 51 (12 2) : 1672174. [ 14 ] ELECH IGUERRA J L, BURT J L,MORONES J R, et al. Interaction of silver nanoparticles with H IV21 [J ]. Nanobiotechnology, 2005, 3: 6. [ 15 ]张金花 ,褚道葆. 纳米 TiO2的性能与应用研究 [ J ]. 资源开发与 市场 , 2008, 24 (1) : 47249. [ 16 ]李 蓓 ,赵铱民 ,杨聚才 ,等. 比较纳米载银抗菌剂与纳米二氧化钛 抗菌剂抗白色念珠菌性能的实验研究 [ J ]. 临床口腔医学杂志 , 2008, 24 (2) : 70272. [ 17 ]喻菡 ,龚睿 ,龚镇奎. 二氧化钛无机抗菌材料抗病毒效果的检测 方法研究 [J ]. 公共卫生与预防医学 , 2007, 18 (3) : 20222. [ 18 ]徐丽丽 ,綦晓峰 ,陈玉清. 纳米二氧化钛抗菌材料的研究与应用 进展 [J ]. 山东陶瓷 , 2007, 30 (5) : 26229. [ 19 ]陶振华 ,赵华 ,张海丽 ,等. 纳米二氧化钛载银无机抗菌剂的研究 进展 [J ]. 化工中间体 , 2007 (4) : 22225. [ 20 ]LEE H J, YEO S Y. Antibacterial effect of nano2sized silver colloidal solution on textile fabrics [J ]. J Mater Sci, 2003, 38: 219922204. [ 21 ]辛柏福 ,于海涛. Ag2TiO2性能的影响 [ C ]. 2002年全国光催化学 术会议论文集 : 2382239. [ 22 ]戴晋明 ,魏丽乔 ,许并社. 纳米 TiO22Ag复合材料抗菌机理及其在 聚乙烯基体中分散性能的研究 [J ]. 合成纤维 , 2003, (5) : 22224. [ 23 ]周希萌 ,张桂贤 ,艾鑫 ,等. 纳米氧化锌晶须 ZnOw抗菌与抗病毒 效果的初步研究 [J ]. 上海畜牧兽医通讯 , 2006, 2: 16217. [ 24 ]MAZUMDER S, GHOSAL P K, PUJOL C A, et al. Isolation, chemical investigation and antiviral activity of polysaccharides from Gracilaria corticata ( Gracilariaceae, Rhodophyta ) [ J ]. Internat J Biolog Macro2 molec, 2002, (9) : 87295. [ 25 ]MATSUH IRO B, CONTE A F, DAMONTE E B, et al. Structural anal2 ysis and antiviral activity of a sulfated galactan from the red seaweed Schizymenia binderi ( Gigartinales, Rhodophyta) [ J ]. Carbohydr Res, 2005, 340 (15) : 239222402. [ 26 ]任建敏. 纳米技术在生物医学中的应用 [J ]. 第三军医大学学报 , 2000, 22 (3) : 2992300. [ 27 ]姜忠义 ,成国祥. 纳米生物技术 [M ]. 北京 :化学工业出版社 , 2003: 22. [ 28 ]桂芳 ,张卓然 ,郑丛龙 ,等. 消杀型纳米催化剂抗病毒作用的研究 [J ]. 中国病毒学 , 2005, 20 (1) : 70274. [ 29 ] KISH IOA N, SAKODA Y, ETOM, et al. Co2infection of S taphylococcus aureus or Haem ophilus paragallinarum exacerbates H9N2 influenza A virus infection in chickens [ J ]. A rch V irol, 2004, 149 ( 11 ) : 209522104. [ 30 ]DEML ING R H, DeSANTI L. Effects of silver on wound management [J ]. Wounds, 2001, 13 (1 supp l A) : 1215. 中国微生态学杂志 2009年 8月第 21卷第 8期 761