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