在基于黏土礦物制備的新型殺菌材料中，黏土礦物本身主要作為負(fù)載殺菌物質(zhì)（例如金屬、金屬氧化物、有機(jī)物）的載體，自身的殺菌能力還是有限。多種手段制備改性黏土礦物、黏土礦物與其他材料制成的復(fù)合物可作為新型的殺菌材料，對(duì)多種細(xì)菌產(chǎn)生殺菌作用。
黏土礦物可通過(guò)多種改性方式（包括熱改性、酸改性、金屬或金屬氧化物的無(wú)機(jī)改性、有機(jī)改性與復(fù)合改性等）增強(qiáng)殺菌能力，經(jīng)改性后的黏土礦物比表面積增大、礦物孔隙度與分散性提高，材料整體的熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度得到提升。用于改性與制備殺菌材料的黏土礦物主要為蒙脫石、高嶺石、埃洛石、蛭石，其中蒙脫石以突出的陽(yáng)離子交換能力、極大的層間域、比表面積與強(qiáng)吸附能力而被廣泛使用。
可將毒性金屬離子、金屬氧化物插入黏土礦物層間或吸附其表面制備成復(fù)合殺菌材料。研究中所使用的金屬離子主要有鋅、銅、銀（其中銀廣泛使用），金屬氧化物包括氧化鈦、氧化鋅、氧化銅、氧化亞鐵等。黏土礦物與金屬或金屬氧化物主要通過(guò)層間陽(yáng)離子交換或礦物表面吸附完成改性，該類(lèi)復(fù)合殺菌材料的殺菌機(jī)理與金屬對(duì)細(xì)胞的毒性或產(chǎn)生的自由基相關(guān)。
Giraldo等對(duì)黏土礦物內(nèi)插入Ag的方式與種類(lèi)進(jìn)行綜述。加載Ag的方式主要包括紫外照射，多種化合物作為還原劑的插層技術(shù)，結(jié)合微波、高溫煅燒、還原劑等離子交換反應(yīng)。Ag+在插入層間后可通過(guò)多種還原劑如NaBH4、水合肼等被還原為單質(zhì)Ag，并于層間形成銀納米顆粒。
Malachová等研究了Ag、Cu和Zn制備的改性蒙脫石（MMT）對(duì)大腸桿菌的殺菌能力，不同金屬改性蒙脫石中，Ag-MMT對(duì)大腸桿菌的殺菌活性最高，Cu-MMT次之，Zn-MMT殺菌活性最低，這與溶解態(tài)金屬離子的殺菌能力相一致，表明抗菌作用是通過(guò)黏土礦物釋放的金屬離子與細(xì)菌的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
類(lèi)似地，Hundáková等研究Ag+、Cu2+蒙脫石與蛭石對(duì)大腸桿菌的殺菌作用，Cu2+處理后的礦物相比Ag+處理后殺菌能力更強(qiáng)，隨著Ag+濃度的升高，礦物殺菌能力得到增強(qiáng)。
Magaña等通過(guò)高溫煅燒、研磨、Ag+離子交換得到加載銀離子的改性蒙脫石，對(duì)大腸桿菌表現(xiàn)出較強(qiáng)的殺菌效果，并證明了殺菌活性與改性蒙脫石釋放出的Ag+直接相關(guān)。研究認(rèn)為Ag+的殺菌機(jī)理涉及到Ag+穿過(guò)細(xì)胞膜，通過(guò)硫醇中硫基（-SH）與Ag+的相互作用在半胱氨酸分子和Ag+之間形成復(fù)合物，進(jìn)而導(dǎo)致蛋白質(zhì)失活、細(xì)胞失活與死亡。另有研究表明，吸附了Ag+的磷酸、羧基和羥基等官能團(tuán)通過(guò)引起細(xì)胞壁表面脂蛋白的失活來(lái)抑制細(xì)胞的正常代謝。
加載金屬離子的黏土礦物具有緩慢釋放金屬、延長(zhǎng)殺菌時(shí)間、提高殺菌材料穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，金屬的緩慢釋放與黏土礦物表面羥基與金屬間的鍵合能力相關(guān)。黏土礦物增大的比表面積與孔隙度有助于分散納米金屬顆粒，提高納米金屬與細(xì)菌接觸的效率，提高殺菌效果。但考慮到納米金屬顆粒的毒性，在具體應(yīng)用時(shí)需要考慮其生物毒性。Daniel等的研究評(píng)估了合成的納米零價(jià)銀顆粒對(duì)瑞士小鼠的毒性，結(jié)果顯示負(fù)載零價(jià)納米銀的蒙脫石沒(méi)有對(duì)小鼠表現(xiàn)出神經(jīng)毒性。但由于金屬離子在黏土礦物中緩慢的釋放，隨時(shí)間的增加金屬可能不斷在體內(nèi)累積并表現(xiàn)出毒性。
資料來(lái)源：《郭東毅,夏慶銀,董海良,等.殺菌黏土礦物的研究進(jìn)展與前景展望[J].地學(xué)前緣:2021》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
