 Hans Journa l of Nanotechnology纳米技术, 2011, 1, 17-21 http://dx.doi.org/10.12677/nat.2011.11004 Published Online May 2011 (http://www.hanspub.org/journal/nat/) Copyright © 2011 Hanspub NAT The Study on the Preparation and Anti-Bacteria Functions for Nano-AgI, Nano-CuI and Nano-Ag Particles Hongtao Li1*, Lina Li2, 3, Long Wang1 1The School of Chemistry and Life Science, Changchun University of Technology, Jilin 2The College of Chemistry, Jilin University, Jilin; 3The College of Life Science, Jilin University, Jilin Email: liht@mail.ccut.edu.cn Received: Mar.13rd, 2011; revised: Apr.13rd, 2011; accepted: Apr.15th, 2011. Abstract: Using organic solvent in weak polarity as the medium for reaction, we can directly get Nano-Ag, Nano-AgI and Nano-CuI particles. It turns out that those three types of Nano materials have restrain the growth of gram negative bacterium, for instance Escherichia coli, and gram positive bacterium, for instance Staphylococcus aurous, and the ability strengthens with the consistency, when testing the influence of them in the method of filter paper. And these three kinds of Nano materials both have anti-bacteria functions when tested the ability against Escherichia coli and Staphylococcus aurous in planting colony-counting methods. And the ability to restrain gram positive bacterium (Staphylococcus aureus) are as follows: Nano-Ag > Nano-AgI > Nano-CuI; and the ability to restrain gram negative bacterium (Escherichia coli) are as follows: Nano-Ag ≥ Nano-AgI > Nano-CuI. Keywords: Nano-Particles; AgI; CuI; Ag; Anti-Bacteria Functions 纳米碘化银、纳米碘化亚铜及纳米银的制备及 抗菌性能研究 李宏涛 1*，李莉娜 2, 3，王 龙1 １长春工业大学化学与生命科学学院，吉林；2吉林大学化学学院，吉林；3吉林大学生命科学学院，吉林 Email: liht@mail.ccut.edu.cn 收稿日期：2011年3月13 日；修回日期：2011 年4月13 日；录用日期：2011 年4月15日 摘 要：采用弱极性有机溶剂作为反应介质，在有机相中直接制备纳米银、碘化银、碘化亚铜粒子。 用滤纸片法分别测定银、碘化银、碘化亚铜三种纳米材料对细菌生长的影响，结果表明三种纳米材料 对革兰氏阴性细菌——大肠杆菌和革兰氏阳性细菌——金黄色葡萄球菌均有抑制作用，并且其抑菌能 力随着浓度的加大而增强。用平板菌落计数法对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑制效果进行了测定， 结果表明这三种纳米材料均有较强的抑菌效果，对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）的抑菌能力为： nano-Ag > nano-AgI > nano-CuI；对革兰氏阴性菌（大肠杆菌）的抑菌能力为：nano-Ag ≥ nano-AgI > nano-CuI。 关键词：纳米粒子；碘化银；碘化亚铜；银；抑菌性能 1. 引言 纳米粒子因此具有量子尺寸效应、表面效应、小 体积效应、宏观量子隧道效应等本体材料所不具备的 特性，因而对其开发利用，是制备具有特殊功能的新 型材料的良好途径，特别是生物材料领域[1-2]。  李宏涛等 纳米碘化银、纳米碘化亚铜及纳米银的制备及抗菌性能研究 18 | 有关银的抗菌机理[3-5]，一般认为是因为高氧化态 的银的还原电势高，足以使周围空间产生原子氧，原 子氧具有强氧化性可以灭菌；银离子缓释后与带负电 荷的蛋白质结合，使其变性沉淀；银离子可以强烈地 吸引细菌体中蛋白酶上的巯基(-SH)，并迅速与其结合 在一起，使蛋白酶丧失活性，导致细菌死亡。由于纳 米粒子的表面效应，纳米银粒子的抗菌性能远远大于 传统的银离子抗菌剂，其抗菌能力是相应微米银粒子 如硝酸银和磺胺嘧啶银的 200 倍以上。 由于纳米银粒子的制备方法较多[6-7]，不同的制备 方法必然影响纳米粒子抗菌性能，研究用非水体系法 制备的碘化银纳米粒子、银纳米粒子、碘化亚铜纳米 粒子的抗菌性能具有很大的意义。 2. 纳米碘化银、碘化亚铜、银粒子的制备 分别配制浓度为0.009 mol/l 的硝酸银、碘化钾的 乙醇溶液，在 40˚C的反应温度下进行缓慢、均匀地 混合，将反应后的溶液进行固液分离，洗涤后在 11 0˚C 下进行干燥，即得到纳米碘化银产品。 采用反应温度为40˚C；光照时间 2 mins；乳化剂 OP(辛基苯酚聚氧乙烯醚)的用量为1.0 ml/L；米吐尔 用量为 0.2904 × 10–3 mol/L；对苯二酚用量为0.2724 mol / L ；照度为 15.52lx 的条件下将硝酸银与碘化钾浓 度比为 2:1 的乙醇溶液进行均匀混合，光照后通过固 液分离、洗涤后在 11 0˚C下进行干燥，即得到纳米银 产品。 配制浓度为 0.008 mol·l–1 的碘化钾乙醇溶液及浓 度为 0.0008 mol·l–1 的硫酸铜乙醇溶液，在反应温度为 291.15 K的条件下以 2.3 ml·min–1 的加入速度进行混 合，将反应后的溶液进行固液分离，洗涤后在110˚C 下进行干燥，即得到纳米碘化亚铜产品。 3. 纳米碘化银、碘化亚铜、银粒子的表征 将产品采用日本电子株式会社产的 JEM-2000EX 型透射电子显微镜中进行观察，得纳米碘化银、纳米 银、纳米碘化亚铜的透射电镜照片如图 1、2、3所示。 对所制备的纳米银用英国 OXFORD 产的ISIS-30 0型能谱仪进行纯度分析，结果如图 4所示。 将产品用日本理学产D/MAX2000/PC X射线衍 射仪进行分析，结果如图 5、6、7所示。 Figure 1 . TEM of the nano-AgI particles 图1. 纳米碘化银的透射电子显微镜照片 Figure 2. TEM of Nano-Ag perti cles 图2. 纳米银的透射电子显微镜照片 Figure 3. TEM of nano-CuI particles 图3. 纳米 CuI 的透射电镜照片 Copyright © 2011 Hanspub NAT  李宏涛等 纳米碘化银、纳米碘化亚铜及纳米银的制备及抗菌性能研究19 | Figure 4 . The EDX Photograph of Nanlsilver Particles 图4. 纳米银粒子的能谱图 Figure 5 . The X-ray diffraction pattern of nano -AgI particles 图5. 纳米碘化银粒子的XRD 谱图 Figure 6 . The X-ray diffraction patterns of N a n o -Ag Particles 图6. 银纳米粒子的XRD 谱图 Figure 7 . The X-ray diffraction pattern of nano -CuI 图7. 纳米 CuI 粒子的 XRD 谱图 图4表明除银的强峰外，还含有金(Au)峰，少量 的氧峰，并未见到其他峰出现，其中的金峰来自用作 衬底的金，其中的氧峰可能来自空气。由此我们可知， 纳米银产品的纯度达到 98％以上且不含碳氢类化合 物。 4. 纳米碘化银、碘化亚铜、银粒子的抗菌性 能研究 a. 滤纸片法测定纳米材料的抑菌作用 (1) 活化菌种：将待测菌株接种于固体斜面培养 基37℃、12 ～16 小时培养使其处于对数生长期。用无 菌水稀释成菌悬液。 (2) 将已灭菌并冷至50℃左右的牛肉膏蛋白胨琼 脂培养基倒入无菌平皿中，水平放置待凝固。 (3) 用无菌吸管吸取 80 uL菌液加入到上述平板 中，用无菌三角涂布棒涂布均匀。 (4) 将已涂布好的平板底皿分成 4份，除留出一 份为对照外，其余每份内标明一种纳米材料的一种浓 度。 (5) 用无菌镊子将已灭菌的直径 8 mm的小圆滤 纸片浸入不同浓度的纳米材料悬浊液中浸湿。 无菌操作将滤纸片贴在平板相应区域，对照为浸 有无菌水的滤纸片。 (6) 将上述贴好滤纸片的含菌平板倒置防于37℃ 温箱中，培养18小时后取出检查抑菌圈大小。 b. 平板菌落计数法测定纳米材料抑菌率 (1) 取不同浓度的纳米材料悬浊液 40 ul分别涂布 于上述平板培养基上。待水分渗干时使用。 Copyright © 2011 Hanspub NAT  李宏涛等 纳米碘化银、纳米碘化亚铜及纳米银的制备及抗菌性能研究 20 | (2) 从上述菌悬液中吸取 0.5 ml稀释于4.5 ml的 无菌水中，依次类推，稀释至 10～5，将所得菌悬液 涂布于平板上，37℃培养18小时。对照为不加纳米材 料的加菌平板培养基。 对所有平板进行计数，得出抑菌率。 滤纸片法抑菌实验的结果如表1、2、3、4、5、6 所示。 平板菌落计数法金黄色葡萄球菌抑菌实验的结果 如表 7、8、9所示。 平板菌落计数法大肠杆菌的抑菌实验的结果如表 10、11、12 所示。 Table 1. The diameter of inhibition zone of different nano-AgI concentrations to the staphylococcus aureus 表1. 不同纳米碘化银浓度对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径的影响 AgI 含量/wt% 0 0.1 0.2 0.55 抑菌圈直径/mm 0 12 20 22 Table 2. The diameter of inhibition zone of different nano-AgI concentrations to the Escherichia coli 表2. 不同纳米碘化银浓度对大肠杆菌抑菌圈直径的影响 AgI 含量/wt% 0 1 2 5 抑菌圈直径/mm 0 10 12 12 Table 3. The diameter of inhibition zone of different nano-CuI concentrations to the staphylococcus aureus 表3. 不同纳米碘化亚铜浓度对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径的影响 CuI 含量/wt% 0 1 2 5 抑菌圈直径/mm 0 9 10 11 Table 4. The diameter of inhibition zone of different nano-CuI concentrations to the Escherichia coli 表4. 不同纳米碘化亚铜浓度对大肠杆菌抑菌圈直径的影响 CuI 含量/wt% 0 1 2 5 抑菌圈直径/mm 0 8.5 9 12 Table 5. The diameter of inhibition zone of different nano-Ag concentrations to the staphylococcus aureus 表5. 不同纳米银浓度对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径的影响 Ag 含量/wt% 0 0.1 0.2 0.5 抑菌圈直径/mm 0 10 12 16 Table 6. The diameter of inhibition zone of different nano-Ag concentrations to the Escherichia coli 表6. 不同纳米银浓度对大肠杆菌抑菌圈直径的影响 Ag 含量/wt% 0 0.1 0.2 0.5 抑菌圈直径/mm 0 10 11 15 Table 7. The inhibition yield of different nano-AgI concentrations to the staphylococcus aureus 表7. 不同纳米碘化银浓度对金黄色葡萄球菌的抑菌率 AgI 含量/wt% 0 0.1 0.2 0.5 菌落数/个 2700 1300 74 0 抑菌率/% 0 51.85 97.26 100 Table 8. The inhibition yield of different nano-CuI concentrations to the staphylococcus aureus 表8. 不同纳米碘化亚铜浓度对金黄色葡萄球菌的抑菌率 CuI 含量 / wt% 0 0.1 0.2 0.5 菌落数 / 个 2700 578 304 0 抑菌率 / % 0 78.59 88.74 100 Table 9. The inhibition yield of different nano-Ag concentrations to the staphylococcus aureus 表9. 不同纳米银浓度对金黄色葡萄球菌的抑菌率 Ag 含量/wt% 0 0.1 0.2 0.5 菌落数/个 2700 1 0 0 抑菌率/% 0 99.96 100 100 Table 10. The inhibition of different nano-AgI concentrations to the Escherichia coli 表10. 不同纳米碘化银浓度对大肠杆菌的抑菌率 AgI 含量/wt% 0 0.1 0.2 0.5 菌落数/个 384 6 0 0 抑菌率/% 0 98.43 100 100 Table 11. The inhibition of different nano-CuI concentrations to the Escherichia coli 表11. 不同纳米碘化亚铜浓度对大肠杆菌的抑菌率 CuI 含量/wt% 0 0.1 0.2 0.5 菌落数/个 384 318 97 70 抑菌率/% 0 17.18 74.74 81.77 Table 12. The inhibition yield of different nano-Ag concentrations to the Escherichia coli 表12. 不同纳米银浓度对大肠杆菌的抑菌率 Ag 含量/wt% 0 0.1 0.2 0.5 菌落数/个 384 6 0 0 抑菌率/% 0 98.43 100 100 5. 结果与讨论 抑菌圈法实验结果表明这几种纳米材料均对金黄 色葡萄球菌及大肠杆菌生长都有较大影响，其中，纳 米碘化银对金黄色葡萄球菌影响最大，纳米银次之， 纳米碘化亚铜最小；纳米银对大肠杆菌影响最大，纳 米碘化银次之，纳米碘化亚铜最小。平板菌落计数法 Copyright © 2011 Hanspub NAT  李宏涛等 | 纳米碘化银、纳米碘化亚铜及纳米银的制备及抗菌性能研究 Copyright © 2011 Hanspub NAT 21 表明这三种纳米材料均有较强的抑菌效果，其中对金 黄色葡萄球菌的抑菌效果纳米Ag 较强，纳米碘化银 次之，纳米碘化亚铜最小；对大肠杆菌的抑菌效果纳 米银和纳米碘化银的抑菌能力较强且持平，纳米碘化 亚铜最小。尤其对金黄色葡萄球菌以纳米银的抑菌作 用最为明显，属完全抑制，微量的纳米银及纳米碘化 银对大肠杆菌的抑制率也在98%以上，属基本上完全 抑制。 由实验结果可得出总体评价为： 对革兰氏阳性菌的抑菌能力为：Nano-Ag > Na- no-AgI > Nano-CuI。 对革兰氏阴性菌的抑菌能力为：Nano-Ag ≈ Nano-AgI > Nano-CuI。 参考文献 (References) [1] 阮建明, 邹俭鹏, 黄伯云. 生物材料学[M]. 北京: 科学出版 社, 2004: 370-373. [2] 张阳德, 纳米生物分析化学与分子生物学[M]. 北京: 北京化 学工业出版社, 2005: 174-178. 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