一种电解制备低浓度纳米银抗菌喷雾剂的方法
阅读说明：本技术 一种电解制备低浓度纳米银抗菌喷雾剂的方法 (Method for preparing low-concentration nano-silver antibacterial spray through electrolysis ) 是由 田军 于 2020-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种电解制备低浓度纳米银抗菌喷雾剂的方法,包括以下步骤：将含有稳定剂的流动相反应水溶液持续不断注入至电解银反应装置；进行低电流密度条件下缓慢流动电解,间隔交换依次电解银反应装置的电流方向,获得具有纳米银的纳米银水溶液,不达到浓度的溶液直至老化结束后,纳米银水溶液分装避光保存,增强其稳定性,得到低浓度纳米银抗菌喷雾剂。通过本发明提供的方法改变电解电压及电流、流动相通过速率和搅拌速率,可获得不同粒径大小、表面电荷的纳米银的纳米银水溶液作为抗菌喷雾剂,采用柠檬酸钠作为稳定剂以及使用纯银电极,避免使用硝酸银作为起始原料制备纳米银水溶液,可以更好提高纳米银水溶液的生物兼容性。(The invention provides a method for preparing a low-concentration nano-silver antibacterial spray by electrolysis, which comprises the following steps: continuously injecting a flowing phase reaction aqueous solution containing a stabilizer into an electrolytic silver reaction device; and (3) carrying out slow flowing electrolysis under the condition of low current density, and exchanging the current directions of the successive silver electrolysis reaction devices at intervals to obtain a nano silver aqueous solution with nano silver, wherein the nano silver aqueous solution is subpackaged and stored in a dark place until the aging is finished, so that the stability of the nano silver aqueous solution is enhanced, and the low-concentration nano silver antibacterial spray is obtained. By changing the electrolytic voltage and current, the flow rate of the mobile phase and the stirring rate, the method can obtain nano-silver aqueous solutions of nano-silver with different particle sizes and surface charges as an antibacterial spray, adopts sodium citrate as a stabilizer and a pure silver electrode, avoids using silver nitrate as an initial raw material to prepare the nano-silver aqueous solution, and can better improve the biocompatibility of the nano-silver aqueous solution.)
技术领域
本发明属于贵金属纳米材料水溶液电解制备方法技术领域，具体涉及一种电解制备低浓度纳米银抗菌喷雾剂的方法。
背景技术
有记载以来，自罗马时代人类就注意到银器的除菌特性且无消毒副产物，并逐渐将其与陶瓷过滤器结合应用于饮用水系统，使得银在除菌领域的应用开发得到了长足的发展。
荷兰国家公共卫生与环境研究所Robert E.Geertsma研究团队综述了纳米银对革兰氏阴性菌(不动杆菌、大肠埃希菌、假单胞菌、沙门氏菌和弧菌)和革兰氏阳性菌(芽孢杆菌、梭菌、肠球菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌、链球菌)具有一系列广谱抗菌性(“Wijnhoven,S.W.P.,et al.,Nano-silver–a review of available data andknowledge gaps in human and environmental risk assessment.Nanotoxicology,2009.3(2):109-138.”)。
意大利那不勒斯第二大学实验医学系Massimiliano Galdiero研究团队也研究证明了纳米银对多种病毒具有抗性，包括人类免疫缺陷病毒、乙型肝炎病毒、单纯疱疹病毒、呼吸道合胞病毒和猴痘病毒，由于金属可能会攻击病毒中的多种靶标，因此与常规抗病毒药相比，产生抗药性的可能性较低(“Galdiero Stefania,et al.,Silver Nanoparticlesas Potential Antiviral Agents.Molecules,2011.16(10): 8894-8918.”)。
美国加州大学洛杉矶分校纳米系统研究所Eric M.V.Hoek研究团队综述了银纳米材料的抗菌作用，认为尽管尚未充分阐明纳米银的抗菌机制，但迄今为止提出的三种最常见的抗菌毒性机制是：(1)释放出游离银离子，随后被细胞吸收后破坏ATP产生和DNA复制等一系列细胞内反应；(2)纳米银和银离子产生的ROS(Reactive Oxygen Species)，ROS产生氧化应激，导致膜脂质和DNA损伤； (3)银纳米粒子直接损伤病毒细胞膜(“Eric M.V.Hoeket al.,A review of the antibacterial effects of silver nanomaterials andpotential implications for human health and the environment.Journal ofNanoparticle Research,2010.12(5): 1531-1551.”)。
日本横滨市立大学医学院微生物学系Akihide Ryo研究团队发现纳米银在 1～10ppm浓度范围可以有效抑制细胞外SARS-CoV-2新型冠状病毒的活性。通过基于萤光素酶的假病毒进入实验，表明纳米银与胞外病毒表面的结构蛋白相互作用，阻止病毒附着表面或进入其内，或通过破坏新冠病毒的完整性来有效抑制病毒侵入，而保护靶细胞在早期阶段免受感染。作者推测推测纳米银通过破坏刺突蛋白和ACE2受体上的二硫键对SARS-CoV-2发挥抗病毒作用，该研究表明纳米银是可用于抵抗新冠病毒的高效杀菌剂(“Akihide Ryoet al.,Potent antiviral effect of silver nanoparticles on SARS-CoV-2.Biochemical and biophysical research communications,2020.533(1):195-200.”)。
由于纳米银优异的抗菌能力和催化性能，纳米银目前已被广泛应用于抗菌消毒、工业催化、电子元件、污染物处理等领域，在人们的工业生产和生活中起到了重要的作用。
银的广谱抗菌特性鼓励其在生物医学应用，水和空气净化、食品生产、化妆品、衣物和许多家用产品中的使用。随着纳米技术的飞速发展，其应用范围进一步扩大，现在银已成为消费品中最常用的工程纳米材料。
美国得克萨斯州大学圣安东尼奥分校南德克萨斯州新兴传染病中心RobertoVazquez-Munoz提出使用基于纳米银消毒产品在个人防护装备、表面涂层等的可以用于对新冠病毒的防护且具有较好耐药性(“Roberto Vazquez-Munoz et al., Nanotechnologyas an Alternative to Reduce the Spread of COVID-19.Challenges, 2020.11(2):15”)。
意大利都灵理工大学应用科学技术系Cristina Balagna研究团队发现通过将银纳米颗粒复合溅射在空调系统和医用呼吸器的过滤系统上可有效改善其抗新冠病毒作用。相比与未经纳米银处理的空白对照组，表面经纳米银处理的口罩其 SARS-CoV-2新冠病毒感染性降低了一个数量级，作者认为此类纳米银可为拥挤地区(如超市、生产场所、学校、医院等)与人体有暴露接触的表面消杀有一定功效(“Cristina Balagna et al.,Virucidaleffect against coronavirus SARS-CoV-2of a silver nanocluster/silica compositesputtered coating.Open Ceramics,2020.1: 100006.”)。
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