纳米ZnO抑菌性应用的研究进展

纳米ZnO抑菌性应用的研究进展

赖柯宇 刘霜

攀枝花学院基础医学院  617000

抗生素的广泛使用解决了诸多感染问题，但也导致越来越多耐药菌的产生。

传统抗生素对耐药菌的杀伤作用不断减弱，使其威胁持续增加。 因此，为了对抗细菌日益增长的耐药性，迫切需要开发新的抗菌物质，寻找新的抗菌机制。 纳米金属材料以其独特的性质，慢慢展现出作为广谱抗菌剂的潜力，其中又以纳米氧化锌颗粒效果较好，可以通过产生活性氧、溶出锌离子以及直接接触等机制杀伤细菌。 基于此抗菌特性，纳米氧化锌在医疗、食品包装、纺织等领域具有巨大潜力。 本文将围绕纳米氧化锌的抑菌应用展开论述。

１ 医用创面敷料

基于ZnO的抗菌活性，并且锌元素是伤口愈合的必需元素，可以促进角质细胞迁移［1］ ，因此许多研究者将ZnO掺入创面敷料。 例如，在常见敷料细菌纤维素、聚酯尼龙中加入ZnO，其抑菌作用与纳米颗粒含量呈正相关，

对细菌的生物膜具有显著抑制作用，可降低细菌嵌入生物膜导致的抗生素耐药性［2］ ；Khorasani等［3］则在敷料材料水凝胶中同时加入壳聚糖与 ZnO，促进伤口愈合的同时，发挥后两者的协同抗菌作用。

２.口腔医学领域

ZnO在预防牙龈感染、龋齿等口腔医学方面亦有应用。 符国富等［４］将ZnO改性后加入牙膏，以预防牙龈下细菌感染；相比于普通ZnO，该材料对金葡菌、绿脓杆菌、牙龈卟啉单胞菌的杀菌作用明显提升，且对正常细胞毒性低。Barma等［5］利用印度三果提取物合成ZnO，产物对链球菌抑菌效果明显，可应用于牙科产品预防龋齿。Garcia等［6］ 制备含ZnO的牙科黏合剂，既确保了材料强度，又对唾液中的链球菌有较好的抑制效果，有望成为下一代牙科黏合材料。

3.养殖业及农业

养殖业领域，在饲料中加入ZnO已被用于预防仔猪断奶应激，但剂量过高易加重胰腺氧化应激。使用ZnO可将剂量减少至十分之一，并有效调节肠道菌群［1］。Radi等［2］在肉鸡饲料中用90mg/kg-1的ZnO可用于改善生长、肠道菌群等，且对肝肾功能无明显影响。农业领域，ZnO在取代化学抑菌药物方面具备巨大潜力。钟永军等［4］ 探索 ZnO对丁香假单胞菌（猕猴桃细菌性溃疡病原菌）的杀菌效果，测得MIC为50mg/ml-1，与链霉素的效果相近，并且杀菌能力与浓度和作用时间呈正相关，后续将会进行田间实验。

４ 食品包装

近年来，天然高分子材料正慢慢取代塑料，成为食品包装的首选。 在此基础上加入抗菌材料，能够扩大应用范围，ＺｎＯ以其低成本与低毒性获得更多青睐。 张晨宇等在海藻酸钠中加入ZnO制备复合膜，表现出良好的抑菌

特性，加入水滑石改性还能发挥协同抑菌作用。Esmailzadeh等［3］将ZnO与聚乙烯结合制备复合膜，表现出与浓度呈正相关的抗菌活性，并且Zn2+溶出量可忽略不计，保证了安全性。

５ 纺织品

常见锌盐或氧化物可被用作纺织物的抗菌剂，纳米颗粒则效果更佳。Petkova等［2］使用ZnO对棉花进行抗菌涂层的同步化处理，产物应用于医用纺织品，可降低医院感染的风险。Poortavasoly等［2］ 使用ZnO处理纺织物后，后者

对金葡菌及大肠杆菌的抗菌活性大于99％，菌量减少４个数量级。Amani等［1］在涤纶织物中加入淀粉／玉米丝／ZnO复合物，发挥抗菌作用的同时，还能提高织物的抗弯曲性能［5］ 。

５ 安全性与相关说明

虽然ZnO被认为具有较好的生物相容性，但纳米颗粒粒径小，容易进入细胞或与细胞膜相互作用。 在某些情况下，过量ROS的产生与的Zn2+溶出会导致相应的生物效应，如与不同的细胞成分（蛋白质、DNA等）相互作用，破坏体内锌平衡或产生氧化应激，从而造成伤害。此外，ZnO由于在各个领域的应用愈加广泛，如医疗、食品包装、 纺织品、饲料等，机体可通过多种途径长期暴露于 ＺｎＯ⁃ＮＰｓ，对各系统产生相应损伤，引起疾病的发生发展。 因此，ZnO的安全性仍应受到持续关注。Oejnik等［5］用不同浓度、形貌的ZnO处理NR8383细胞（ 小鼠肺泡巨噬细胞），暴露16h后的结果显示，相比于对照组，８０、４０ug/ml-1的ZnO。

本文主要介绍了纳米颗粒ZnO抑菌的作用机制、影响因素、相关应用以及潜在的安全性问题。近年来，ZnO以其成本低、独特的抑菌特性、低毒性等优势，引起了世界范围内的研究热潮。 作为纳米时代的产物ZnO能够较好地缓解抗生素难以控制的多重耐药问题，其抑菌特性在多个领域广泛地发挥作用，具有重要意义。虽然ZnO的安全性仍需要持续关注，但已有研究方向着眼于进一步提高其生物相容性。毫无疑问，ZnO已经展示出对抗细菌的光明前景。

参考文献

[1] Rayyif, Sajjad Mohsin I , et al. "ZnO Nanoparticles-Modified Dressings to Inhibit Wound Pathogens." Materials 11(2021).

[2] Mohammad, Taghi, Khorasani, Alireza, Joorabloo, & Hassan, et al. (2019). Design and optimization of process parameters of polyvinyl (alcohol)/chitosan/nano zinc oxide hydrogels as wound healing materials. Carbohydrate Polymers.

[3] Samuel S R .Inhibition of Streptococcus mutans, antioxidant property and cytotoxicity of novel nano-zinc oxide varnish[J].Archives of Oral Biology, 2021, 126(11).

[4] Garcia, Isadora Martini , et al. "Antibacterial response of oral microcosm biofilm to nano-zinc oxide in adhesive resin." Dental Materials (2020).

[5] Barreto M S R ,Cristina T. Andrade….In vitro physiological and antibacterial characterization of ZnO nanoparticle composites in simulated porcine gastric and enteric fluids[J].Bmc Veterinary Research, 2017, 13(1)

[6] Petya, Petkova, Antonio, et al. Simultaneous sonochemical-enzymatic coating of medical textiles with antibacterial ZnO nanoparticles[J].Ultrasonics Sonochemistry, 2016, 29:244-250.

the mice model[J].[2023-11-16].DOI:10.1080/21691401.2020.1809440.