荊 赟 施凱升 談翼辰

（開貝科技（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州 215000）

0 引言

隨著納米科技技術(shù)的不斷發(fā)展，納米金屬的合成制備與開發(fā)研究也在不斷進(jìn)步。納米金屬材料因其粒徑小、比表面積大而具有一系列優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，對現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。其中，納米鉑金是貴金屬中的佼佼者，納米鉑金穩(wěn)定性好、催化性能強，已經(jīng)在航天航空、工業(yè)催化、美容和化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用中扮演了十分重要的角色[1]。某公司通過多年的研究實驗開發(fā)出一種新型籠狀結(jié)構(gòu)的納米鉑金，用這種新型的籠狀鉑金制備的消毒液抗菌性強、有效時間久、安全性高且應(yīng)用場景廣泛。這也是納米鉑金首次成功運用于消毒衛(wèi)生領(lǐng)域。

1 現(xiàn)有研究成果

消毒是防控疫情和流行病的重要和有效措施，而消毒劑的使用對疫情和流行病的預(yù)防和控制發(fā)揮了巨大的作用。隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，人們的衛(wèi)生健康意識不斷的提高，抗菌消毒已經(jīng)與生活的方方面面緊密相連。目前，市場上常用的消毒劑產(chǎn)品可以分為化學(xué)合成類和植物源類殺菌劑。植物源類產(chǎn)品的有效成分主要是從植物體內(nèi)提取，具有人體安全性高、綠色環(huán)保的特點，但植物源類普遍都存在抗菌能力弱、穩(wěn)定性差、不易溶解以及價格昂貴等問題，因此并不適合在大規(guī)模防控疫情和防止傳染病傳播的場景中使用[2]。化學(xué)類消毒劑主要有過氧化物類、含氯類、醇類、酚類、醛類消毒劑、含碘類消毒劑、季銨鹽類以及胍類消毒劑等。這些消毒劑通過破壞微生物的膜結(jié)構(gòu)和酶系統(tǒng)來殺滅微生物，它們的殺菌作用強、作用時間快，但是成分不穩(wěn)定，容易在受熱或受光照后分解，并且對人的黏膜和皮膚有一定的刺激。醛類消毒劑的消毒作用強，但對人的皮膚和黏膜有刺激和固化作用，因此一般用于對醫(yī)院醫(yī)療器械的消毒滅菌，不能直接對人、空氣等進(jìn)行消毒。季銨鹽類和胍類屬于陽離子型消毒劑，這類消毒劑本身帶有正電荷，能夠主動接近吸附帶有負(fù)電荷的微生物，包裹微生物使其窒息，并且長鏈基團(tuán)能夠穿透細(xì)胞膜，破壞微生物的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到消毒滅菌的作用；但是這類消毒劑無法完全包裹無膜結(jié)構(gòu)的微生物（多為病毒），也就無法對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，因此這類消毒劑的性能相對較弱。

因此，亟需一種抗菌性能強、安全有效且可以長效抗菌的消毒液產(chǎn)品來滿足人們?nèi)粘５男l(wèi)生消毒需求。某公司在多年的研究探索中，研制了一款籠狀納米鉑金，通過對比測試發(fā)現(xiàn)，這種鉑金具有高效的催化性，能夠通過催化普通的小分子酸達(dá)到強大的殺死細(xì)菌和滅活病毒的效果，并且成分穩(wěn)定、抗菌作用時間長且安全系數(shù)高，解決了現(xiàn)階段抗菌消毒產(chǎn)品的所有痛點，豐富了抗菌消毒產(chǎn)品的品類。

2 新型納米鉑金消毒液制備方法

2.1 籠狀納米鉑金的制備

將氯鉑酸鹽、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）按1∶15的質(zhì)量比投料，用無水乙醇作為反應(yīng)溶劑，加熱（85 ℃～90 ℃）攪拌使乙醇溶劑回流，整個反應(yīng)在氮氣的保護(hù)下進(jìn)行。反應(yīng)3h～4h后結(jié)束，用特定波長的紫外光照射15 min，持續(xù)攪拌并自然冷卻至室溫，即得到了籠狀納米鉑金[3]。

2.2 納米鉑金消毒液的制備

用500 mL純化水混勻溶解濃度為1 000 ppm的籠狀納米鉑金液5 mL、檸檬酸20 g、酒石酸15 g、蘋果酸10 g以及乳酸10 mL，用碳酸氫鈉將溶液的pH值調(diào)至6.5～7.5，再用純化水定容至1 000 mL，混合均勻，納米鉑金消毒液就配制完成了。納米鉑金消毒液制備所需要的設(shè)備簡單、操作簡易且環(huán)保安全。所用關(guān)鍵原料籠狀納米鉑金為新型結(jié)構(gòu)材料，其空間結(jié)構(gòu)呈籠狀排布。該消毒液不含氯、過氧化物，運用場景廣泛。

3 測試研究

3.1 抗菌性能測試

為了研究納米鉑金消毒液的抗菌性能，公司研究員根據(jù)《消毒技術(shù)規(guī)范》中對細(xì)菌、真菌以及中和劑鑒定測試的方法，對消毒液抗菌性能進(jìn)行了評估[4]。經(jīng)過3次重復(fù)的中和劑鑒定測試試驗，結(jié)果表明將3%吐溫80+0.3%卵磷脂+0.1%硫代硫酸鈉+0.1%甘氨酸的PBS溶液作為中和劑，可以中和納米鉑金消毒液（濃度1∶25）中的殺菌成分，表明該中和劑適用于該試驗樣品對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和白色念珠菌的殺滅試驗，測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 中和劑鑒定測試試驗實驗結(jié)果

經(jīng)過3次重復(fù)殺菌測試試驗表明，納米鉑金消毒液（濃度1∶25）對懸液中的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和白色念珠菌作用 0.5 min、1.0 min和1.5 min后，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的殺滅對數(shù)值均大于5.00，對白色念珠菌的殺滅對數(shù)大于4.00，都符合《消毒技術(shù)規(guī)范》（2002年版）的要求，測試數(shù)據(jù)見表2～表5。

表2 納米鉑金消毒液對大腸桿菌的殺滅效果測試試驗

表3 納米鉑金消毒液對金黃色葡萄球菌的殺滅效果

表4 納米鉑金消毒液對銅綠假單胞菌的殺滅效果測試試驗

表5 納米鉑金消毒液對白色念珠菌的殺滅效果測試試驗

3.2 對脊髓灰質(zhì)炎病毒的殺滅測試

為了研究納米鉑金消毒液對脊髓灰質(zhì)炎病毒的滅活效果，研究員根據(jù)《消毒技術(shù)規(guī)范》采用懸液定量試驗法對脊髓灰質(zhì)炎病毒進(jìn)行了滅活測試[4]。將納米鉑金消毒液按1∶5進(jìn)行稀釋，分別作用20 min、40 min以及60 min，測試重復(fù)3次，對脊髓灰質(zhì)炎-I型疫苗株的平均滅活對數(shù)值分別為4.22、5.94和5.94，均符合《消毒技術(shù)規(guī)范》（2002年版）滅活對數(shù)值大于4的要求，測試數(shù)據(jù)見表6。

表6 納米鉑金消毒液對脊髓灰質(zhì)炎病毒的滅活效果測試試驗

3.3 皮膚刺激安全測試

為了研究納米鉑金消毒液對皮膚刺激的影響，研究員選用新西蘭兔進(jìn)行了一次完整皮膚刺激試驗和多次完整皮膚刺激測試。

選用3只白色新西蘭兔（2只雄性，1只雌性），體重為2.0 kg～2.5 kg，試驗前24 h將新西蘭兔背部兩側(cè)的毛剪去，左右兩側(cè)去毛面積約3 cm×3 cm，以左側(cè)為涂藥區(qū)，右側(cè)為對照區(qū)。量取納米鉑金消毒液0.5 mL均勻涂抹于受試動物涂藥區(qū)皮膚上，然后用一層無刺激塑料膜覆蓋，再用無刺激膠布固定，敷貼時間為4 h。對照區(qū)涂以等量蒸餾水。在涂抹4 h后，用溫水清洗涂藥區(qū)，除去殘留物。分別于除去納米鉑金消毒液后1 h、24 h和48 h觀察皮膚的局部反應(yīng)，并分別按時間點將3只動物的評分相加，再除以動物數(shù)，獲得不同時間點皮膚刺激的反應(yīng)積分均值（刺激指數(shù)）。取其中最高皮膚刺激指數(shù)，按《消毒技術(shù)規(guī)范》評定對動物皮膚刺激強度的級別（見表7）。

表7 納米鉑金消毒液對新西蘭兔一次性完整皮膚刺激試驗結(jié)果

在涂抹4 h后，用溫水洗凈動物涂藥區(qū)的局部皮膚，在1 h、24 h及48 h的時間節(jié)點上觀察所有受試動物，均未見涂藥區(qū)皮膚出現(xiàn)紅腫、水腫及其他異常反應(yīng)，對照區(qū)皮膚均無異常反應(yīng)。

3.4 毒理安全性測試

3.4.1 急性吸入毒性測試

將20只小鼠放入靜式染毒柜中（容積0.3 m3），稱取受試樣品原液加入霧化器，25 min注入染毒柜，一次染毒2 h。通過觀察染毒后小鼠的中毒表現(xiàn)、死亡數(shù)以及死亡時間，對死亡的觀察期滿的小鼠尸體進(jìn)行解剖，并作進(jìn)一步組織病理學(xué)檢查，觀察期為14 d。

染毒期間小鼠有閉眼、舔毛行為，無動物死亡。動物離開毒柜后均未見任何明顯異常癥狀和體征。連續(xù)觀察14 d未出現(xiàn)其他異常表現(xiàn)和動物死亡的情況（見表8），說明毒性分級屬實際無毒。

表8 小鼠急性吸入毒性測試結(jié)果

3.4.2 急性經(jīng)口毒性試驗

采用一次最大限度試驗法，按5 000 mg/kg體重經(jīng)口灌胃染毒。取小鼠20只，雌雄各10只，體重為（19.3±0.8） g，禁食過夜。取適量受試物用蒸餾水配成所需要的濃度，按0.2 mL/10 g體重給小鼠一次性經(jīng)口灌胃給藥，觀察動物給藥后14 d的中毒癥狀及死亡情況。

以5 000 mg/kg體重劑量經(jīng)口給藥后，觀察期14 d內(nèi)受試動物未見明顯中毒癥狀及死亡，體重未見異常。觀察期滿對動物進(jìn)行大體解剖檢查，其主要臟器未發(fā)現(xiàn)有異常改變，數(shù)據(jù)見表9。

表9 對小鼠急性經(jīng)口毒性測試結(jié)果

3.4.3 小鼠骨髓嗜多染紅細(xì)胞微核試驗

根據(jù)急性經(jīng)口毒性試驗測得受試物L(fēng)D50（半數(shù)致死量）大于5 000 mg/kg，即以5 000 mg/kg體重為高劑量，另設(shè)2 000 mg/kg、500 mg/kg體重為中、低劑量。選取KM小鼠50只，體重為（28.5±0.7） g，隨機(jī)分為5組，每組10只，雌雄各5只。各染毒組用蒸餾水配制所需要的濃度，陰性對照組用蒸餾水，各染毒組和陰性對照組均為灌胃給藥；陽性對照用環(huán)磷酰胺40 mg/kg，腹腔給藥。采用30 h染毒法，即2次染毒間隔24 h，第二次染毒后6 h取材。用頸椎脫臼法處死動物，取出股骨，剪去兩端骨骺，用小牛血清清洗、沖洗骨髓腔收集骨髓細(xì)胞，制成細(xì)胞懸液，每個樣本按常規(guī)制片2張，經(jīng)甲醇固定、Giemsa染色后，在油鏡下觀察1 000個嗜多染紅細(xì)胞的微核數(shù)，計算微核率及嗜多染紅細(xì)胞和正常紅細(xì)胞的比率。

測試結(jié)果如下：在顯微鏡下分別計數(shù)每只動物1 000個嗜多染紅細(xì)胞（PCE）中出現(xiàn)的微核數(shù)，計算微核率（‰）以及嗜多染紅細(xì)胞和正常紅細(xì)胞的比率（PCE/NCE）。該送檢樣品各劑量組微核率與陰性對照組比較無顯著差異，陽性對照組（環(huán)磷酰胺）的微核率與陰性對照組和各劑量組比較均明顯增高，差異顯著。陰性對照組、陽性對照組PCE/NCE比例無明顯差別（見表10）。

表10 納米鉑金消毒液對小鼠骨髓嗜多染紅細(xì)胞微核試驗結(jié)果

3.4 七天長效抗菌測試

為驗證納米鉑金消毒劑的長效殺菌性能，研究員根據(jù)WS/T650《抗菌和抑菌效果評價和方法》對其進(jìn)行長效抗菌測試。研究員選擇了實驗室2組相似的木質(zhì)臺面，一組為試驗組，一組為對照組。對照組不做任何處理，日常以常規(guī)方式清潔消毒（試驗選擇醫(yī)用酒精，1 天1次）；試驗組噴涂納米鉑金消毒液，噴涂后日常以清水擦拭（1 天1次），至7 d后進(jìn)行采樣，采樣面積為50 cm2，試驗組和對照組經(jīng)過適合稀釋后接種，（36±1） ℃培養(yǎng)48 h觀察結(jié)果，計算殺菌率[5]，測試數(shù)據(jù)見表11。

表11 長效抗菌測試試驗結(jié)果

測試結(jié)果符合《抗菌和抑菌效果評價和方法》中≥90%的要求，納米鉑金消毒液作用時間持久，具有長效抗菌的性能。

3.5 對金屬腐蝕性測試

含氯和過氧化物類消毒劑對金屬制品的腐蝕性大，這是行業(yè)中的一大痛點。為了驗證納米鉑金消毒液對金屬無腐蝕性，研究員根據(jù)《消毒技術(shù)規(guī)范》方法，分別選用碳鋼、鋁、銅和不銹鋼進(jìn)行測試實驗，經(jīng)過連續(xù)浸泡72 h后發(fā)現(xiàn)，納米鉑金消毒液對所浸泡測試的4種金屬基本都無腐蝕，測試數(shù)據(jù)見表12。

表12 對金屬的腐蝕性測試

5 結(jié)論

通過上述的測試試驗可以發(fā)現(xiàn)，納米鉑金消毒液具有殺菌滅度性能強、長效持久抗菌且安全性高的優(yōu)點，對金屬沒有腐蝕性。納米鉑金消毒液的開發(fā)研制，為消毒抗菌類產(chǎn)品的開發(fā)和研究提供了新的思路方向。隨著社會交流越來越頻繁，人們每天出入公共場所，在觸碰公交車扶手、錢幣、電話聽筒、電腦鍵盤以及手機(jī)時，都可能因接觸到細(xì)菌和病毒而感染疾病。納米鉑金消毒液因其廣泛的使用性，能夠切斷傳染病的傳播途徑。在今后的研究工作中，將根據(jù)納米鉑金的催化抗菌性能，不斷探索納米鉑金在消毒殺菌和醫(yī)療健康的新應(yīng)用。