合成具強抗菌力之高價銀多孔矽材之相關技術

刊登日期:2016/10/5
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隨著經濟成長與社會進步,人們對於生活環境的問題亦日益重視,包括防止和降低居住環境中微生物對生活的干擾和危害、減輕由此引發的病菌感染等問題。本研究開發一簡單且新穎之應用,將高價銀(Ag)穩定擔載於具螯合官能基之中孔二氧化矽載體上,合成一個具強抗菌力的含高價銀中孔二氧化矽複合材料(Ag-SBA15),此高價銀複合物的抗菌能力遠高於目前市售奈米銀產品,將高價銀載於多孔結構中可兼具穩定性及長期抗菌性能。此類高價銀複合材料可進一步利用簡單的製程應用於抗菌塗料及抗菌塑膠等抗菌產品中,而且低劑量之添加即可具有高效之抑菌能力,因此高價銀多孔矽材實為同時提升產品價值與民眾生活品質之優質潛力材料。
 
高價銀多孔矽材製備與鑑定
1. 材料合成
本研究以化學強氧化法,將帶一價銀的前驅物氧化成帶有正電荷的高氧化價態銀離子,再以具配位基團的功能化SBA-15與高價銀組成螯合物,形成螯合物後,部分銀離子將以帶正二價或正三價的形式存在,穩定於材料內。




圖二、高價銀多孔矽材粉末X光繞射圖譜

 
抗菌活性測試
1. 紙錠擴散試驗
高價銀中孔二氧化矽複合材料的抑菌效能及抗菌耐久性,以紙錠擴散試驗進行測試:初始菌液調配成標準濃度 1.5 × 108 CFU/ ml,採用無菌棉棒將標準濃度菌液均勻塗抹在 90 mm培養皿上(MHA),接著以簽字筆在培養基的底面畫線將平盤分成四個區塊,再以無菌鑷子將無菌紙錠(D0 = 6 mm)貼在 MHA平盤上,無菌紙錠會加入5μL的不同濃度之測試樣本。陽性對照組為5μL的 2mg/ml 的 Gentamicin,使其在紙錠上的量為 10μg的 Gentamicin。陰性對照組為 5 μL 的無菌二次水。將 MHA 培養於 37˚C下 18~20小時後;觀察紙錠旁抑菌圈生成情形並測量抑菌圈直徑(mm),此代表該濃度高價銀抗菌粉體的抑菌效果,同種抗菌物質引發的抑制圈愈大,代表該濃度下的抑菌效果愈佳。
 
2. 抗菌耐久性
測試本實驗室合成的兩種高價銀產品之抗菌耐久性,比較其與單純螯合劑(未含二氧化矽孔洞材)穩定高價銀之產物(Ag-Chelation)及前述 Ag-SBA15 的長時間抑菌效果,透過觀察抑菌圈進行抗菌性能評估。圖三顯示高價銀抗菌材料存放在光環境條件下210天,對大腸桿菌及金黃色葡萄球菌的抗菌活性變化。在試驗開始時(0天),所述 Ag-Chelation 的抑菌圈較 Ag-SBA15 的區域大,因為 Ag-Chelation 銀的高價比例較高(二價銀占 85.9%),Ag-Chelation 及 Ag-SBA15 兩者於整個儲存時間中皆保有抗菌活性。



圖三、不同儲存時間下(0、30、60、90及210天)Ag-SBA15及Ag-Chelation之抗菌能力變化

 
高價銀抗菌材料應用與測試
隨著經濟發展,消費者對居住環境的品質要求日漸提高,由日常生活中衣、食、住、行等各項消費產品統計,抗菌訴求的相關產品約有 2,000種,依照消基會統計,國人對抗菌產品的需求,每年約以 12% 的趨勢成長。無機抗菌材料的殺菌機制與傳統使用之次氯酸鈉或有機殺菌劑不同,其殺菌方式不是將細菌毒化,而是快速攻擊細菌的細胞壁或細胞膜,使細胞的新陳代謝停頓,進而自然死亡,因此不會對環境造成二次汙染或使菌株產生抗藥性。

故本研究以前述的高價銀材料為原料,用簡單的製作手法製得高價銀抗菌塗料及高價銀抗菌塑膠等抗菌產品,並以抗菌加工製品抗菌性試驗方法(JIS Z2801: 2000),針對其抗菌能力進行測試。此標準方法可評估抗菌加工塑膠及非多孔性產品,例如金屬、玻璃等產品之表面抗菌能力,每件樣品皆進行重複測試,流程為……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
作者:陳俊吉、黃馨儀、劉丞偉、吳信賢 / 工研院綠能所;陳怡寧 / 中原大學
★本文節錄自「工業材料雜誌」358期,更多資料請見下方附檔。


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