载铜载锌蒙脱石的制备、表征、抗菌活性及细胞毒性研究
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摘要
蒙脱石是一种层状硅酸盐黏土矿物,具有很强的阳离子交换能力,能通过离子交换作用把具有抗菌性能的阳离子引入其层间,得到蒙脱石型抗菌剂。此外,蒙脱石还具有膨胀性、大比表面积、强吸附力等特性,可将病毒、细菌等物质吸附并固定在其表面,所以,蒙脱石十分适合用作抗菌剂的载体。本试验以蒙脱石为载体,负载无机抗菌金属离子(Cu~(2+)、Zn~(2+)),制备了无机抗菌材料:载铜蒙脱石(Cu-Mt,铜含量为5.70wt%),载锌蒙脱石(Zn-Mt,锌含量为5.62wt%)和载铜载锌蒙脱石(Cu/Zn-Mt-1:铜含量为2.85wt%,锌含量为2.78wt%;Cu/Zn-Mt-2:铜含量为1.89wt%,锌含量为3.72wt%;Cu/Zn-Mt-3:铜含量为1.15wt%,锌含量为4.45wt%),采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、透射电镜等手段对制得的蒙脱石型抗菌剂进行结构表征,并采用微量肉汤稀释法测试了蒙脱石型抗菌剂对革兰氏阴性菌Escherichiacoli,革兰氏阳性菌Staph.ylococ讹saureus,真菌Candida albicans的抗菌活性,通过培养猪肠上皮细胞IPEC-J2对蒙脱石型抗菌剂的细胞毒性进行了研究。结果表明:铜和锌主要是以水合阳离子的形式,以离子交换的方式进入蒙脱石晶格层间,还有少量的铜和锌以化学吸附的形式进入Si-O四面体和Al-O八面体的微孔中;蒙脱石型抗菌剂仍为层状结构,为多层蒙脱石晶片组成。抗菌试验发现,与Cu-Mt,Zn-Mt相比,Cu/Zn-Mt提高了抗细菌和抗真菌活性,表现出协同抗菌效果,抗菌机理可能是由于铜锌之间的相互协同作用。3种不同铜锌负载比例的Cu/Zn-Mt中,Cu/Zn-Mt-1与Cu/Zn、-Mt-2抗细菌和抗真菌活性效果最好。另外,以Cu/Zn-Mt-2为研究对象,发现其抗细菌和抗真菌活性与其粒径大小有关。粒径越小,比表面积越大,Cu/Zn-Mt-2抗细菌和抗真菌活性效果越好。细胞毒性实验表明Cu/Zn-Mt-2对IPEC-J2细胞表现出较弱的毒性。因此,考虑到Cu/Zn-Mt-2具有较好的抗细菌,真菌活性,以及较弱的细胞毒性,将其作为饲料添加剂应用到畜牧业具有一定的应用前景。
引文