微生物導(dǎo)致了許多疾病，它也是食物腐敗變質(zhì)、結(jié)構(gòu)性材料和涂層被破壞的主要原因。水中最常見(jiàn)的致病生物體有大腸桿菌（Escherichia coli）和革蘭氏陰性菌（gram-negative bacteria），它們也天然地存在于人類或其他熱血?jiǎng)游锏拇竽c內(nèi)。動(dòng)物源食物（蛋和肉）則可能感染沙門氏菌（Salmonella bacteria）。已有很多證據(jù)證明，食用這些感染了沙門氏菌的食物，則有可能得沙門氏菌病。表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）是一種依靠空氣傳播的病原菌，廣泛存在于人的皮膚和口腔、鼻子及喉嚨黏膜。枝孢菌（Cladosporium）是一種真菌，它的孢子在空氣中被發(fā)現(xiàn)。這種真菌能夠引起葡萄和草莓病害，也可能導(dǎo)致人過(guò)敏。人如果吸入黑曲霉（Aspergillus niger）的孢子，則可能導(dǎo)致一種稱之為曲霉病的疾病。由此可見(jiàn)，自然界中的很多菌都可能給人類帶來(lái)疾病，威脅人類的健康。

一些物質(zhì)的抗菌性能可以幫助人類降低感染嚴(yán)重流行病的風(fēng)險(xiǎn)。在商品中往往會(huì)添加一些具有生物殺生性能的物質(zhì)，比如氧化殺菌劑（過(guò)氧化氫、高錳酸鉀、臭氧、氯氣及含氯化合物、有機(jī)酸-乙酸、乳酸、丙酸、水楊醇、甲醛、戊二醛、苯酚及衍生物、三氯沙、季銨鹽、植物提取物-覆盆子、櫻桃、黑加侖、洋蔥、歐芹、茴香、金屬納米顆粒等），它們由于具有較高的比表面積而表現(xiàn)出許多獨(dú)特的性能。

由于金屬和金屬氧化物顆粒的殺菌性能，它們已經(jīng)被用作活性物質(zhì)應(yīng)用于納米材料配方中。通常，顆粒的納米尺寸越小，比表面積越高，材料的化學(xué)活性越強(qiáng)。截至目前，納米銀、納米金、納米銅、納米鈀、納米鉑、納米氧化鈦、納米氧化鋅、以及銅或氧化鈦改性的納米硅等的抗菌性能已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可。

納米銀對(duì)微生物的抗菌活性主要有以下幾個(gè)原因：開(kāi)始時(shí)，納米銀作用于細(xì)胞膜的表面，然后通過(guò)擴(kuò)散和內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。當(dāng)它到達(dá)線粒體時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致呼吸鏈紊亂，并傷害遺傳物質(zhì)。當(dāng)它與蛋白質(zhì)接觸后，就會(huì)改變蛋白質(zhì)的性能，從而使其失活。納米銀還可能導(dǎo)致脂膜過(guò)氧化，使其去極化，擾亂其對(duì)蛋白質(zhì)的運(yùn)輸。所產(chǎn)生過(guò)氧化產(chǎn)物主要有醛、羥基醛和烴類，它們能夠遷移至細(xì)胞內(nèi)，與氨基酸殘基反應(yīng)，生成蛋白質(zhì)和核酸的羰基衍生物，從而導(dǎo)致無(wú)數(shù)的DNA分子被破壞，阻塞DNA的轉(zhuǎn)錄與復(fù)制。顯然，對(duì)于普通的抗菌劑，納米銀的抗菌性能更加廣譜，它對(duì)不動(dòng)桿菌（Acinetobacter）、埃希氏菌（Escherichia）、假單胞菌（Pseudomonas）、沙門氏菌（Salmonella）、芽孢桿菌（Bacillus）、腸球菌（Enterococcus）、李斯特菌（Listeria）、葡萄球菌（Staphylococcus）、鏈球菌（Streptococcus）、HIV-1、流行性感冒病毒、曲霉菌（Aspergillus）、念珠菌（Candida）、和酵母菌（Saccharomyces）等微生物都具有非常好的抗菌活性。

與納米銀相似，納米金也具有殺菌性。長(zhǎng)期的研究已經(jīng)證明，金對(duì)細(xì)菌具有一個(gè)緩慢的影響。正是由于巰基的存在，細(xì)菌酶可以破壞細(xì)胞的呼吸鏈，從而殺死細(xì)菌。納米金極易與含硫基團(tuán)結(jié)合，特別是病毒表面的糖類蛋白中的含硫基團(tuán)，因此，納米金可以殺死病毒。此外，納米金可以破壞真菌細(xì)胞膜的完整性，從而導(dǎo)致內(nèi)部離子的泄露，最終使細(xì)胞膜去極化，失去活性。納米金的這種殺菌活性在一些必須有防腐劑存在的生命活動(dòng)領(lǐng)域（醫(yī)學(xué)、美容、生物工程、食品等）中是非常受歡迎的。

盡管如此，不容忽視的是金屬納米顆粒可能會(huì)在生物體內(nèi)積累，產(chǎn)生不良影響。通過(guò)對(duì)嚙齒動(dòng)物的研究，人們發(fā)現(xiàn)金屬納米顆粒在動(dòng)物體內(nèi)沉積量和沉積位置主要受納米顆粒的尺寸、接觸時(shí)間和接觸方式等因素影響。通過(guò)吸入方式接觸，絕大多數(shù)金屬納米粒子存在肺中，而肝、腎、脾、大腦和心臟中較少。納米顆粒在肺呼吸器官中的出現(xiàn)則意味著它們進(jìn)入了血液中。當(dāng)經(jīng)口接觸后，納米顆粒主要積累于肝、脾、腎、大腦和生殖器官中。經(jīng)皮膚接觸后，納米顆粒主要沉積于腎、肌肉和骨骼中。相似地，納米顆粒進(jìn)入人體主要通過(guò)呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和皮膚。此外，對(duì)于女性而言，納米顆粒還可能借助衛(wèi)生用品通過(guò)生殖器官進(jìn)入人體。其中，吸入納米顆粒是非常危險(xiǎn)的。首先，因?yàn)樗鼈冚^小的尺寸使得它們可以進(jìn)入血液，有可能到達(dá)其他器官。其次，納米顆粒進(jìn)入呼吸系統(tǒng)可能會(huì)對(duì)鼻粘膜造成傷害，甚至發(fā)展成肺炎。另一方面，納米顆?？赡軙?huì)隨著塑料包裝的食物一同進(jìn)入腸胃系統(tǒng)，也可能隨著血液進(jìn)入肝臟。在活體實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，納米顆粒會(huì)導(dǎo)致肝轉(zhuǎn)氨酶水平增大，血紅細(xì)胞數(shù)下降，干擾素分泌減少，白介素、肝和脾增大。目前，納米材料已經(jīng)在日用洗滌劑、肥皂、沐浴露等商品中大量使用。因此，納米顆粒會(huì)隨著生活污水的排放進(jìn)入水環(huán)境中，而金屬納米顆粒對(duì)水生生物的毒性是非常大的。比如，即使納米銀的濃度僅為14ppm，其對(duì)水環(huán)境的毒性依然是可見(jiàn)的。

綜上所述，本課題將金屬納米顆粒引入香皂和香波配方之中，研究了它們的抗真菌性和向環(huán)境中的釋放速率。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要試劑

硝酸銀（≥99.0%）、氯金酸（99.0%）、氫氧化鈉（≥98.0%）、十二烷基硫酸鈉（≥99.0%）、山梨酸鉀（≥99.0%）、明膠（p.p.a.）、檸檬酸（≥99.5%）、氯化鈉（≥99.5%）、氯化鉀（≥99.0%）、氯化鈣（≥96.0%）、氯化鎂（≥98.0%）、碳酸氫鈉（≥99.7%)、碳酸鈉（≥99.0%）、磷酸二鈉（≥98.0%)、硫酸鈉（≥99.0%）、三羥甲基甲胺（≥99.8%)、鹽酸、沒(méi)食子酸（≥98.0%）、乙醇（p.p.a.）、甘油硬脂酸酯（≥98.0%)、羊毛脂（p.p.a.）、亞麻籽油（p.p.a.）和蓖麻油（p.p.a.），以上這些試劑均購(gòu)自Sigma Aldrich。烷基酰胺丙基甜菜堿和椰油酰胺二乙醇胺（cocamide DEA）購(gòu)自贏創(chuàng)公司（Hanau，Germany）。

在微生物實(shí)驗(yàn)中所用的主要試劑包括：細(xì)菌瓊脂、酵母膏、酪蛋白胨和蔗糖，它們也購(gòu)自Sigma Aldrich，黑曲霉由國(guó)家酵母中心提供，綠茶葉購(gòu)自Loyd Co, Ustron, Poland，綠茶香精合成物購(gòu)自當(dāng)?shù)氐纳痰辍trat-MTM膜購(gòu)自Merck（Darmstadt,Germany）。

本研究所研究的含有納米銀的商品皂（SP）和香波（SH）包括以下樣品：含納米銀的天然皂（SP1）、含納米銀的液體皂（SP2）、含納米銀的創(chuàng)新凝膠（SP3）、含納米銀的新型香波（SH1）。它們的配方組成如下：

· SP1—牛脂酸鈉、椰油酸鈉、甘油、納米銀、異丙醇、硼酸、氯化鈉、氫氧化鈉、水、羥乙基磷酸四鈉。

· SP2—水、椰油酰胺二乙醇胺、牛脂酸鈉、椰油酸鈉、氫氧化鈉、氯化鈉、羥乙基磷酸四鈉、甘油、納米銀、硼酸、異丙醇、丙醇、乙醇。

· SP3—水、月桂醇醚硫酸鈉、月桂醇醚磺基琥珀酸二鈉、椰油酰胺丙基甜菜堿、聚甘油-3-癸酸酯、納米銀、氯化鈉、苯氧乙醇、香精、苯甲酸、C12–C18酰胺、N-羥乙基十八胺、 C12–C18脂肪醇聚氧乙烯醚、脫氫乙酸、乙基己基甘油、 聚氨丙基雙胍、甲基氯異噻咪唑酮、甲基異噻咪唑酮、右旋檸檬烯、新鈴蘭醛，苯甲酸芐酯、芳樟醇。

· SH1—水、月桂醇醚硫酸鈉、椰油酰胺丙基甜菜堿、椰油酰胺二乙醇胺、納米銀、 問(wèn)荊提取物、丙二醇、檸檬酸、香精、C12–C18酰胺、N-羥乙基十八胺、C12–C18脂肪醇聚氧乙烯醚、甲基氯異噻咪唑酮、甲基異噻咪唑酮、右旋檸檬烯、 新鈴蘭醛，苯甲酸芐酯、芳樟醇。

1.2 綠茶提取物的制備

綠茶提取物是一種天然的多酚化合物，具有還原性和穩(wěn)定性，可用于納米銀和納米金分散液的制備。利用索氏提取器對(duì)綠茶葉進(jìn)行水提，在提取器中加入9g綠茶葉，300mL水作為提取劑，提取時(shí)間設(shè)定為4h。根據(jù)Folin-Ciocalteu法分析了綠茶提取物中多酚化合物的總含量，依據(jù)Brand-Williams法評(píng)價(jià)了其消除自由基（1,1-二苯基-2-苦基肼）的能力。綠茶提取物放置于冰箱冷藏室（4℃）儲(chǔ)存待用。

1.3 納米銀和納米金懸浮液的制備

通過(guò)水相化學(xué)還原法制備納米銀和納米金顆粒，綠茶提取液中的多酚化合物既作為還原劑又作為穩(wěn)定劑。首先，分別配制4.828×10-1和2.644×10-3mol/L的硝酸銀和氯金酸水溶液。在室溫且不斷攪拌下，將20mL綠茶提取物緩慢地滴加至480mL上述金屬鹽水溶液中，調(diào)節(jié)pH至9.0，繼續(xù)攪拌10min。銀納米顆粒懸浮液為黃棕色，金納米顆粒懸浮液為紫羅蘭色，它們的濃度均為500 mg/L。

通過(guò)UV光譜分析確認(rèn)了金屬納米顆粒的存在，通過(guò)動(dòng)態(tài)光散射和電位儀測(cè)定了金屬納米顆粒的平均尺寸和zeta電位，利用SEM-EDS分析了納米顆粒的形貌。

當(dāng)納米銀顆粒的懸浮液被添加到化妝品配方時(shí)，不可避免地會(huì)帶入一些硝酸根離子，這些離子幾乎是不可能被消除的。這是因?yàn)楫?dāng)用植物基物質(zhì)（茶葉提取物）作為還原劑還原銀離子制備銀納米粒子時(shí)，通常需要在堿性條件下進(jìn)行活化。為此，氫氧化鈉經(jīng)常被用來(lái)調(diào)節(jié)pH。引入的鈉離子必然會(huì)和硝酸根離子結(jié)合，形成水溶性極強(qiáng)的硝酸鈉。此時(shí)，要使硝酸鈉從體系中分離出來(lái)是不可能。盡管如此，依然可以通過(guò)離心實(shí)現(xiàn)納米銀顆粒與液體的分離，這是去除硝酸根離子唯一可能的途徑。

1.4 香皂的制備

首先，將各種油脂固體加熱至65℃，充分融化。配制過(guò)量10%的氫氧化鈉水溶液，并將其加熱至52℃。然后將熱的氫氧化鈉溶液在機(jī)械攪拌下緩慢倒入融化的脂肪酸中，控制溫度在48℃，攪拌2g，獲得皂液。將各種添加劑依次加入上述皂液中，充分混合30min。形成凝膠后，繼續(xù)在室溫冷卻固化24h。對(duì)照樣根據(jù)老化方法制作。表1列出普通綠茶皂的配方組成和關(guān)鍵組分含量。

表1 香皂的組成及特殊成分的含量

為了獲得含有納米銀和納米金的皂，只需將上述配方中的綠茶提取物替換成納米銀和納米金的懸浮液即可，其他操作不變。通過(guò)改變納米顆粒懸浮液的量控制皂中的納米銀或納米金顆粒濃度。含納米銀的皂用SP/Ag表示，含納米金的皂用SP/Au，數(shù)字表示不同的顆粒濃度。詳細(xì)的組成見(jiàn)表2。

通過(guò)SEM-EDS技術(shù)觀察了皂的微觀形貌，并測(cè)量了皂溶液的UV吸收光譜、pH和泡沫性能。泡沫的測(cè)量方法簡(jiǎn)述如下：在刻度量筒中加入4mL皂溶液，蓋上橡膠塞，劇烈震蕩20s，開(kāi)始計(jì)時(shí)；分別記錄10s和5min時(shí)的泡沫高度。通過(guò)下式分別計(jì)算泡沫的穩(wěn)定指數(shù)（FSI）和發(fā)泡力（FA）：

其中d是量筒的內(nèi)直徑。

表2 制備含納米銀和納米金的香皂的配方組成

1.5 含納米銀香波的制備

采用傳統(tǒng)方法制備了含有不同濃度納米銀顆粒的香波和不含納米銀顆粒的對(duì)照樣香波。每一個(gè)香波均含有水、十二烷基硫酸鈉、烷基酰胺丙基甜菜堿、椰油酰胺二乙醇胺、防腐劑（山梨酸鉀）、香料（綠茶）、20%檸檬酸水溶液（降低pH）、4%的明膠溶液（穩(wěn)定納米顆粒）和20%氯化鈉水溶液（增粘）。納米銀以500mg/L分散液的形式在最后添加。將所有組分混合后，在室溫下機(jī)械攪拌30min即可。表3列出了部分主要組分的含量。以SH/Ag表示含納米銀香波，數(shù)字表示其中的顆粒濃度，數(shù)字越大，濃度越高。同時(shí)，也購(gòu)買了市售的宣稱含納米銀的香波作為對(duì)比樣。

將香波固化后，進(jìn)行了SEM-EDS表征。將香波樣品用9倍的蒸餾水稀釋后進(jìn)行了UV吸收光譜研究，從而確定了納米銀的存在。此外，測(cè)量了所有香波樣品的pH和泡沫性能。

1.6 納米顆粒在模擬體液中的釋放和積累

為了評(píng)估納米顆粒在模擬體液中的釋放和積累，制備了兩種接受液：一個(gè)是1L格林氏溶液，其中含有氯化鈉（17.2g）、氯化鉀（0.6g）和氯化鈣（0.96g）；另一個(gè)是1L模擬體液（SBF），含有氯化鈉（16.0g），碳酸氫鈉（0.7g），氯化鉀（0.5g），磷酸二鈉（0.5g），氯化鎂（0.6g），氯化鈣（0.6g），硫酸鈉（0.14g），三羥甲基甲胺（12.1g），80mL 鹽酸溶液（1mol/L）。

金屬納米顆粒經(jīng)皮滲透的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，主要包括一個(gè)帶有加熱功能的磁力攪拌器、一個(gè)水浴、接受液容器和一端固定有模擬皮膚膜的玻璃管。將3mL香波或液體皂或固體皂溶液倒入玻璃管中，然后通過(guò)對(duì)接收液的UV吸收光譜和等離子體發(fā)射波譜測(cè)定，從而確定在不同時(shí)間接收液中的金屬納米顆粒含量。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中控制水浴的溫度在40～42℃。

圖1 分析納米顆粒從化妝品配方中釋放以及對(duì)納米顆粒在人體模擬液中的性能評(píng)估的裝置示意圖

1.7 抗菌實(shí)驗(yàn)

以引起耳部感染的黑曲霉為測(cè)試對(duì)象，評(píng)價(jià)了各種香皂和香波的抗菌活性。培養(yǎng)基由24g細(xì)菌培養(yǎng)用瓊脂、20g細(xì)菌培養(yǎng)用蛋白胨、10g酵母膏提取物和950mL去離子水混合而成，經(jīng)高溫滅菌后，最后緩慢加入50mL無(wú)菌葡萄糖液。將制備好的培養(yǎng)基在培養(yǎng)皿內(nèi)均勻鋪展開(kāi)，冷卻、固化。然后，加入50微升香波或液體皂或固體皂溶液。在30℃孵化72h。

表3 香波的配方組成

2 結(jié)果與討論

2.1 綠茶提取

經(jīng)測(cè)定綠茶提取物中的多酚化合物的含量為21.05mg/L，這意味著綠茶提取物具有很高的還原能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，綠茶提取物的抗氧化活力達(dá)到了91.5%，并且對(duì)金屬納米顆粒具有較高的穩(wěn)定作用。這說(shuō)明以綠茶這種天然產(chǎn)物為原料用來(lái)提取金屬離子還原劑是一種正確的選擇。

2.2 納米銀和納米金懸浮液

圖2是納米銀和納米金顆粒懸浮液的UV-vis吸收光譜。由圖2可知，兩個(gè)樣品分別在420nm和550nm出現(xiàn)了強(qiáng)吸收峰，分別對(duì)應(yīng)著納米銀和納米金的特征吸收峰，說(shuō)明兩個(gè)樣品中分別含有納米銀和納米金顆粒。通過(guò)DLS分析（圖3）可知，納米銀和納米金顆粒均存在兩個(gè)粒徑分布。納米銀顆粒平均大小分別為24nm（93.3%）和5nm（6.7%），分散指數(shù)為0.344±0.011，電動(dòng)電勢(shì)為（-16.2±1.5）mV，意味著適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)穩(wěn)定性。納米金顆粒的平均大小分別為13nm（85.7%）和155nm（14.3%），分散指數(shù)為0.262±0.056，電動(dòng)電勢(shì)為（-18.0±2.2）mV。

通過(guò)SEM觀察可以發(fā)現(xiàn)，所制備的納米銀和納米金顆粒均是球形的（圖4），其中，納米銀顆粒的平均大小為20nm，納米金顆粒的平均大小為10～15nm。這一結(jié)果與DLS的結(jié)果基本一致。但是，值得注意的是也存在一些由于團(tuán)聚而形成的較大顆粒。

通過(guò)SEM-EDS分析再次確認(rèn)了樣品中銀和金的存在。由圖5可知，在納米銀和納米金電子能譜中均出現(xiàn)了多種元素信號(hào)。其中，在納米銀樣品中出現(xiàn)金元素的信號(hào)主要是由制樣過(guò)程的噴金涂層帶入的。鈉信號(hào)的出現(xiàn)這主要是由于在納米顆粒制備過(guò)程中使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH的結(jié)果。碳元素和氧元素信號(hào)的出現(xiàn)主要來(lái)源于綠茶提取物中的有機(jī)化合物，比如抗壞血酸、黃酮、花青素、茶多酚和兒茶酚。

圖2 納米銀和納米金的紫外-可見(jiàn)光譜

圖3 （a）納米銀和（b）納米金顆粒的平均尺寸分布

圖4 以綠茶提取物為還原劑制備的納米銀（a，b）和納米金（c，d）顆粒的掃描電子顯微鏡照片

2.3 含銀或金納米顆粒的香皂（SP/Ag和SP/Au）

圖6 展示了所制備的含銀或金納米顆粒的皂（SP/Ag或SP/Au）。從圖6可以看出，所制備的皂的顏色均較深。SP/Ag呈現(xiàn)出黃色或棕色，而SP/Au則呈現(xiàn)出紫色。隨著金屬納米顆粒濃度的增大，SP/Ag和SP/Au的顏色逐漸變深。

通過(guò)SP/Ag、SP/Au和不含金屬納米顆粒皂（對(duì)照樣SP）的SEM-EDS對(duì)比分析（圖7）可以發(fā)現(xiàn)，三者樣品中均含有碳、氧和鈉元素，其中，碳和氧主要來(lái)源于皂中所含的有機(jī)化合物，鈉則主要來(lái)源于制皂過(guò)程中所引入的氫氧化鈉；在SP/Ag和SP/Au中分別檢測(cè)出了銀元素和金元素信號(hào)，而在對(duì)照樣SP中并沒(méi)有出現(xiàn)銀或金的信號(hào)，再次說(shuō)明金屬納米顆粒在SP/Ag和SP/Au中的存在。對(duì)照樣SP中所出現(xiàn)的鈣元素信號(hào)可能來(lái)源于制皂過(guò)程中所添加的香料成分，其中可能含有氯化鈣。

圖5 納米銀和納米金固體顆粒的掃描電子顯微鏡-X光電能譜分析

圖6 對(duì)照樣品皂、含納米銀顆粒香皂和含納米金顆粒香皂的照片

通過(guò)UV-vis吸收光譜（圖8）分析，可以發(fā)現(xiàn)SP/Ag皂溶液在400～500nm之間均出現(xiàn)了納米銀的特征吸收峰，SP/Au皂溶液在500～600nm之間均出現(xiàn)了納米金的特征吸收峰，表明了金屬納米顆粒在這些皂中的存在。皂中添加的金屬納米顆粒越多，特征吸收峰的強(qiáng)度越高。然而，在市售的宣稱含有銀納米顆粒的三種皂（SP1/SP2/SP3）的溶液均沒(méi)有出現(xiàn)納米銀的特征吸收峰，即不含納米銀。

圖9是本課題所研究各種皂的pH。從圖9可以看出，所制備的皂和一種市售皂（SP1）的pH均處于9.5～10.7之間。這種偏堿性的pH值可能會(huì)刺激一些較為敏感的皮膚。盡管如此，它們?cè)谑袌?chǎng)上依然是有售的。相對(duì)而言，市售皂SP2和SP3的pH則較低，分別為7.00和8.71，非常接近人類油脂外表面的自然pH值。

由圖10可以看出，本課題所研究的所有皂的泡沫穩(wěn)定性均達(dá)到了45%以上。其中市售商品皂SP2的泡沫穩(wěn)定性最低（45%），SP/Au1和SP/Au2皂的泡沫穩(wěn)定性最高，分別達(dá)到了92%和93%。相比較而言，雖然在制皂的過(guò)程中并沒(méi)有在SP/Ag和SP/Au皂中添加任何典型的穩(wěn)定劑，但是它們的泡沫穩(wěn)定并不比添加了穩(wěn)定劑的商品皂差。然而，在發(fā)泡性方面，市售商品皂的發(fā)泡指數(shù)要高于制備的SP/Ag和SP/Au皂。這可能與SP/Ag和SP/Au皂中組分較少有關(guān)。

圖7 香皂的電子掃描顯微鏡照片及相關(guān)元素的X光電能譜分析

圖8 香皂水溶液的紫外-可見(jiàn)光譜

圖9 制備的香皂盒商品皂水溶液的pH值

圖10 香皂的發(fā)泡性能

圖11 香波溶液的紫外-可見(jiàn)光譜

圖12 香波樣品的掃描電子顯微鏡照片及相關(guān)元素的X光電能譜分析

2.4 含銀納米顆粒香波（SH/Ag）

圖11 是SH/Ag、空白對(duì)照樣（SH）和市售香波（SH1）溶液的UV-vis吸收光譜。從圖11可以看出，所有的SH/Ag均在400nm附近出現(xiàn)了納米銀的特征吸收峰，確認(rèn)了銀納米顆粒的存在；然而，在SH和SH1中均未檢測(cè)到納米銀的特征吸收峰。從吸光度的大小可以看出，香波樣品的吸光度較高，這可能是由于配方中存在一些帶顏色的組分。

圖12是固化的香波樣品的SEM-EDS分析結(jié)果。從圖12可以發(fā)現(xiàn)，除了SH/Ag1外，所有的SH/Ag樣品均有銀元素信號(hào)出現(xiàn)。SH/Ag1中沒(méi)有檢測(cè)到銀元素信號(hào)則可能是該樣品中銀納米顆粒濃度太低（25mg/kg）的緣故。在市售香波SH1中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)銀納米顆粒。通過(guò)pH測(cè)量發(fā)現(xiàn)，所有的SH/Ag均呈現(xiàn)出略微的偏酸性，大約6.0左右（圖13），非常接近人類皮膚的pH值。然而，市售香波SH1的pH則明顯較高，達(dá)到了8.0左右。

通過(guò)泡沫性能的研究發(fā)現(xiàn)（圖14），所有SH/Ag的泡沫穩(wěn)定指數(shù)均在50%～90%之間，與市售香波SH1沒(méi)有明顯差異，表現(xiàn)出了較高的泡沫穩(wěn)定性。值得注意的是，市售香波的發(fā)泡力最小，其中的原因目前尚不清楚。

圖13 香波水溶液的pH值

圖14 香波的發(fā)泡性能

2.5 納米顆粒在模擬體液中的釋放和積累

表4列出了SP/Ag和SP/Au與兩種模擬體液接觸后模擬體液的ICP-OES（電感耦合等離子體發(fā)射光譜）分析結(jié)果。其中測(cè)量值為1、2、3mg/kg時(shí)并無(wú)實(shí)際意義，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)在儀器的檢測(cè)限以下了。從表4可以看出，無(wú)論是含金屬納米顆粒的SP/Ag和SP/Au皂，還是市售皂，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中均沒(méi)有在模擬體液內(nèi)發(fā)生明顯釋放。這說(shuō)明通過(guò)這種方式在香皂配方中引入銀或金納米顆粒是相對(duì)穩(wěn)定的。對(duì)于市售皂（SP1/SP2/SP3）則可能是由于較低的銀納米顆粒濃度而無(wú)法在模擬體液中檢測(cè)到。

表4 與香皂接觸后模擬體液的電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析

表5列出了SH/Ag及市售香波SH3與兩種模擬體液接觸后模擬體液的ICP-OES分析結(jié)果。圖15給出每一種香波的檢測(cè)波譜圖。從圖15可以看出，當(dāng)香波與模擬體液接觸時(shí)間20min后，所有測(cè)試樣均未在其接收液中檢測(cè)出銀納米顆粒的存在。僅僅當(dāng)香波與模擬體液的接觸時(shí)間達(dá)到1h以上時(shí)，才能在SH/Ag的接收液中檢測(cè)到銀納米顆粒。由于市售香波SH3中的銀納米顆?？赡芎苌?，甚至不含，所以在SH3的兩種接收液中均未檢測(cè)到銀納米顆粒。

最近有研究表明，化妝品配方中的金屬納米顆粒很難滲透到人類皮膚，即使它們可能會(huì)破壞皮膚組織。這是因?yàn)槿祟惼つw是半滲透性質(zhì)的，因此，納米顆粒很難穿透它，特別是當(dāng)納米顆粒的尺寸達(dá)到200nm后。盡管如此，一旦皮膚的自我保護(hù)功能被瓦解，涂抹于皮膚上的金屬納米顆粒就有可能滲透它。在這種情況下，經(jīng)皮滲透的銀納米顆粒甚至可以達(dá)到2%。更為嚴(yán)重的是，當(dāng)納米顆粒的尺寸小于10nm時(shí)，經(jīng)皮滲透的納米顆粒量將更多，它們能夠到達(dá)角質(zhì)層的更深層。然而，Wiechers等認(rèn)為納米鉻、納米銀、納米氧化鈦或納米氧化鋅并不能滲透至角質(zhì)層的下面。因此，研究化妝品中納米顆粒在皮膚上的滲透行為依然是一個(gè)重要的科學(xué)問(wèn)題。

目前，已有很多團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行關(guān)于金屬納米顆粒影響的研究。納米顆粒通常會(huì)在各種器官上發(fā)生積累，特別是肝臟、腎臟、肺等。由于肝臟控制著滲透進(jìn)體內(nèi)各種物質(zhì)的質(zhì)量和數(shù)量，因此，當(dāng)金屬納米顆粒在肝臟上積累后，對(duì)身體是十分危險(xiǎn)的。納米顆粒在體內(nèi)幾乎不可能通過(guò)排泄排出，這就使得納米顆粒會(huì)向其他器官滲透。納米顆粒在肺部積累的負(fù)面效應(yīng)目前依然不是很明了，可能將來(lái)會(huì)慢慢證明出來(lái)。

表5 與香波接觸后模擬體液的電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析結(jié)果

2.6 抗菌實(shí)驗(yàn)

圖16是SH/Ag對(duì)黑曲霉菌在孵化72小時(shí)后的抗菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由圖16可見(jiàn)，銀納米顆粒含量不同的SH/Ag抗菌能力明顯不同。銀納米顆粒濃度越大，抗菌活性越強(qiáng)。最小的抗菌濃度為175mg/kg。相比較而言，市售香波則沒(méi)有展現(xiàn)出任何抗菌效果。這是因?yàn)槭惺巯悴ㄖ袥](méi)有銀納米顆粒，因此，市售香波中的抗菌劑濃度嚴(yán)重不足，故抗菌效果極差。

圖15 與香波接觸后模擬體液的紫外-可見(jiàn)光譜

圖16 SH/Ag對(duì)黑曲霉菌在孵化72h后的抗菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

本課題以含有各種多酚化合物的綠茶提取物為還原劑和穩(wěn)定劑分別制備了銀和金納米顆粒，實(shí)現(xiàn)了金屬納米顆粒制備過(guò)程的綠色化。更為重要的是，人體對(duì)這些金屬納米顆粒也是非常敏感的。然而，市售的金屬納米顆粒絕大多數(shù)是以硼氫化鈉為還原劑、以聚乙烯吡咯烷酮為穩(wěn)定劑制備的。無(wú)論是硼氫化鈉還是聚乙烯吡咯烷酮，對(duì)人體都是有害的。簡(jiǎn)言之，本課題所制備的金屬納米顆粒由于其工藝的綠色化，大大降低了其對(duì)人體的潛在危害，比較適合應(yīng)用于化妝品配方設(shè)計(jì)。

另一方面，實(shí)驗(yàn)證明將所制備的金屬納米顆粒引入化妝品配方并不會(huì)破壞化妝品的穩(wěn)定性和實(shí)用性能，進(jìn)一步保證了其在化妝品配方中應(yīng)用的可能性。影響納米顆粒穩(wěn)定性的主要因素是所使用的穩(wěn)定劑。通過(guò)體外模擬體液的滲透實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，金屬納米顆粒雖然可能會(huì)從化妝品配方中遷出，但要完全滲透模擬皮膚則需要較長(zhǎng)的時(shí)間，沖洗20min并不會(huì)有納米顆粒遷出。 相對(duì)于市售香波，本課題所制備的含金屬納米顆粒香波展現(xiàn)出了抗菌活性，尤其是當(dāng)納米銀的濃度達(dá)到175mg/kg時(shí)，可以完全殺滅黑曲霉菌。