休斯顿——莱斯大学的研究人员解决了一个长期存在争议的问题，即银纳米颗粒是世界上使用最广泛的纳米材料，它是如何杀死细菌的。

他们的工作伴随着一个尼采式的警告:用得足够多。如果你不杀他们，你会让他们更强大。

科学家们早就知道，纳米颗粒氧化时流出的银离子对细菌是致命的。但科学家们也怀疑银纳米颗粒本身可能对细菌有毒，尤其是其中最小的约3纳米的银纳米颗粒。根据赖斯研究小组本月在《美国化学学会》杂志上发表的研究结果，情况并非如此纳米快报．

事实上，当从银中去除电离的可能性时，纳米颗粒在微生物的存在下实际上是良性的，佩德罗·阿尔瓦雷斯说，他是乔治·r·布朗教授和莱斯大学土木与环境工程系的主任。

阿尔瓦雷斯说，对于这个十年之久的问题，最直接的答案是不溶性银纳米颗粒不会通过直接接触杀死细胞。但当可溶性离子在细菌附近被氧化激活时，就能很好地完成这项工作。

为了弄清楚这一点，研究人员不得不剥夺这些粒子的能量。“我们最初的预期是，颗粒越小，毒性就越大，”莱斯大学博士后研究员、该论文的第一作者修宗明说。秀开始测试纳米颗粒，有商业上可以买到的，也有定制合成的3到11纳米的纳米颗粒，看看大小和毒性之间是否存在相关性。

“我们无法得到一致的结果，”他说。“这非常令人沮丧，也非常奇怪。”

秀决定在无氧环境下测试纳米颗粒的毒性，也就是说，将纳米颗粒密封在一个没有氧气的室内，以控制银离子的释放。他发现过滤后的颗粒对微生物的毒性比银离子小得多。

该团队与大米化学家Vicki Colvin的实验室合作，然后在厌氧室中合成了银纳米颗粒，以消除任何氧化的机会。“我们发现，即使浓度达到195ppm，对细菌仍然没有毒性，”秀说。“但对于离子银来说，大约十亿分之十五的浓度就会杀死所有的细菌。这告诉我们，这种粒子的毒性是银离子的7665倍，表明毒性可以忽略不计。”

“这个实验的意义在于，”阿尔瓦雷斯说，“是为了表明，很多人获得的数据都被离子释放混淆了，而离子释放发生在他们可能没有意识到的暴露过程中。”

阿尔瓦雷斯表示，该团队的厌氧方法可能被用于测试许多其他种类的金属纳米颗粒的毒性，并有助于微调银颗粒的抗菌质量。在他们的测试中，莱斯大学的研究人员还发现了激效的证据;大肠杆菌当银离子的剂量太小而无法杀死它们时，它们就会受到刺激。

Alvarez说:“最终，我们希望控制(离子)释放的速度，以获得所需的浓度，以完成工作。”“你不想在消耗银的同时，让有毒离子过量、使环境过载，银是一种贵金属、一种宝贵的资源，也是一种有点昂贵的消毒剂。但你也不想做得不够。”

他说，这一发现应该会改变关于银纳米颗粒的大小、形状和涂层的争论。“当然，它们很重要，”阿尔瓦雷斯说，“但只是间接的，只要这些变量影响离子的溶解速率。毒性的关键决定因素是银离子。因此，重点应该放在传质过程和可控释放机制上。”

“这些发现表明，通过调节离子释放速率，例如通过响应性聚合物涂层，银纳米颗粒的抗菌应用可以增强，对环境的影响可以减轻，”Xiu说。

这篇论文的共同作者是博士后研究员张庆波和研究生赫玛·普帕拉，他们都在科尔文实验室，莱斯大学的肯尼斯·s·皮泽-斯伦贝谢化学教授，化学和生物分子工程教授和研究副教务主任。

这项工作得到了由美国环境保护局和英国自然环境研究委员会管理的一个美英联合研究项目的支持。