摘要：已有的研究工作显示纳米银和载银材料具有灭活病毒的作用。本文梳理了国内外相关的研究进展，从纳米银（Ag）和载银（Ag）材料的灭活病毒机制，以及生物安全性等几个方面进行评述。对于载Ag钢铁材料的灭活病菌作用，以及Ag对力学性能和耐腐蚀性能的影响也作了归纳。在作者研发的银合金化在不锈钢和铸铁、纳米银（Ag）珐琅层铸铁的应用表明了灭活病菌的效果。

　　病毒对宿主细胞具有很强的感染性，长期以来威胁着人类和动植物的生命健康。目前已知有几百种病毒可感染人类，如：重症急性呼吸综合征(SARS)冠状病毒、中东呼吸综合征(MERS)冠状病毒、人类免疫缺陷病毒(HIV)、登革热病毒、埃博拉病毒、甲型流感病毒、乙肝病毒等。由于病毒不断在发生变异，对病毒防治方法的研究总是相对滞后，所以对病毒性疾病的预防和治疗有相当大的难度。发现并应用广谱的灭活病毒物质(材料)可以说是一个最有效的防控措施。

　　古人早就发现Ag具有消毒杀菌作用。公元前四世纪，亚历山大大帝在长途征战中就用银制水壶来储存、净化饮用水和葡萄酒。古罗马作家Pliny在他的著作《自然史》中记载：加入Ag矿渣的药膏有治愈作用，尤其对于伤口愈合十分有效。Faraday也曾经做过在Fe中添加Ag的实验。随着现代科学技术的发展，人们发现，纯金属Ag对于人体细胞和病毒等微生物是无毒而惰性的。但是，在环境中的H2O和O2的作用下，位于金属Ag或载银（Ag）材料表面的Ag原子会释放出游离银离子。这些银离子具有极高的生物活性，对于细菌和病毒等微生物有很强的杀灭作用。自20世纪末以来，随着纳米技术的发展，人们发现纳米银（Ag）也具有很强的灭活病毒能力。除了释放出游离银离子杀灭病毒以外，纳米银（Ag）还可与病毒表面的蛋白质直接结合来使病毒失活，或者通过破坏病毒的复制和繁殖过程使病毒失去传染性。因此纳米银（Ag）的灭活病毒机理与载银（Ag）材料并不完全相同。本文对近年来纳米银（Ag）和载银（Ag）材料在灭活病毒方面的研究和应用概况进行综述，希望对了解和关注该领域发展有所帮助。

1 纳米银（Ag）的灭活病毒作用

　　纳米银（Ag）是指Ag原子组成的、粒径通常在1~100nm范围的纳米颗粒、纳米线、纳米团簇等Ag纳米材料。纳米银（Ag）的比表面积极大，具有纳米材料特征性的表面效应，表面原子与总原子数之比随着颗粒尺寸的减小而大幅增加。表面Ag原子由于周围缺少相邻原子，存在许多悬空键，因此具有高度不饱和性，极易与其它物质相结合而趋于稳定，因而纳米银（Ag）的化学反应活性极高。纳米银（Ag）这种高活性的表面结构给病毒提供了大量的接触吸附位点和反应作用点，不仅可以与病毒紧密接触，而且大大提高了与病毒中的蛋白质和核酸等分子发生化学反应的能力。
　　纳米银（Ag）的灭活病毒机理还不是十分明了，根据目前国内外的研究成果，可能与以下几种机制有关（见图1）：(1)纳米银（Ag）释放出来的银离子可以与病毒蛋白质上的巯基(—SH)、氨基(—NH2)等基团发生反应，使蛋白质失活；或者与病毒核酸上的磷酸基反应，改变核酸的结构，影响病毒遗传信息的转录复制，使病毒无法有效繁殖。(2)纳米银（Ag）对病毒有很强的吸附和固定作用，可以与病毒表面某些蛋白质结合，影响病毒与细胞受体的相互作用，从而阻碍病毒与宿主细胞的结合，防止病毒侵入细胞。例如，纳米银（Ag）与病毒表面蛋白质上的—SH可以形成化学键，相互结合生成-S-Ag复合物，使病毒蛋白质失活，进而使病毒灭活。(3)纳米银（Ag）可进入宿主细胞，在细胞内与病毒复制所需的细胞蛋白质发生反应，或直接与组装子代病毒所需的病毒蛋白质相互作用，干扰病毒的繁殖过程。(4)纳米银（Ag）可与病毒核酸结合，使病毒脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)的结构改变，影响病毒的复制和繁殖，使病毒失去活性。(5)氧在纳米银表面以O原子的形式被化学吸附，具有极高的氧化活性，因而纳米银（Ag）可作为催化剂将病毒等微生物几乎完全催化氧化，严重破坏病毒的结构。(6)纳米银（Ag）的粒径大小是影响其灭活病毒活性的重要因素，多项研究证实，减小粒径能够大大提高纳米银（Ag）与病毒等微生物的反应活性，也能更有效地释放银离子。因此与浓度和使用剂量相比，纳米银（Ag）的粒径大小对于其灭活病毒能力的影响更加明显。对纳米银（Ag）的灭活病毒机理仍需进一步研究。

　　近年来，国内外对于纳米银（Ag）灭活细菌作用的研究报道较多，各种相应的产品也逐渐投入市场。对于纳米银（Ag）灭活病毒作用的研究报道较少，不过也已逐步展开，某些研究取得了比较可喜的结果。2005年，Elechiguerra等首次发现粒径在1~10nm的纳米银（Ag）颗粒可通过与人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)表面类脂膜上的糖蛋白gp120相互作用而附着在HIV-1上。由于gp120糖蛋白通过与宿主细胞的CD4受体结合而介导病毒的下一步反应，因此当HIV-1的gp120蛋白与纳米银（Ag）结合后，HIV-1就不能再与宿主细胞结合了。体外实验进一步证实纳米银（Ag）对HIV-1与宿主细胞的结合产生了明显抑制作用。王云华等也对纳米银（Ag）灭活HIV活性进行了研究。结果表明，纳米银（Ag）能够有效抑制HIV诱导的细胞病变，还能抑制HIV急性感染细胞中p24灭活原的产生，具有较好的灭活HIV活性。同时也发现纳米银（Ag）的细胞毒性比银离子低1000倍左右，更有利于纳米银（Ag）在灭活病毒防治领域的应用。Lu等发现粒径约10nm的纳米银（Ag）与乙肝病毒(HVB)的DNA有较强的结合力，可阻碍病毒遗传物质的转录以及新DNA的形成。通过透射电子显微镜(TEM)还观察到大部分HBV病毒粒子与纳米银（Ag）产生了直接相互作用。Lara等研究发现灭活病毒活性依赖于纳米银（Ag）颗粒的大小，一般情况下纳米银（Ag）粒径小于25nm，其灭活病毒活性明显增加。向冬喜等研究了纳米银（Ag）颗粒对H3N2亚型流感病毒的抑制作用和作用机制。通过血凝素价效实验、鸡胚培养实验和神经氨酸酶活性抑制实验发现，纳米银（Ag）可能破坏H3N2病毒表面的血凝素蛋白和神经氨酸酶蛋白。运用细胞培养技术，通过致细胞病变效应(CPE)观察法、噻唑蓝(MTT)比色法和免疫荧光观察法发现，纳米银（Ag）能够明显灭活H3N2病毒，并能有效抑制病毒对犬肾细胞的侵入和侵入后病毒的继续增殖。通过TEM和流式细胞术发现，纳米银（Ag）能抑制H3N2病毒诱导犬肾细胞发生凋亡的作用。逆转录-聚合酶链式反应法(RT-PCR)显示纳米银（Ag）能够干扰H3N2病毒HA基因的扩增，说明纳米银（Ag）可能干扰了病毒遗传物质复制的某个环节。上述研究结果表明，纳米银（Ag）在细胞水平和分子水平上对H3N2流感病毒均具有抑制作用。陈娜娜等研究了纳米银（Ag）在体外与腺病毒3型(ADV3)的相互作用。通过细胞培养法和免疫荧光法发现纳米银（Ag）对ADV3有明显的抑制作用。TEM和PCR结果显示，抑制机制可能与纳米银（Ag）直接破坏ADV3病毒粒子，及破坏病毒DNA和病毒衣壳上的蛋白质如五邻体、六邻体蛋白等有关。尹俭俭等研究了纳米Ag对3型副流感病毒(PIV3)的抑制作用，通过免疫荧光法检测到纳米银（Ag）对PIV3感染犬肾细胞既有预防又有治疗作用(见图2)，利用TEM负染技术观察到纳米银（Ag）可破坏PIV3病毒的形态结构(见图3)，而且纳米银（Ag）还能抑制PIV3的神经氨酸酶活性。李秀景等研究了纳米银（Ag）对感染H1N1流感病毒的小鼠的治疗作用，通过比较各实验组的小鼠死亡率、肺指数和肺组织病毒滴度等研究纳米银（Ag）的疗效，发现纳米Ag对小鼠流感有明显的治疗作用，其治疗效果与纳米银（Ag）的加入剂量有关。户瑞丽和杨君发现在单纯疱疹病毒2(HSV-2)感染前，或在感染后的早期，加入100μg/mL的纳米银（Ag）溶液对病毒复制有明显抑制作用，并且该浓度的纳米银（Ag）溶液对细胞毒性很小。Sujitha等发现纳米银（Ag）对登革热病毒(DEN-2)有明显的杀灭作用。该研究结果具有重要意义，因为根据世界卫生组织(WHO)的报道，对于登革热还没有确切有效的病原治疗方法。

图 2 不同组犬肾细胞的免疫荧光法检测结果

Fig.2ImmunofluorescencestaininganalysisofMadin-Darbycaninekidney(MDCK)cellsindifferentgroups(extensivespecificyellow greenfluorescenceindicatescelllesionanddeath;redindicatesnormalcellmorphology)

　　除了医学上的潜在应用，纳米银（Ag）在防治动植物病毒上也有良好的效果。杨海艳等通过半叶接种法实验发现纳米银（Ag）对烟草花叶病毒(TMV)、黄瓜花叶病毒(CMV)和马铃薯Y病毒(PVY)等烟草病毒的体外抑制效果显著。Lv等采用免疫荧光法、RT-PCR法、流式细胞术以及免疫印迹法，研究了Ag纳米颗粒和Ag纳米线对猪传染性胃肠炎冠状病(TGEV)感染宿主细胞的抑制作用。实验结果表明，Ag纳米颗粒对TGEV的抑制率可达到67.35%，Ag纳米线最高可达58.65%。其作用机制是直接灭活病毒亦或阻断病毒侵入细胞。刘合永等研究了纳米银（Ag）对家蚕血液型脓病病原家蚕核型多角体病毒(BmNPV)的杀灭作用，用TEM观察到经0.2mg/L纳米银（Ag）溶液处理24h后BmNPV多角体的包被蛋白受到破坏，裸露的病毒粒子被纳米银（Ag）进一步杀灭；家蚕4龄幼虫用经过纳米银（Ag）银溶液处理的BmNPV多角体悬液添食后，至5龄末期无感染症状，证实了BmNPV的多角体结构被纳米银破坏而失去感染活性。

2 载银（Ag）材料的灭活病毒作用