Công nghệ bào chế vật liệu diệt khuẩn hỗn hợp khoáng sét-kim loại

Trong các vật liệu diệt khuẩn mới được điều chế dựa trên khoáng sét, bản thân khoáng sét chủ yếu được sử dụng làm chất mang cho các chất diệt khuẩn (như kim loại, oxit kim loại, chất hữu cơ) và khả năng diệt khuẩn của chúng còn hạn chế. Khoáng sét biến tính được điều chế bằng nhiều phương pháp khác nhau, và vật liệu tổng hợp từ khoáng sét và các vật liệu khác có thể được sử dụng làm vật liệu diệt khuẩn mới để tạo ra tác dụng diệt khuẩn đối với các loại vi khuẩn khác nhau.

Khoáng sét có thể tăng cường khả năng diệt khuẩn thông qua các phương pháp biến tính khác nhau (bao gồm biến tính nhiệt, biến tính axit, biến tính vô cơ của kim loại hoặc oxit kim loại, biến tính hữu cơ và biến tính composite, v.v.). Diện tích bề mặt tăng lên, độ xốp và độ phân tán của khoáng chất tăng lên, đồng thời cải thiện độ ổn định nhiệt tổng thể và độ bền cơ học của vật liệu. Các khoáng chất đất sét được sử dụng để sửa đổi và chuẩn bị các vật liệu diệt khuẩn chủ yếu là montmorillonite, kaolinite, halloysite và vermiculite, trong đó montmorillonite có khả năng trao đổi cation vượt trội, miền xen kẽ lớn, diện tích bề mặt cụ thể và mạnh. Nó được sử dụng rộng rãi vì khả năng hấp phụ của nó.

Các ion kim loại độc hại và oxit kim loại có thể được chèn vào lớp khoáng sét hoặc được hấp phụ trên bề mặt của nó để chuẩn bị vật liệu diệt khuẩn tổng hợp. Các ion kim loại được sử dụng trong nghiên cứu chủ yếu bao gồm kẽm, đồng và bạc (trong đó bạc được sử dụng rộng rãi) và các oxit kim loại bao gồm oxit titan, oxit kẽm, oxit đồng và oxit sắt. Khoáng vật sét và kim loại hoặc oxit kim loại được biến tính chủ yếu thông qua trao đổi cation giữa các lớp hoặc hấp phụ bề mặt khoáng vật. Cơ chế diệt khuẩn của loại vật liệu composite diệt khuẩn này liên quan đến độc tính của kim loại đối với tế bào hoặc do các gốc tự do sinh ra.

Khoáng sét chứa các ion kim loại có ưu điểm là giải phóng kim loại chậm, kéo dài thời gian khử trùng và cải thiện tính ổn định của vật liệu khử trùng. Sự giải phóng kim loại chậm liên quan đến khả năng liên kết giữa các nhóm hydroxyl trên bề mặt khoáng sét và kim loại. Việc tăng diện tích bề mặt riêng và độ xốp của khoáng sét giúp phân tán các hạt nano kim loại, nâng cao hiệu quả tiếp xúc giữa nano kim loại và vi khuẩn, nâng cao hiệu quả diệt khuẩn. Tuy nhiên, xét về độc tính của các hạt nano kim loại, độc tính sinh học của chúng cần được xem xét trong các ứng dụng cụ thể. Tuy nhiên, do sự giải phóng chậm các ion kim loại trong khoáng sét, kim loại có thể tiếp tục tích tụ trong cơ thể và biểu hiện độc tính theo thời gian.