蒙脱石对有害微生物的吸附作用

来源： 赤峰和明生化工有限公司  点击：5473次 发布时间：2012/7/24

摘　要：蒙脱石对细菌有吸附作用，吸附力强弱与其带电性有关。蒙脱石对大肠杆菌、霍乱弧菌、空肠弯曲菌、金葡菌和轮状病毒及胆盐都有较好的吸附作用，且对表面带有粒编码蛋白(CS31A)的致病性带电病原菌有固定清除作用。研究总结还表明纳米蒙脱石比普通蒙脱石吸附能力高，对非感染仔猪腹泻总有效率高达94.1％，且价格低廉，毒副作用小。透射电镜分析表明纳米蒙脱石吸附原毒素前后蒙脱石的粒径没有明显改变，XRD分析证实吸附原毒素后蒙脱石层间距没有发生变化。
关键词：纳米蒙脱石；细菌；腹泻；吸附
　　蒙脱石是由二层共顶联接的硅氧四面体片夹一层共棱联接的铝（镁）氧（氢氧）八面体片，构成2:1型含结晶水的硅酸盐矿物。其结构支柱的八面体中Al3+被Mg3+、Fe3+、Fe2+等的同晶置换，造成八面体畸变，进而迫使四面体片作出旋转、伸长、歪扭等形式来予以调正，直至出现断键，使多面体核心阳离子裸露，并在层间产生强弱不同的永久性负电荷。为了平衡电荷，蒙脱石就具有吸附阳离子到层间的特性，且只要所处介质中阳离子（不论有机阳离子或无机阳离子）浓度高于其层间的阳离子的浓度，层间域中的离子就会被交换出来。这也是蒙脱石负电吸附特性。
1　蒙脱石对细菌的吸附作用
　　在含细菌数约为 1×107·mL-1的人工肠液中，加入不同量的蒙脱石，置于培养箱中培养，计数菌落数。结果：蒙脱石无抑菌或杀菌作用，蒙脱石对细菌的作用主要是吸附，“车厢式”结构的蒙脱石凝胶能将细菌固定到“车厢”中，且吸附力强弱与其带电性有关[1-2]。当蒙脱石的用量超过0．05ｍｇ·ｍＬ-1时。不同层电荷的蒙脱石的吸附性能类同；蒙脱石用量减少后,不同层电荷的蒙脱石的吸附量即有差异,与层电荷密度相关,即蒙脱石的层电荷密度小,吸附性能高。蒙脱石浓度达5%左右时，可以100%吸附细菌。
　　用粒径为0-0．2μm和0-2μm的蒙脱石（河南信阳产钠型蒙脱石）吸附苏云金芽胞杆菌（Bt）工程菌株WG-001原毒素蛋白（130kDa），结果表明：蒙脱石在碳酸盐缓冲体系（pH9）对Bt原毒素蛋白的等温吸附曲线符合Langmuir方程（r2＞0.09），当原毒素与蒙脱石的质量比例相同时，蒙脱石的平均粒径越小，单位质量吸附量越高。在磷酸盐体系（pH6-8）pH7时单位质量吸附量最大，在碳酸盐体系（pH9—11）单位质量吸附量随pH的增加而下降。Bt原毒素在蒙脱石上的吸附0.5-1.0h就能达到平衡。随着蒙脱石质量比例的增加，蒙脱石对原毒素的单位质量吸附量减小，但吸附百分率增加。在10℃-50℃范围内，温度对单位质量吸附量影响不大。透射电镜分析表明，吸附原毒素前后蒙脱石的粒径没有明显改变。XRD分析证实．吸附原毒素后蒙脱石层间距没有发生变化[3]。
　　采用Caco-2细胞培养模型，观察两歧双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、嗜水气单胞菌、副溶血弧菌、大肠杆菌、鼠伤寒沙门菌的黏附率，并在培养液中加入蒙脱石，计算蒙脱石对细菌黏附的阻断率，探讨蒙脱石对上述细菌黏附作用的影响。结果表明：所试菌与Caco-2细胞均有不同程度的黏附作用；蒙脱石对细菌黏附Caco-2细胞均有不同程度的阻断作用，对病原菌黏附Caco-2细胞的阻断作用要明显大于其对益生菌的阻断效果，其中对大肠杆菌、鼠伤寒沙门菌、嗜水气单胞菌、副溶血弧菌黏附的阻断率分别为54.22％、48.41％、60.53％、50.64％，而对两歧双歧杆菌、嗜酸乳杆菌黏附的阻断率分别为25.64％和21.49％。结果提示蒙脱石可有效阻断病原菌黏附，从而防治肠道细菌感染和细菌移位[4]。
　　用蒙脱石和纳米蒙脱石（聚乙二醇PEG插层制备的）对金黄色葡萄球菌进行吸附，结果：纳米蒙脱石和蒙脱石均无杀菌和抑菌作用，蒙脱石吸附率为61.4％，PEG400插层的纳米蒙脱土的吸附率为90.3％，PEG6000插层的纳米蒙脱土吸附率为73.8％[5]。
　　采用纳米蒙脱石和普通蒙脱石与大肠杆菌的体外对比吸附能力，结果发现纳米蒙脱石的吸附能力明显提高，为纳米蒙脱石应用于医药领域提供了证据[6]。
蒙脱石对黄曲霉毒素B1均有较强的吸附性，吸附量随黄曲霉毒素B1含量增加而增加，两者呈直线相关。当吸附反应体系中赖氨酸含量为0．2％、0．4％时，不影响蒙脱石对黄曲霉毒素B1的吸附[7]。
2　蒙脱石吸附作用的应用
　　蒙脱石对细菌的吸附特性可用于人和动物止泻。临床药理研究表明：蒙脱石无抑菌或杀菌作用，但蒙脱石对大肠杆菌、霍乱弧菌、空肠弯曲菌、金葡菌和轮状病毒及胆盐都有较好的吸附作用，“车厢式”结构的蒙脱石凝胶能将细菌固定到“车厢”中的独特吸附方式是治疗腹泻的药理基础；对细菌毒素有固定作用。研究还表明蒙脱石只吸附、固定表面带有粒编码蛋白(CS31A)的致病性带电病原菌,对表面不带CS31A的正常菌群无固定清除作用[2]。
市场上销售的蒙脱石散、片、混悬、膏等剂型的应用都是充分利用蒙脱石的吸附作用。
　　大量研究报道：蒙脱石可以将细菌毒素吸附交换到层间,促进受损肠粘膜的修复。因此选择蒙脱石作为药用时，应挑选高层电荷密度的蒙脱石（层电荷密度高的蒙脱石吸附毒素的功能应高于低层电荷的蒙脱石），并通过在层间交换易水化的阳离子和强行粉碎增加边缘,强化其水化剥片性能,增加“车厢”数量。
蒙脱石对严重烧伤大鼠肠黏膜屏障具有明显的保护作用，并能够有效防治烧伤后肠道细菌移位[8]。
　　有发明涉及蒙脱石做为抗腹泻药或其它胃肠道药物的成分，用于腹泻病及其它胃肠道疾病的治疗和预防的药物和制剂。将蒙脱石做为药物成分，用于腹泻病和其它胃肠道疾病的治疗和预防具有“中药成分，西药效果”的特点[9]。
　　有专利涉及一种新矿物药材蒙脱石，将蒙脱石做为一种矿物药材，用于药品和制剂，包括中药方剂、中药制剂、药剂辅料、载体、控释缓释剂。利用蒙脱石多变的化学活性和空间结构特征，可以研制多种药物、制剂，其具有多种药用价值[10]。
　　有发明涉及蒙脱石在制药领域中的新用途。该物质口服后，具有将消化道内的多种内、外源性致病因子吸附的功能，其连同所吸附的致病因子随消化道自身蠕动排出；该物质作为消化道内病原清除剂，无毒性，不被消化道所吸收，不进入血液循环；该物质粘结性能强，发生吸附后不易解吸，并有离子交换及不易受氢离子浓度影响等特点。新用途在于治疗甲亢，慢性肾功衰，口臭等疑难病症[11-12]。
　　双八面体蒙脱石对饲料黄曲霉毒素B1有较明显的吸附作用，且吸附作用随双八面体蒙脱石水平的提高而增强；在霉变饲料（黄曲霉毒素B1，39.78微克/千克）经双八面体蒙脱石处理后，黄曲霉毒素B1含量分别降为8.88微克/千克，达到我国卫生部制定的饲料卫生标准（≤20微克/千克）和欧美标准（0—20微克/千克）。
有发明涉及蒙脱石做为兽药、兽药制剂、兽药辅料、动物饲料添加剂的成分，用于腹泻病及其它胃肠道疾病治疗和预防的药物和制剂，将蒙脱石做为兽药和饲料添加剂的成分[13]。
　　纳米蒙脱石是一种新型矿物药剂，用于治疗禽畜类腹泻痢疾等疾病具有无药物残留、无激素、无耐药性、疗效稳定、无毒副作用等优点，对大肠杆菌、霍乱弧菌、空肠弯曲菌、金黄色葡萄球菌和轮状病毒及胆盐都有较好的吸附作用，对细菌毒素有固定作用，能修复和提高胃肠粘膜对致病因子的防御功能。它不仅能吸附病菌，还含有丰富的维生素、矿物质、微量元素，在抗生素、磺胺类药物的抗药性越来越强、耐药菌株日益增多的情况下，应用纳米蒙脱石预防和治疗畜禽疾病显得非常重要。
　　蒙脱石在畜禽饲料（尤其是乳仔猪饲料）中可代替氧化锌抗腹泻，高锌（2500-3500ppm）会对仔猪生长发育造成危害。日粮中添加超过正常需要量20～30倍的高水平锌，必然打破原有各种元素的平衡，锌元素过量对铜、铁的吸收不利，高锌可导致铁、铜继发性缺乏，出现贫血。国外研究认为，当锌摄入量超过体内各种排泄器官的排泄能力，则会破坏内恒稳机制。所以高锌的饲料使用时间受到了较为严格的限制。使用半个月以上仔猪就会出现皮肤苍白、被毛粗乱卷曲、贫血等现象。仔猪断奶后2周使用高锌(氧化锌2000～3000 mg／kg)具有防腹泻促生长效果，若一旦停止添加高水平锌，更换日粮，仔猪腹泻现象又会发生。研究还表明，饲喂高剂量锌(3000 mg／kg)通过猪体消化吸收后，其每日锌排出量是饲喂基础日粮组的33倍。因此，添加高剂量无机锌会造成资源浪费和残留，且造成环境污染[14]。
用纳米蒙脱石治疗仔猪腹泻均有不错的疗效。纳米蒙脱石、思密达和烟酸诺氟沙星注射液治疗10～28 日龄仔猪腹泻时，差异性不显著，纳米蒙脱石略强，纳米蒙脱石与烟酸诺氟沙星注射液联合治疗时效果最佳；治疗30～50 日龄仔猪腹泻时， 使用了纳米蒙脱石的治疗组其疗效明显高于其它治疗组，特别是显著高于烟酸诺氟沙星注射液组。与思密达相比治疗相比较，纳米蒙脱石的总有效率较高。
　　10～28 日龄哺乳仔猪的腹泻多由大肠杆菌感染所致。抗菌药物因具有杀菌或抑菌作用，有一定的疗效；纳米蒙脱石和思密达由于对细菌及细菌毒素有吸附作用，有能修复和提高胃肠粘膜对致病因子的防御功能，因此对大肠杆菌引起的腹泻有不错的效果；当纳米蒙脱石与抗菌药物联用时总有效率达到92.9%。
研究表明，断奶仔猪腹泻的原发性因素不是细菌感染造成的，而是由于应激造成肠道损伤使酶水平和吸收能力下降，食物以腹泻形式排出。据全炳昭等报道，在调查的4 个猪场的6 394 头断奶仔猪中(28～35 日龄断奶) ，断奶应激发病率分别为79. 50 % ，73. 17 % ，76. 60 %和54. 25 %。30～50 日龄仔猪的腹泻多因非感染因素引起，但因常伴有肠道的继发感染，故用抗菌药物治疗也有一定的疗效但效果不及纳米蒙脱石，而纳米蒙脱石单独使用的总有效率达94.1%，和与抗菌药物联用总有效率相差不大。
　　做为对照，治疗中大猪数10只，其中显效4只，有效4只，总有效率达到80％，表明纳米蒙脱石对大猪同样有着不错的治疗效果。
　　综合本试验结果表明，纳米蒙脱石对不同年龄组猪腹泻疾病的治疗均有一定的效果，但以治疗非感染性腹泻（断奶仔猪腹泻）效果最佳，总有效率达94.1%[15]。
　　赤峰和润美科技有限公司生产的纳米蒙脱石是由富镁蒙脱石经物理化学方法改性、加工纳米化后，具有更大比表面积，可大幅度提高吸附能力，表面能比“思密达”产品高，表面积是“思密达”产品的3倍。纳米蒙脱石成分中的电解质补充物质，在畜禽机体中主要分布在细胞外液中，对维持体液的渗透压和调节水分起着重要作用，并对消化道粘膜产生一定的刺激作用，可增加消化液分泌，加强胃肠蠕动，促进胃肠道的消化功能，有利于食欲减退、消化不良、胃肠弛缓等症状的防治，并且有促进胃肠分泌与运动，加强消化机能及改善心血管活动等作用。
　　纳米蒙脱石还可以用于动物养殖场所，用于幼仔护理：将刚出生的仔猪用干布抹除胎衣后，取纳米蒙脱石均匀在猪体涂抹一层，尤其是涂抹在脐带部位，可以有效地保持仔猪体温，使之在短时间内站立行走，早吃初乳。并可使脐带迅速干燥；在去势、断尾后将SD3004直接涂于伤口，可有效地消毒、止血。
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