蒙脫石對有害微生物的吸附原理

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蒙脫石是由二層共頂聯(lián)接的硅氧四面體片夾一層共棱聯(lián)接的鋁（鎂）氧（氫氧）八面體片，構(gòu)成2:1型含結(jié)晶水的硅酸鹽礦物。其結(jié)構(gòu)支柱的八面體中Al3+被Mg3+、Fe3+、Fe2+等的同晶置換，造成八面體畸變，進(jìn)而迫使四面體片作出旋轉(zhuǎn)、伸長、歪扭等形式來予以調(diào)正，直至出現(xiàn)斷鍵，使多面體核心陽離子裸露，并在層間產(chǎn)生強弱不同的永久性負(fù)電荷。為了平衡電荷，蒙脫石就具有吸附陽離子到層間的特性，且只要所處介質(zhì)中陽離子（不論有機陽離子或無機陽離子）濃度高于其層間的陽離子的濃度，層間域中的離子就會被交換出來。這也是蒙脫石負(fù)電吸附特性。

　　1、蒙脫石對細(xì)菌的吸附作用

　　在含細(xì)菌數(shù)約為 1×107•mL-1的人工腸液中，加入不同量的蒙脫石，置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，計數(shù)菌落數(shù)。結(jié)果：蒙脫石無抑菌或殺菌作用，蒙脫石對細(xì)菌的作用主要是吸附，“車廂式”結(jié)構(gòu)的蒙脫石凝膠能將細(xì)菌固定到“車廂”中，且吸附力強弱與其帶電性有關(guān)[1-2]。當(dāng)蒙脫石的用量超過0．05ｍｇ•ｍＬ-1時。不同層電荷的蒙脫石的吸附性能類同；蒙脫石用量減少后,不同層電荷的蒙脫石的吸附量即有差異,與層電荷密度相關(guān),即蒙脫石的層電荷密度小,吸附性能高。蒙脫石濃度達(dá)5%左右時，可以100%吸附細(xì)菌。

　　用粒徑為0-0．2μm和0-2μm的蒙脫石（河南信陽產(chǎn)鈉型蒙脫石）吸附蘇云金芽胞桿菌（Bt）工程菌株WG-001原毒素蛋白（130kDa），結(jié)果表明：蒙脫石在碳酸鹽緩沖體系（pH9）對Bt原毒素蛋白的等溫吸附曲線符合Langmuir方程（r2＞0.09），當(dāng)原毒素與蒙脫石的質(zhì)量比例相同時，蒙脫石的平均粒徑越小，單位質(zhì)量吸附量越高。在磷酸鹽體系（pH6-8）pH7時單位質(zhì)量吸附量最大，在碳酸鹽體系（pH9—11）單位質(zhì)量吸附量隨pH的增加而下降。Bt原毒素在蒙脫石上的吸附0.5-1.0h就能達(dá)到平衡。隨著蒙脫石質(zhì)量比例的增加，蒙脫石對原毒素的單位質(zhì)量吸附量減小，但吸附百分率增加。在10℃-50℃范圍內(nèi)，溫度對單位質(zhì)量吸附量影響不大。透射電鏡分析表明，吸附原毒素前后蒙脫石的粒徑?jīng)]有明顯改變。XRD分析證實．吸附原毒素后蒙脫石層間距沒有發(fā)生變化[3]。

　　采用Caco-2細(xì)胞培養(yǎng)模型，觀察兩歧雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、嗜水氣單胞菌、副溶血弧菌、大腸桿菌、鼠傷寒沙門菌的黏附率，并在培養(yǎng)液中加入蒙脫石，計算蒙脫石對細(xì)菌黏附的阻斷率，探討蒙脫石對上述細(xì)菌黏附作用的影響。結(jié)果表明：所試菌與Caco-2細(xì)胞均有不同程度的黏附作用；蒙脫石對細(xì)菌黏附Caco-2細(xì)胞均有不同程度的阻斷作用，對病原菌黏附Caco-2細(xì)胞的阻斷作用要明顯大于其對益生菌的阻斷效果，其中對大腸桿菌、鼠傷寒沙門菌、嗜水氣單胞菌、副溶血弧菌黏附的阻斷率分別為54.22％、48.41％、60.53％、50.64％，而對兩歧雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌黏附的阻斷率分別為25.64％和21.49％。結(jié)果提示蒙脫石可有效阻斷病原菌黏附，從而防治腸道細(xì)菌感染和細(xì)菌移位。

　　用蒙脫石和納米蒙脫石（聚乙二醇PEG插層制備的）對金黃色葡萄球菌進(jìn)行吸附，結(jié)果：納米蒙脫石和蒙脫石均無殺菌和抑菌作用，蒙脫石吸附率為61.4％，PEG400插層的納米蒙脫土的吸附率為90.3％，PEG6000插層的納米蒙脫土吸附率為73.8％。

　　采用納米蒙脫石和普通蒙脫石與大腸桿菌的體外對比吸附能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米蒙脫石的吸附能力明顯提高，為納米蒙脫石應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域提供了證據(jù)。

　　蒙脫石對黃曲霉毒素B1均有較強的吸附性，吸附量隨黃曲霉毒素B1含量增加而增加，兩者呈直線相關(guān)。當(dāng)吸附反應(yīng)體系中賴氨酸含量為0．2％、0．4％時，不影響蒙脫石對黃曲霉毒素B1的吸附。

　　2、蒙脫石吸附作用的應(yīng)用

　　蒙脫石對細(xì)菌的吸附特性可用于人和動物止瀉。臨床藥理研究表明：蒙脫石無抑菌或殺菌作用，但蒙脫石對大腸桿菌、霍亂弧菌、空腸彎曲菌、金葡菌和輪狀病毒及膽鹽都有較好的吸附作用，“車廂式”結(jié)構(gòu)的蒙脫石凝膠能將細(xì)菌固定到“車廂”中的獨特吸附方式是治療腹瀉的藥理基礎(chǔ)；對細(xì)菌毒素有固定作用。研究還表明蒙脫石只吸附、固定表面帶有粒編碼蛋白(CS31A)的致病性帶電病原菌,對表面不帶CS31A的正常菌群無固定清除作用[2]。

　　市場上銷售的蒙脫石散、片、混懸、膏等劑型的應(yīng)用都是充分利用蒙脫石的吸附作用。

　　大量研究報道：蒙脫石可以將細(xì)菌毒素吸附交換到層間,促進(jìn)受損腸粘膜的修復(fù)。因此選擇蒙脫石作為藥用時，應(yīng)挑選高層電荷密度的蒙脫石（層電荷密度高的蒙脫石吸附毒素的功能應(yīng)高于低層電荷的蒙脫石），并通過在層間交換易水化的陽離子和強行粉碎增加邊緣,強化其水化剝片性能,增加“車廂”數(shù)量。

　　蒙脫石對嚴(yán)重?zé)齻笫竽c黏膜屏障具有明顯的保護(hù)作用，并能夠有效防治燒傷后腸道細(xì)菌移位。

　　有發(fā)明涉及蒙脫石做為抗腹瀉藥或其它胃腸道藥物的成分，用于腹瀉病及其它胃腸道疾病的治療和預(yù)防的藥物和制劑。將蒙脫石做為藥物成分，用于腹瀉病和其它胃腸道疾病的治療和預(yù)防具有“中藥成分，西藥效果”的特點。

　　有專利涉及一種新礦物藥材蒙脫石，將蒙脫石做為一種礦物藥材，用于藥品和制劑，包括中藥方劑、中藥制劑、藥劑輔料、載體、控釋緩釋劑。利用蒙脫石多變的化學(xué)活性和空間結(jié)構(gòu)特征，可以研制多種藥物、制劑，其具有多種藥用價值。

　　有發(fā)明涉及蒙脫石在制藥領(lǐng)域中的新用途。該物質(zhì)口服后，具有將消化道內(nèi)的多種內(nèi)、外源性致病因子吸附的功能，其連同所吸附的致病因子隨消化道自身蠕動排出；該物質(zhì)作為消化道內(nèi)病原清除劑，無毒性，不被消化道所吸收，不進(jìn)入血液循環(huán)；該物質(zhì)粘結(jié)性能強，發(fā)生吸附后不易解吸，并有離子交換及不易受氫離子濃度影響等特點。新用途在于治療甲亢，慢性腎功衰，口臭等疑難病癥。

　　雙八面體蒙脫石對飼料黃曲霉毒素B1有較明顯的吸附作用，且吸附作用隨雙八面體蒙脫石水平的提高而增強；在霉變飼料（黃曲霉毒素B1，39.78微克/千克）經(jīng)雙八面體蒙脫石處理后，黃曲霉毒素B1含量分別降為8.88微克/千克，達(dá)到我國衛(wèi)生部制定的飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（≤20微克/千克）和歐美標(biāo)準(zhǔn)（0—20微克/千克）。

　　有發(fā)明涉及蒙脫石做為獸藥、獸藥制劑、獸藥輔料、動物飼料添加劑的成分，用于腹瀉病及其它胃腸道疾病治療和預(yù)防的藥物和制劑，將蒙脫石做為獸藥和飼料添加劑的成分。

　　納米蒙脫石是一種新型礦物藥劑，用于治療禽畜類腹瀉痢疾等疾病具有無藥物殘留、無激素、無耐藥性、療效穩(wěn)定、無毒副作用等優(yōu)點，對大腸桿菌、霍亂弧菌、空腸彎曲菌、金黃色葡萄球菌和輪狀病毒及膽鹽都有較好的吸附作用，對細(xì)菌毒素有固定作用，能修復(fù)和提高胃腸粘膜對致病因子的防御功能。它不僅能吸附病菌，還含有豐富的維生素、礦物質(zhì)、微量元素，在抗生素、磺胺類藥物的抗藥性越來越強、耐藥菌株日益增多的情況下，應(yīng)用納米蒙脫石預(yù)防和治療畜禽疾病顯得非常重要。

　　蒙脫石在畜禽飼料（尤其是乳仔豬飼料）中可代替氧化鋅抗腹瀉，高鋅（2500-3500ppm）會對仔豬生長發(fā)育造成危害。日糧中添加超過正常需要量20～30倍的高水平鋅，必然打破原有各種元素的平衡，鋅元素過量對銅、鐵的吸收不利，高鋅可導(dǎo)致鐵、銅繼發(fā)性缺乏，出現(xiàn)貧血。國外研究認(rèn)為，當(dāng)鋅攝入量超過體內(nèi)各種排泄器官的排泄能力，則會破壞內(nèi)恒穩(wěn)機制。所以高鋅的飼料使用時間受到了較為嚴(yán)格的限制。使用半個月以上仔豬就會出現(xiàn)皮膚蒼白、被毛粗亂卷曲、貧血等現(xiàn)象。仔豬斷奶后2周使用高鋅(氧化鋅2000～3000 mg／kg)具有防腹瀉促生長效果，若一旦停止添加高水平鋅，更換日糧，仔豬腹瀉現(xiàn)象又會發(fā)生。研究還表明，飼喂高劑量鋅(3000 mg／kg)通過豬體消化吸收后，其每日鋅排出量是飼喂基礎(chǔ)日糧組的33倍。因此，添加高劑量無機鋅會造成資源浪費和殘留，且造成環(huán)境污染。

　　用納米蒙脫石治療仔豬腹瀉均有不錯的療效。納米蒙脫石、思密達(dá)和煙酸諾氟沙星注射液治療10～28 日齡仔豬腹瀉時，差異性不顯著，納米蒙脫石略強，納米蒙脫石與煙酸諾氟沙星注射液聯(lián)合治療時效果最佳；治療30～50 日齡仔豬腹瀉時， 使用了納米蒙脫石的治療組其療效明顯高于其它治療組，特別是顯著高于煙酸諾氟沙星注射液組。與思密達(dá)相比治療相比較，納米蒙脫石的總有效率較高。

　　10～28 日齡哺乳仔豬的腹瀉多由大腸桿菌感染所致。抗菌藥物因具有殺菌或抑菌作用，有一定的療效；納米蒙脫石和思密達(dá)由于對細(xì)菌及細(xì)菌毒素有吸附作用，有能修復(fù)和提高胃腸粘膜對致病因子的防御功能，因此對大腸桿菌引起的腹瀉有不錯的效果；當(dāng)納米蒙脫石與抗菌藥物聯(lián)用時總有效率達(dá)到92.9%。

　　研究表明，斷奶仔豬腹瀉的原發(fā)性因素不是細(xì)菌感染造成的，而是由于應(yīng)激造成腸道損傷使酶水平和吸收能力下降，食物以腹瀉形式排出。據(jù)全炳昭等報道，在調(diào)查的4 個豬場的6 394 頭斷奶仔豬中(28～35 日齡斷奶) ，斷奶應(yīng)激發(fā)病率分別為79. 50 % ，73. 17 % ，76. 60 %和54. 25 %。30～50 日齡仔豬的腹瀉多因非感染因素引起，但因常伴有腸道的繼發(fā)感染，故用抗菌藥物治療也有一定的療效但效果不及納米蒙脫石，而納米蒙脫石單獨使用的總有效率達(dá)94.1%，和與抗菌藥物聯(lián)用總有效率相差不大。

　　做為對照，治療中大豬數(shù)10只，其中顯效4只，有效4只，總有效率達(dá)到80％，表明納米蒙脫石對大豬同樣有著不錯的治療效果。

　　綜合本試驗結(jié)果表明，納米蒙脫石對不同年齡組豬腹瀉疾病的治療均有一定的效果，但以治療非感染性腹瀉（斷奶仔豬腹瀉）效果最佳，總有效率達(dá)94.1%。

　　納米蒙脫石還可以用于動物養(yǎng)殖場所，用于幼仔護(hù)理：將剛出生的仔豬用干布抹除胎衣后，取納米蒙脫石均勻在豬體涂抹一層，尤其是涂抹在臍帶部位，可以有效地保持仔豬體溫，使之在短時間內(nèi)站立行走，早吃初乳。并可使臍帶迅速干燥；在去勢、斷尾后將SD3004直接涂于傷口，可有效地消毒、止血。