蒙脱石对有害微生物的吸附原理

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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。

　　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％。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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%。

　　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。