銀-金屬氧化物復(fù)合納米結(jié)構(gòu)制備及其光增強(qiáng)抗菌性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-07-14 07:47
細(xì)菌是可以引起致命感染的微生物,因此,抗菌材料對(duì)人類健康和安全具有重要意義。銀納米顆粒和金屬氧化物納米顆粒分別通過(guò)釋放出銀離子和生成活性氧(ROS)有效的殺死細(xì)菌,是目前應(yīng)用最廣泛的兩種無(wú)機(jī)納米抗菌劑。然而,銀顆粒易發(fā)生團(tuán)聚以及ROS生成效率低的問(wèn)題,嚴(yán)重限制了銀納米顆粒和金屬氧化物納米顆?咕阅艿倪M(jìn)一步提高。如何有效加快銀離子的釋放和提高ROS的生成效率,從而增強(qiáng)無(wú)機(jī)納米抗菌劑的殺菌性能是迫切需要解決的問(wèn)題。本論文通過(guò)構(gòu)建銀-金屬氧化物復(fù)合納米結(jié)構(gòu),并利用表面等離子體共振效應(yīng)提高ROS生成和離子釋放,從而實(shí)現(xiàn)了光輻照下抗菌活性的顯著增強(qiáng)。取得的主要成果如下:(1)以十六烷基三甲基氯化銨為穩(wěn)定劑,通過(guò)液相法制備了 Ag-ZnO核殼納米顆粒。改變Zn/Ag的摩爾比,得到了不同尺寸的Ag-ZnO核殼納米顆粒。通過(guò)檢測(cè)Ag-ZnO核殼結(jié)構(gòu)的抗菌活性,發(fā)現(xiàn)Ag-ZnO納米顆粒對(duì)大腸桿菌(E.coli)和金黃色葡萄球菌(S.aureus)的最小抑菌濃度(MIC)分別為9.1 mg L-1和18.1 mg L-1,與黑暗條件下相比,分別降低了 74%和49%,表現(xiàn)出比單獨(dú)的Ag和ZnO顆粒更強(qiáng)的...
【文章來(lái)源】:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1納米抗菌材料的應(yīng)用領(lǐng)域|14]??
?第1章緒論???>〇u>?x?\??(/?\?\?I、??i?^mmk?/?J??圖1.2銀離子的抗菌作用示意圖—??銀納米顆粒能夠在有氧條件下氧化生成氧化銀進(jìn)而溶解產(chǎn)生銀離子,該過(guò)程??會(huì)消耗大量的氧氣,可以直接損害好氧性菌的生理活動(dòng)而殺死細(xì)菌。銀離子可以??與蛋白質(zhì)上的巰基結(jié)合,形成穩(wěn)定的巰基-銀化學(xué)鍵,從而改變蛋白質(zhì)的三維結(jié)??構(gòu)并阻斷肽的結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)銀離子與膜蛋白結(jié)合時(shí),會(huì)破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),導(dǎo)致細(xì)??胞膜的通透性增加,細(xì)胞質(zhì)外泄;當(dāng)銀離子與物質(zhì)傳輸系統(tǒng)和電子傳輸系統(tǒng)中的??酶的供電子基團(tuán)(如巰基、氨基、咪唑、磷酸和羰基等)反應(yīng)后,會(huì)使正常生命??活動(dòng)和其他代謝活動(dòng)發(fā)生紊亂。銀離子還會(huì)干擾細(xì)胞的呼吸鏈,即破壞鉀離子的??運(yùn)輸和釋放,并阻止三磷酸腺苷的合成,導(dǎo)致細(xì)胞活力下降,從而將細(xì)胞殺死。??此外,銀離子還能與其他生物分子如DNA、RNA等形成不溶性化合物,破壞核酸??的序列,從而阻礙細(xì)胞的分裂和繁殖,最終使細(xì)胞死亡。??銀離子引起的另一種毒性作用是氧化應(yīng)激,這與活性氧(ROS)的產(chǎn)生有關(guān)??[2Q]。正常情況下,ROS由細(xì)胞氧呼吸后產(chǎn)生,繼而被谷朧甘肽清除而保持在相對(duì)??較低的水平。但是,當(dāng)銀離子進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)后,大量的銀離子會(huì)使細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)量??的ROS,?ROS會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生氧化應(yīng)激,從而破壞細(xì)菌生命活動(dòng)的穩(wěn)定性。另一方??面,銀離子能夠直接與相關(guān)酶和谷骯甘肽中的硫醇基團(tuán)結(jié)合,從而破壞細(xì)胞的清??除機(jī)制,導(dǎo)致ROS的濃度增加。過(guò)量的ROS還會(huì)與DNA發(fā)生反應(yīng)使DNA的??單鏈斷裂,從而在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)破壞細(xì)胞的增值導(dǎo)致細(xì)菌死亡。??目前,含銀納米抗菌劑主要有銀納米顆粒、含銀化合物和銀納米復(fù)合結(jié)構(gòu)等。
??納米顆粒的大小是最先評(píng)估銀納米顆粒毒性的參數(shù)。Sotiriou等[21]提出,當(dāng)銀??納米顆粒很。ǎ迹保凹{米)時(shí),會(huì)釋放出許多銀離子,而抗菌活性主要由這些離子??控制;當(dāng)銀納米顆粒相對(duì)較大(>10納米)時(shí),銀離子和顆粒本身都會(huì)對(duì)抗菌活性??產(chǎn)生影響。銀納米顆粒的表面電荷和涂層類型也會(huì)影響銀對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的抑制作用。??El?Badawy等研宄了一組由不同電荷類型的穩(wěn)定劑包覆的銀納米顆粒的抗菌性??能,發(fā)現(xiàn)帶正電荷的銀納米顆粒表現(xiàn)出對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌孢芽桿菌最有效的細(xì)菌抑??制作用(圖1.3)。這種依賴電荷的毒性作用是因?yàn)閹д姾傻你y納米顆粒更容易??附著在帶負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞壁上[23]。此外,顆粒形狀會(huì)影響銀的比表面積和銀離??子溶解速率,從而影響銀的抗菌性能[24]。Epple等t25]研宄了片狀、球形、棒狀和??立方體四種不同形狀的銀納米顆粒對(duì)*S.owrew的抗菌活性,結(jié)果表明,比表面積??最大的銀納米片具有最高的銀離子溶出率,表現(xiàn)出的抗菌作用最強(qiáng)。另外,Xiu??等[26]研究發(fā)現(xiàn)pH不同時(shí),銀納米顆粒抗菌性能也有差異,在有氧和酸性條件下,??銀納米顆粒釋放銀離子速率加快,抗菌活性更好。??5??;?:?; ̄?120??—???3??b?t????^?4-?— ̄?100?ir—一 ̄*??t:??〇?1?.?-th-?CHrw?-A#W??.?\?\?\?OttMe-AgNfS?V?\?\??PVP-ApKP*?A?\?\?20-?-A-PVP-AitNIH?^s.?V?■?T??\??BPEI-AgNf*?\?\?\?BI*e.AsN?N?\V?\?\??m?〇丨
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]花狀納米銅的制備及抗菌性能[J]. 張文鳳,閻璽慶,王治華,孫磊,趙彥保,張治軍. 功能材料. 2013(15)
[2]銅納米粒子的可控制備及其抗菌性能研究[J]. 陳丹,徐曉玲,段惺,范希梅,周祚萬(wàn). 功能材料. 2012(06)
本文編號(hào):3283728
【文章來(lái)源】:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1納米抗菌材料的應(yīng)用領(lǐng)域|14]??
?第1章緒論???>〇u>?x?\??(/?\?\?I、??i?^mmk?/?J??圖1.2銀離子的抗菌作用示意圖—??銀納米顆粒能夠在有氧條件下氧化生成氧化銀進(jìn)而溶解產(chǎn)生銀離子,該過(guò)程??會(huì)消耗大量的氧氣,可以直接損害好氧性菌的生理活動(dòng)而殺死細(xì)菌。銀離子可以??與蛋白質(zhì)上的巰基結(jié)合,形成穩(wěn)定的巰基-銀化學(xué)鍵,從而改變蛋白質(zhì)的三維結(jié)??構(gòu)并阻斷肽的結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)銀離子與膜蛋白結(jié)合時(shí),會(huì)破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),導(dǎo)致細(xì)??胞膜的通透性增加,細(xì)胞質(zhì)外泄;當(dāng)銀離子與物質(zhì)傳輸系統(tǒng)和電子傳輸系統(tǒng)中的??酶的供電子基團(tuán)(如巰基、氨基、咪唑、磷酸和羰基等)反應(yīng)后,會(huì)使正常生命??活動(dòng)和其他代謝活動(dòng)發(fā)生紊亂。銀離子還會(huì)干擾細(xì)胞的呼吸鏈,即破壞鉀離子的??運(yùn)輸和釋放,并阻止三磷酸腺苷的合成,導(dǎo)致細(xì)胞活力下降,從而將細(xì)胞殺死。??此外,銀離子還能與其他生物分子如DNA、RNA等形成不溶性化合物,破壞核酸??的序列,從而阻礙細(xì)胞的分裂和繁殖,最終使細(xì)胞死亡。??銀離子引起的另一種毒性作用是氧化應(yīng)激,這與活性氧(ROS)的產(chǎn)生有關(guān)??[2Q]。正常情況下,ROS由細(xì)胞氧呼吸后產(chǎn)生,繼而被谷朧甘肽清除而保持在相對(duì)??較低的水平。但是,當(dāng)銀離子進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)后,大量的銀離子會(huì)使細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)量??的ROS,?ROS會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生氧化應(yīng)激,從而破壞細(xì)菌生命活動(dòng)的穩(wěn)定性。另一方??面,銀離子能夠直接與相關(guān)酶和谷骯甘肽中的硫醇基團(tuán)結(jié)合,從而破壞細(xì)胞的清??除機(jī)制,導(dǎo)致ROS的濃度增加。過(guò)量的ROS還會(huì)與DNA發(fā)生反應(yīng)使DNA的??單鏈斷裂,從而在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)破壞細(xì)胞的增值導(dǎo)致細(xì)菌死亡。??目前,含銀納米抗菌劑主要有銀納米顆粒、含銀化合物和銀納米復(fù)合結(jié)構(gòu)等。
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【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]花狀納米銅的制備及抗菌性能[J]. 張文鳳,閻璽慶,王治華,孫磊,趙彥保,張治軍. 功能材料. 2013(15)
[2]銅納米粒子的可控制備及其抗菌性能研究[J]. 陳丹,徐曉玲,段惺,范希梅,周祚萬(wàn). 功能材料. 2012(06)
本文編號(hào):3283728
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