抗生素的濫用導致細菌耐藥問題日益嚴重,人類迫切需要開發(fā)出新的抗菌藥物以減少細菌耐藥問題�；诩{米銀制備而成的納米銀復合材料在兼顧納米銀抗菌性能的同時不僅能夠克服單一納米銀釋放速度快、不穩(wěn)定等缺點,還能緩解細菌耐藥的問題,因此被認為是一類具有廣泛應用前景的新型抗菌劑。已有研究表明,單一納米銀與某些抗生素的聯(lián)合使用可以達到協(xié)同抗菌效果,但目前尚缺乏對納米銀復合材料與抗生素的聯(lián)合抗菌性能及機制的研究。本文首先制備出3種不同結(jié)構(gòu)的納米銀復合材料,包括二氧化硅-聚多巴胺-納米銀復合材料（SiO₂-PD-AgNPs）、納米銀@二氧化硅復合材料（AgNPs@SiO₂）和納米銀@二氧化硅-聚多巴胺-納米銀復合材料（AgNPs@SiO₂-PD-AgNPs）。隨后測定了納米銀復合材料對大腸桿菌（Escherichia coli, E. coli）和枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis, B. subtilis）的單一毒性效應。結(jié)果顯示,AgNPs@SiO₂-PD-AgNPs復合材料對2種菌的單一毒性均大于其... 

【文章來源】：生態(tài)毒理學報. 2020,15(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

3種納米銀復合材料的紫外可見吸收光譜（a）與結(jié)構(gòu)（b）：--；--；。

本研究中納米銀復合材料的抗菌性能主要由納米銀的負載率決定。對于Ag NPs@Si O2來說，該材料是將納米銀的還原反應和正硅酸乙酯的水解反應同時進行，使納米銀能夠更多地被包裹于Si O2微孔中，其對納米銀的吸附率較高。而Si O2表面的聚多巴胺雖具有一定的黏附性，但其負載的納米銀粒子可能相對較少，導致Si O2-PD-Ag NPs毒性較Ag NPs@Si O2小。AgNPs@Si O2-PD-AgNPs是在Ag NPs@Si O2的基礎上，對材料表面進行進一步修飾，從而進一步提高了納米銀的負載率，因此Ag NPs@Si O2-PD-AgNPs的毒性最大。從受試菌來看，3種材料對E.coli的毒性均大于對B.subtilis的毒性，即E.coli對納米銀復合材料的敏感度要遠遠高于B.subtilis。筆者推測這可能與2種菌的細胞壁結(jié)構(gòu)有關：E.coli是革蘭氏陰性菌，細胞壁結(jié)構(gòu)較為單薄，含極少肽聚糖，納米銀和Ag+容易滲透到細胞質(zhì)中；對于B subtilis來說，細胞壁堅固致密的肽聚糖層會阻礙納米銀和Ag+的滲透，抑菌效應減弱[34]。2.3聯(lián)合毒性

對于AgNPs@Si O2-PD-Ag NPs和OH的聯(lián)合毒性效應，有研究指出，納米銀與四環(huán)素在水溶液中共存時會發(fā)生交互反應，改變納米銀與四環(huán)素的理化性質(zhì)，導致Ag+的濃度升高，四環(huán)素的濃度降低[43]。Wan等[44]在評價納米銀與抗生素聯(lián)合抑制大腸桿菌實驗中也發(fā)現(xiàn)，納米銀與四環(huán)素聯(lián)用不具有協(xié)同抑菌效果。因此，筆者推測納米銀復合材料和OH的聯(lián)合作用機制如圖3(d)所示。Ag NPs@Si O2-PD-AgNPs首先釋放出納米銀(圖2(d))，之后OH通過羥基和酰胺基(圖3(c))與納米銀結(jié)合成為OH-納米銀復合物。但是OH與納米銀會發(fā)生交互反應，改變了OH與納米銀的理化性質(zhì)，導致Ag+濃度增加，OH濃度降低。一方面，OH-納米銀復合物會釋放更多的Ag+，與單獨的納米銀相比會對細菌產(chǎn)生更大的毒性作用；另一方面，OH濃度的降低減少了其與細菌核糖體的結(jié)合，降低了對蛋白質(zhì)合成過程的影響，和相同條件下單獨的OH作用相比對細菌的毒性效應減弱了，總體表現(xiàn)出對細菌的聯(lián)合抗菌效應為相加。，綜上，本文制備出3種納米銀復合材料并對其抗菌性能進行探究，研究結(jié)果總結(jié)如下。(1)3種納米銀復合材料對細菌的單一毒性大小順序一致，均為AgNPs@Si O2-PD-AgNPs>Ag NPs@Si O2>Si O2-PD-AgNPs。此外，E.coli對納米銀復合材料的敏感度要高于B.subtilis。(2)AgNPs@Si O2-PD-AgNPs與KS在毒性比為1∶1、1∶5和5∶1時對E.coli的聯(lián)合毒性效應為協(xié)同，對B.subtilis的聯(lián)合毒性效應為相加，而AgNPs@Si O2-PD-AgNPs與OH對2種菌的聯(lián)合毒性效應均為相加。(3)Ag NPs@Si O2-PD-AgNPs與KS協(xié)同效應產(chǎn)生的主要原因可能是因為二者結(jié)合而成的KS-納米銀復合物導致進入細菌體內(nèi)的Ag+和KS相較于單獨的抗菌劑作用時均有增加，對細菌產(chǎn)生更大的毒性作用，表現(xiàn)出協(xié)同抗菌效應。因此，可以推測AgNPs@Si O2-PD-Ag NPs和KS聯(lián)用會對革蘭氏陰性菌發(fā)揮優(yōu)異的協(xié)同抗菌性能。所以，建議在今后的實際運用中，可以將夾心層結(jié)構(gòu)的納米銀復合材料和包含有羥基和酰胺基等活性基團并且不會與納米銀發(fā)生交互反應的抗生素聯(lián)合作用于革蘭氏陰性菌；此外，在此基礎上有必要進一步探究對革蘭氏陽性菌也能產(chǎn)生良好協(xié)同抗菌效應的納米銀復合材料與抗生素的組合，為開發(fā)新型抗菌材料提供新思路并為聯(lián)合用藥提供參考。

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本文編號：3021489