银-金属氧化物复合纳米结构制备及其光增强抗菌性能研究
发布时间：2021-07-14 07:47
细菌是可以引起致命感染的微生物,因此,抗菌材料对人类健康和安全具有重要意义。银纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒分别通过释放出银离子和生成活性氧（ROS）有效的杀死细菌,是目前应用最广泛的两种无机纳米抗菌剂。然而,银颗粒易发生团聚以及ROS生成效率低的问题,严重限制了银纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒抗菌性能的进一步提高。如何有效加快银离子的释放和提高ROS的生成效率,从而增强无机纳米抗菌剂的杀菌性能是迫切需要解决的问题。本论文通过构建银-金属氧化物复合纳米结构,并利用表面等离子体共振效应提高ROS生成和离子释放,从而实现了光辐照下抗菌活性的显著增强。取得的主要成果如下:（1）以十六烷基三甲基氯化铵为稳定剂,通过液相法制备了 Ag-ZnO核壳纳米颗粒。改变Zn/Ag的摩尔比,得到了不同尺寸的Ag-ZnO核壳纳米颗粒。通过检测Ag-ZnO核壳结构的抗菌活性,发现Ag-ZnO纳米颗粒对大肠杆菌（E.coli）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）的最小抑菌浓度（MIC）分别为9.1 mg L-1和18.1 mg L-1,与黑暗条件下相比,分别降低了 74%和49%,表现出比单独的Ag和ZnO颗粒更强的...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１纳米抗菌材料的应用领域｜１４］??
?第１章绪论???＞〇ｕ＞?ｘ?＼??（／?＼?＼?Ｉ、??ｉ?＾ｍｍｋ?／?Ｊ??图１．２银离子的抗菌作用示意图—??银纳米颗粒能够在有氧条件下氧化生成氧化银进而溶解产生银离子，该过程??会消耗大量的氧气，可以直接损害好氧性菌的生理活动而杀死细菌。银离子可以??与蛋白质上的巯基结合，形成稳定的巯基－银化学键，从而改变蛋白质的三维结??构并阻断肽的结合位点。当银离子与膜蛋白结合时，会破坏细胞膜结构，导致细??胞膜的通透性增加，细胞质外泄；当银离子与物质传输系统和电子传输系统中的??酶的供电子基团（如巯基、氨基、咪唑、磷酸和羰基等）反应后，会使正常生命??活动和其他代谢活动发生紊乱。银离子还会干扰细胞的呼吸链，即破坏钾离子的??运输和释放，并阻止三磷酸腺苷的合成，导致细胞活力下降，从而将细胞杀死。??此外，银离子还能与其他生物分子如ＤＮＡ、ＲＮＡ等形成不溶性化合物，破坏核酸??的序列，从而阻碍细胞的分裂和繁殖，最终使细胞死亡。??银离子引起的另一种毒性作用是氧化应激，这与活性氧（ＲＯＳ）的产生有关??［２Ｑ］。正常情况下，ＲＯＳ由细胞氧呼吸后产生，继而被谷胧甘肽清除而保持在相对??较低的水平。但是，当银离子进入细菌体内后，大量的银离子会使细胞产生过量??的ＲＯＳ，?ＲＯＳ会诱导产生氧化应激，从而破坏细菌生命活动的稳定性。另一方??面，银离子能够直接与相关酶和谷肮甘肽中的硫醇基团结合，从而破坏细胞的清??除机制，导致ＲＯＳ的浓度增加。过量的ＲＯＳ还会与ＤＮＡ发生反应使ＤＮＡ的??单链断裂，从而在短时间内通过破坏细胞的增值导致细菌死亡。??目前，含银纳米抗菌剂主要有银纳米颗粒、含银化合物和银纳米复合结构等。
??纳米颗粒的大小是最先评估银纳米颗粒毒性的参数。Ｓｏｔｉｒｉｏｕ等［２１］提出，当银??纳米颗粒很小（＜１０纳米）时，会释放出许多银离子，而抗菌活性主要由这些离子??控制；当银纳米颗粒相对较大（＞１０纳米）时，银离子和颗粒本身都会对抗菌活性??产生影响。银纳米颗粒的表面电荷和涂层类型也会影响银对细菌生长的抑制作用。??Ｅｌ?Ｂａｄａｗｙ等研宄了一组由不同电荷类型的稳定剂包覆的银纳米颗粒的抗菌性??能，发现带正电荷的银纳米颗粒表现出对革兰氏阳性菌孢芽杆菌最有效的细菌抑??制作用（图１．３）。这种依赖电荷的毒性作用是因为带正电荷的银纳米颗粒更容易??附着在带负电荷的细菌细胞壁上［２３］。此外，颗粒形状会影响银的比表面积和银离??子溶解速率，从而影响银的抗菌性能［２４］。Ｅｐｐｌｅ等ｔ２５］研宄了片状、球形、棒状和??立方体四种不同形状的银纳米颗粒对＊Ｓ．ｏｗｒｅｗ的抗菌活性，结果表明，比表面积??最大的银纳米片具有最高的银离子溶出率，表现出的抗菌作用最强。另外，Ｘｉｕ??等［２６］研究发现ｐＨ不同时，银纳米颗粒抗菌性能也有差异，在有氧和酸性条件下，??银纳米颗粒释放银离子速率加快，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
【参考文献】：
期刊论文
[1]花状纳米铜的制备及抗菌性能[J]. 张文凤,阎玺庆,王治华,孙磊,赵彦保,张治军. 功能材料. 2013(15)
[2]铜纳米粒子的可控制备及其抗菌性能研究[J]. 陈丹,徐晓玲,段惺,范希梅,周祚万. 功能材料. 2012(06)
本文编号：3283728
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１纳米抗菌材料的应用领域｜１４］??
?第１章绪论???＞〇ｕ＞?ｘ?＼??（／?＼?＼?Ｉ、??ｉ?＾ｍｍｋ?／?Ｊ??图１．２银离子的抗菌作用示意图—??银纳米颗粒能够在有氧条件下氧化生成氧化银进而溶解产生银离子，该过程??会消耗大量的氧气，可以直接损害好氧性菌的生理活动而杀死细菌。银离子可以??与蛋白质上的巯基结合，形成稳定的巯基－银化学键，从而改变蛋白质的三维结??构并阻断肽的结合位点。当银离子与膜蛋白结合时，会破坏细胞膜结构，导致细??胞膜的通透性增加，细胞质外泄；当银离子与物质传输系统和电子传输系统中的??酶的供电子基团（如巯基、氨基、咪唑、磷酸和羰基等）反应后，会使正常生命??活动和其他代谢活动发生紊乱。银离子还会干扰细胞的呼吸链，即破坏钾离子的??运输和释放，并阻止三磷酸腺苷的合成，导致细胞活力下降，从而将细胞杀死。??此外，银离子还能与其他生物分子如ＤＮＡ、ＲＮＡ等形成不溶性化合物，破坏核酸??的序列，从而阻碍细胞的分裂和繁殖，最终使细胞死亡。??银离子引起的另一种毒性作用是氧化应激，这与活性氧（ＲＯＳ）的产生有关??［２Ｑ］。正常情况下，ＲＯＳ由细胞氧呼吸后产生，继而被谷胧甘肽清除而保持在相对??较低的水平。但是，当银离子进入细菌体内后，大量的银离子会使细胞产生过量??的ＲＯＳ，?ＲＯＳ会诱导产生氧化应激，从而破坏细菌生命活动的稳定性。另一方??面，银离子能够直接与相关酶和谷肮甘肽中的硫醇基团结合，从而破坏细胞的清??除机制，导致ＲＯＳ的浓度增加。过量的ＲＯＳ还会与ＤＮＡ发生反应使ＤＮＡ的??单链断裂，从而在短时间内通过破坏细胞的增值导致细菌死亡。??目前，含银纳米抗菌剂主要有银纳米颗粒、含银化合物和银纳米复合结构等。
??纳米颗粒的大小是最先评估银纳米颗粒毒性的参数。Ｓｏｔｉｒｉｏｕ等［２１］提出，当银??纳米颗粒很小（＜１０纳米）时，会释放出许多银离子，而抗菌活性主要由这些离子??控制；当银纳米颗粒相对较大（＞１０纳米）时，银离子和颗粒本身都会对抗菌活性??产生影响。银纳米颗粒的表面电荷和涂层类型也会影响银对细菌生长的抑制作用。??Ｅｌ?Ｂａｄａｗｙ等研宄了一组由不同电荷类型的稳定剂包覆的银纳米颗粒的抗菌性??能，发现带正电荷的银纳米颗粒表现出对革兰氏阳性菌孢芽杆菌最有效的细菌抑??制作用（图１．３）。这种依赖电荷的毒性作用是因为带正电荷的银纳米颗粒更容易??附着在带负电荷的细菌细胞壁上［２３］。此外，颗粒形状会影响银的比表面积和银离??子溶解速率，从而影响银的抗菌性能［２４］。Ｅｐｐｌｅ等ｔ２５］研宄了片状、球形、棒状和??立方体四种不同形状的银纳米颗粒对＊Ｓ．ｏｗｒｅｗ的抗菌活性，结果表明，比表面积??最大的银纳米片具有最高的银离子溶出率，表现出的抗菌作用最强。另外，Ｘｉｕ??等［２６］研究发现ｐＨ不同时，银纳米颗粒抗菌性能也有差异，在有氧和酸性条件下，??银纳米颗粒释放银离子速率加快，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
【参考文献】：
期刊论文
[1]花状纳米铜的制备及抗菌性能[J]. 张文凤,阎玺庆,王治华,孙磊,赵彦保,张治军. 功能材料. 2013(15)
[2]铜纳米粒子的可控制备及其抗菌性能研究[J]. 陈丹,徐晓玲,段惺,范希梅,周祚万. 功能材料. 2012(06)
本文编号：3283728
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