二维石墨双炔纳米材料的抗菌作用及其贵金属捕获性能研究
发布时间：2021-10-30 03:48
人类生存环境中存在着种类繁多数量巨大的致病菌,无时无刻不威胁着人类生命健康。一直以来,抗菌剂在致病菌污染控制与预防方面起到至关重要的作用。在诸多抗菌材料中,碳纳米材料的优异特性使其成为了抗菌领域的佼佼者。其中,石墨双炔（Graphdiyne,GDY）作为一种新兴的二维碳纳米材料,以其独特的sp和sp2杂化结构在储能、光学、催化等领域展现出良好的发展态势,应用前景十分广阔。然而,GDY及其衍生物在抗菌领域中的研究鲜有报道。本论文研究了GDY和氧化石墨双炔（GDYO）的抗菌性能,发现与GDY相比,GDYO特殊形貌特征和表面官能团赋予其更高的抗菌活性,并揭示了GDYO的抗菌作用机制。此外,本论文研究了GDY和GDYO对贵金属离子的选择性捕获性能,发现GDY和GDYO可以将贵金属离子从水溶液中选择性吸附并原位还原至单质纳米颗粒,并证实了所回收贵金属在抗菌方面的再利用可行性。首先,本论文以GDY为研究对象,以H2O2/H2SO4为氧化剂,对GDY进行表面氧化处理制得GDYO,并对GDY和...
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微生物导致人工关节感染的比例[3]
内蒙古大学硕士学位论文2随着现代医学与材料科学的迅速发展，纳米科技在多个生物医疗领域得到了长足的发展，也为抗菌治疗指明了新的发展方向。纳米抗菌剂给微生物污染控制与预防领域带来了新的曙光。由于小尺寸效应和多活性位点，纳米材料具有更易于损伤细胞膜的特定，进而呈现更高的抗菌活性，且已被视为不易产生细菌耐药的理想抗菌剂[5,6]。图1.2为纳米材料与生物组织相互作用的可能机制。随着纳米抗菌材料尺寸的减小，其物理化学和结构性质也随之变化，可能导致许多物质相互作用，从而导致显著的毒理学效应。在UV光照射下，纳米光催化抗菌剂在细胞内产生活性氧，产生氧化应激损伤[7,8]。目前，形形色色的抗菌纳米材料（包括纳米抗菌肽、贵金属纳米颗粒、半导体纳米颗粒、聚合物纳米结构、碳基纳米材料等）被研制开发，并证明了其传统抗生素无法比拟的抗菌可行性与优越性，已应用于细菌感染治疗[4,9]。然而，研究发现不同纳米材料也存在诸多问题，如抗菌多肽半衰期短，贵金属和半导体会释放金属离子产生较大的生物毒性，聚合物纳米粒子的生物相容性差[10]。相对于上述几类抗菌纳米材料，碳纳米材料由于独特的化学结构、优异的理化性质、良好的生物相容性及强效抗菌活性，在抗菌及相关领域备受关注。图1.2纳米材料与生物组织相互作用的可能机制[7]Figure1.2Mechanismsofinteractionbetweennanomaterialsandbiologicaltissues[7]在诸多抗菌纳米材料中，能够有效预防与控制细菌感染的碳纳米材料（如，碳量子点、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯等）已然成为了最受欢迎的抗菌材料，以石墨烯和氧化石墨烯（GO）最为典型[11,12]。2010年，中科院上海应用物理所樊春海研究员和黄庆研究员在《ACS
材表面需要用抗菌材料保护，防止由细菌污染导致的交叉感染。抗菌剂则是构成抗菌材料不可缺少的部分。随着时代变迁，人们不再满足于现状，越来越多的人们追求绿色健康生活，抗菌环保产品也因此走进千家万户，这也注定了抗菌剂及抗菌材料的应用越来越广泛。随着抗菌研究的不断深入，抗菌剂的种类越来越多。形形色色的抗菌剂被成功研制，有天然产物、有机小分子、高分子聚合物、无机物等。天然抗菌剂是最早被使用的一类抗菌剂，通常从动植物中提取，例如β-内酰胺、多酮化合物、氨基糖苷类、大环内酯类、糖肽类等[18,19]。如图1.3所示，Li等人从苔草中分离得到邻甲基槲皮素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的抑制效果明显，IC50值为6.5μM[19,20]。天然抗菌剂通常通过与细胞壁接触，进入到细胞内，干扰细胞内的遗传过程，从而抑制细菌生长[21]。天然抗菌剂具有低毒性、生物相容性、环境友好等特点，而被广泛应用于抗菌及相关领域。图1.3邻甲基槲皮素的结构式[20]Figure1.3Thestructuralof3-O-methylquercetin[20]
本文编号：3465990
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微生物导致人工关节感染的比例[3]
内蒙古大学硕士学位论文2随着现代医学与材料科学的迅速发展，纳米科技在多个生物医疗领域得到了长足的发展，也为抗菌治疗指明了新的发展方向。纳米抗菌剂给微生物污染控制与预防领域带来了新的曙光。由于小尺寸效应和多活性位点，纳米材料具有更易于损伤细胞膜的特定，进而呈现更高的抗菌活性，且已被视为不易产生细菌耐药的理想抗菌剂[5,6]。图1.2为纳米材料与生物组织相互作用的可能机制。随着纳米抗菌材料尺寸的减小，其物理化学和结构性质也随之变化，可能导致许多物质相互作用，从而导致显著的毒理学效应。在UV光照射下，纳米光催化抗菌剂在细胞内产生活性氧，产生氧化应激损伤[7,8]。目前，形形色色的抗菌纳米材料（包括纳米抗菌肽、贵金属纳米颗粒、半导体纳米颗粒、聚合物纳米结构、碳基纳米材料等）被研制开发，并证明了其传统抗生素无法比拟的抗菌可行性与优越性，已应用于细菌感染治疗[4,9]。然而，研究发现不同纳米材料也存在诸多问题，如抗菌多肽半衰期短，贵金属和半导体会释放金属离子产生较大的生物毒性，聚合物纳米粒子的生物相容性差[10]。相对于上述几类抗菌纳米材料，碳纳米材料由于独特的化学结构、优异的理化性质、良好的生物相容性及强效抗菌活性，在抗菌及相关领域备受关注。图1.2纳米材料与生物组织相互作用的可能机制[7]Figure1.2Mechanismsofinteractionbetweennanomaterialsandbiologicaltissues[7]在诸多抗菌纳米材料中，能够有效预防与控制细菌感染的碳纳米材料（如，碳量子点、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯等）已然成为了最受欢迎的抗菌材料，以石墨烯和氧化石墨烯（GO）最为典型[11,12]。2010年，中科院上海应用物理所樊春海研究员和黄庆研究员在《ACS
材表面需要用抗菌材料保护，防止由细菌污染导致的交叉感染。抗菌剂则是构成抗菌材料不可缺少的部分。随着时代变迁，人们不再满足于现状，越来越多的人们追求绿色健康生活，抗菌环保产品也因此走进千家万户，这也注定了抗菌剂及抗菌材料的应用越来越广泛。随着抗菌研究的不断深入，抗菌剂的种类越来越多。形形色色的抗菌剂被成功研制，有天然产物、有机小分子、高分子聚合物、无机物等。天然抗菌剂是最早被使用的一类抗菌剂，通常从动植物中提取，例如β-内酰胺、多酮化合物、氨基糖苷类、大环内酯类、糖肽类等[18,19]。如图1.3所示，Li等人从苔草中分离得到邻甲基槲皮素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的抑制效果明显，IC50值为6.5μM[19,20]。天然抗菌剂通常通过与细胞壁接触，进入到细胞内，干扰细胞内的遗传过程，从而抑制细菌生长[21]。天然抗菌剂具有低毒性、生物相容性、环境友好等特点，而被广泛应用于抗菌及相关领域。图1.3邻甲基槲皮素的结构式[20]Figure1.3Thestructuralof3-O-methylquercetin[20]
本文编号：3465990
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