纳米银复合物的制备及其抗菌机制研究

发布时间：2017-06-04 12:20

  本文关键词：纳米银复合物的制备及其抗菌机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：抗生素的广泛使用导致耐药性细菌的扩散,新型抗菌材料的研发成为当前最为紧迫的研究课题之一。无机抗菌剂的安全性高,效力持久,并且能抑制耐受抗生素的细菌,已经陆续得到开发与应用。随着纳米科技的发展,载银纳米复合物被用于抗菌研究,纳米银复合物的抗菌性能与其物理化学特性密切相关,然而其抗菌的分子机制尚不明晰。本研究通过合成一系列不同理化性质的纳米银复合物,研究纳米颗粒的表面电位及其催化自由基的能力等特征对其抗菌能力的影响。以聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)为表面活性剂,采用化学还原法制得具有表面电位依次增加的纳米银颗粒Ag NPs-P1、Ag NPs-P2和Ag NPs-P3,通过抑菌环实验、比浊法和测定最小抑菌浓度的方法检测其抗菌性能。结果显示,三种纳米银的抗菌能力依次为Ag NPs-P3Ag NPs-P2Ag NPs-P1。以石墨烯为载体,PDDA为修饰剂制备得到催化性能依次增加的纳米复合物Ag NPs-P3、Ag NPs-GE和Ag/AgCl/rGO,但其抗菌能力则为Ag NPs-P3Ag/AgCl/rGOAg NPs-GE。以上结果表明,纳米银表面正电位的增加能够增强其抗菌作用,但与其体外自由基催化能力不相关。肾脏是维持机体内环境稳定的重要器官,因此我们研究了纳米银对人和小鼠肾小管上皮细胞系(HK2和MRTEC)的毒性。结果显示,HK2和MRTEC细胞经10 ppm的纳米银处理24小时后,均有86%以上的细胞存活率。而在该剂量下,纳米银能够完全抑制并杀死金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌。以封闭群ICR小鼠建立皮肤烫伤模型,研究Ag NPs-P3对小鼠皮肤烫伤的治疗效果,发现纳米银能够明显促进小鼠皮肤烫伤的愈合及其胶原蛋白的特征性成分羟辅氨酸的增加。因此,我们认为该纳米银具有较高的生物安全性且能应用于烫伤治疗。进一步研究自由基在纳米银抗菌过程中的作用,我们发现自由基清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)能够完全消除纳米银的抗菌性能,但纳米银抗菌性能与其体外催化自由基能力无线性关系。假设纳米银是通过特定生物途径在细菌体内产生自由基而损伤细菌,为揭示纳米银抗菌的具体分子机制,借助致变剂EMS筛选到11株具有不同银耐受能力的菌株,且经不同形式的银处理后其体内自由基的变化与其银耐受能力不完全一致。以上结果表明,纳米银抗菌是通过特定生物途径在细菌体内产生自由基及其自由基之外的通路一起作用。我们正在对银耐受菌株和银敏感菌株进行全基因组测序,以期找到与银耐受的相关基因,这些基因在纳米银抗菌中的作用还有待进一步研究。
【关键词】：纳米银抗菌剂 自由基 生物安全性 抗菌机制 银耐受菌株
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 纳米银颗粒概述13
• 1.2 研究的目的和意义13-14
• 1.3 国内外研究现状及发展动态分析14-18
• 1.3.1 纳米银及其复合物的制备方法14-16
• 1.3.1.1 直接制备法14-15
• 1.3.1.2 间接还原法15-16
• 1.3.2 纳米银及其复合物的抑菌杀菌研究进展16
• 1.3.3 纳米银及其复合物的生物安全性研究16-17
• 1.3.4 纳米银及其复合材料抗菌机制的研究进展17-18
• 1.4 研究内容18-20
• 1.4.1 不同表面电位纳米银材料的制备及其抗菌性能检测18-19
• 1.4.1.1 不同表面电位纳米银的制备18-19
• 1.4.1.2 不同表面电位纳米银抗菌性能的检测19
• 1.4.2 不同催化能力的纳米银复合物的制备及其抗菌性能检测19
• 1.4.2.1 不同自由基催化性能纳米银复合物的制备19
• 1.4.2.2 不同自由基催化能力纳米银复合物的抗菌性能检测19
• 1.4.3 纳米银的生物安全性及其应用19-20
• 1.4.3.1 纳米银的生物安全性19
• 1.4.3.2 纳米银的在烫伤治疗中的应用19-20
• 1.4.4 纳米银抗菌机制的研究20
• 1.4.4.1 自由基在纳米银抗菌过程中的作用20
• 1.4.4.2 不同银耐受性菌株的筛选和性能检测20
• 1.5 技术路线20-22
• 第二章 不同表面电位纳米银的制备及其抗菌性能22-39
• 2.1 材料和仪器22-23
• 2.1.1 实验试剂22
• 2.1.2 实验仪器22-23
• 2.1.3 培养基的配制23
• 2.2 不同表面电位纳米银的制备及其表征23-24
• 2.2.1 制备过程23-24
• 2.2.2 纳米银表面正电荷调控24
• 2.2.3 测试与表征24
• 2.3 纳米银表面电位对其抗菌性能影响24-26
• 2.3.1 不同表面电位的纳米银与细菌的相互作用24-25
• 2.3.2 不同表面电位的纳米银抗菌性能的测试25-26
• 2.3.2.1 抑菌环试验25
• 2.3.2.2 比浊法测定纳米银的抑菌性能25-26
• 2.3.2.3 纳米银的最小杀菌浓度(MBC)的测定26
• 2.4 结果与讨论26-38
• 2.4.1 不同表面电位纳米银的制备26
• 2.4.2 纳米银的表征测试26-32
• 2.4.2.1 纳米银的光学性质26-29
• 2.4.2.2 纳米银的形貌及其尺寸29-32
• 2.4.2.3 不同电位纳米银的浓度及其表面Zeta电位32
• 2.4.3 纳米银表面正电荷的增加可以增强其抗菌性能32-38
• 2.4.3.1 不同正电荷纳米银对细菌的吸附能力32-33
• 2.4.3.2 不同正电荷纳米银的抑菌环测试33-34
• 2.4.3.3 不同正电荷纳米银的抑菌性能测试34-36
• 2.4.3.4 不同正电荷纳米银的MBC测定36-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 不同催化能力纳米银复合物的制备及其抗菌性能检测39-46
• 3.1 试剂及仪器39
• 3.1.1 实验试剂39
• 3.1.2 实验仪器39
• 3.2 不同催化性能纳米银的制备和表征39-41
• 3.2.1 高抗菌性纳米银Ag NPs-P3的制备和表征39-40
• 3.2.2 石墨烯纳米银Ag NPs-GE的制备和表征40
• 3.2.3 石墨烯负载Ag/Ag Cl纳米粒子（Ag/Ag Cl/r GO）的制备和表征40-41
• 3.2.3.1 氧化石墨烯的制备40-41
• 3.2.3.2 Ag/Ag Cl/r GO纳米材料的制备41
• 3.2.3.3 Ag/Ag Cl/r GO纳米材料的表征测试41
• 3.3 不同纳米银复合物体外产生自由基能力及其杀菌能力的检测41-42
• 3.3.1 纳米银复合物体外产生自由基能力的检测41-42
• 3.3.2 纳米银复合物杀菌性能的检测42
• 3.4 结果与讨论42-44
• 3.4.1 不同催化能力的纳米银复合物制备和表征42-44
• 3.4.1.1 纳米银Ag NPs-P3的制备及表征42
• 3.4.1.2 Ag NPs-GE纳米银的制备及表征42
• 3.4.1.3 Ag/Ag Cl/r GO纳米材料的制备及表征42-44
• 3.4.2 纳米银复合物体外催化自由基的能力与其抗菌能力不对等44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 纳米银的生物安全性及其应用46-55
• 4.1 材料、试剂和仪器46-47
• 4.1.1 细胞系与实验动物46
• 4.1.2 实验试剂46-47
• 4.1.3 实验仪器47
• 4.1.4 培养基的配制47
• 4.2 实验方法47-50
• 4.2.1 纳米银的生物安全性研究47-48
• 4.2.2 小鼠烫伤模型的建立及其纳米银治疗48
• 4.2.3 小鼠烫伤愈合情况的评定48-50
• 4.2.3.1 直接观察法48
• 4.2.3.2 病理切片染色法48-49
• 4.2.3.3 羟辅氨酸（HYP）含量的测定49-50
• 4.3 结果与讨论50-54
• 4.3.1 纳米银的生物安全性明显高于同剂量的银离子50-51
• 4.3.2 纳米银可以明显促进小鼠皮肤烫伤的愈合51-54
• 4.3.2.1 纳米银可以促进小鼠烫伤伤口的愈合51-52
• 4.3.2.2 纳米银能够促进烫伤处真皮组织的恢复52-53
• 4.3.2.3 纳米银能够促进烫伤组织中羟辅氨酸含量的增加53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 纳米银复合物抗菌机制的研究55-65
• 5.1 试剂和仪器55-56
• 5.1.1 实验试剂55-56
• 5.1.2 实验仪器56
• 5.2 实验方法56-60
• 5.2.1 自由基在纳米银杀菌抑菌中的作用56-57
• 5.2.1.1 自由基清除剂对纳米银复合物抑菌能力的影响56
• 5.2.1.2 自由基清除剂对纳米银复合物的杀菌能力的影响56-57
• 5.2.2 银耐受性菌株的筛选57-58
• 5.2.3 银耐受性菌株特性的检测58
• 5.2.3.1 银耐受性菌株对不同形式银的耐受性检测58
• 5.2.3.2 不同银耐受性菌株在银处理前后体内自由含量的变化58
• 5.2.4 全基因组测序鉴定银耐受性相关基因58-60
• 5.2.4.1 相关试剂和溶液的配制58-59
• 5.2.4.2 菌株基因组的提取59-60
• 5.2.4.3 银耐受相关基因的鉴定60
• 5.3 结果与讨论60-63
• 5.3.1 自由基在纳米银杀菌抑菌菌机制中具有重要作用60
• 5.3.2 不同银耐受能力的耐受性菌株的筛选60-62
• 5.3.3 不同银耐受性菌株在银处理前后体内自由含量的变化62-63
• 5.3.4 菌株基因组的提取63
• 5.4 本章小结63-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 工作总结65
• 6.2 展望65-67
• 参考文献67-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间的科研成果74

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