氧化锌纳米粒子抗菌性能及对小鼠毒性的初步研究

发布时间：2017-09-02 01:44

  本文关键词：氧化锌纳米粒子抗菌性能及对小鼠毒性的初步研究

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【摘要】：随着纳米技术的快速发展,具有抗菌作用的纳米颗粒已广泛应用于医疗、食品、日用化工等领域。纳米氧化锌作为一种活性氧化物抗菌材料,具有长效、广谱、不产生耐药性的特点,已成为目前抗菌材料领域的研究热点。为了探究纳米氧化锌在复杂基质中的抗菌机制,对加入四种有机酸(醋酸、乳酸、丙酸和异丁酸)前后的纳米氧化锌的抗菌强弱的变化进行了研究。结果表明,纳米氧化锌在酸性基质中,溶解度大大增强,导致释放出的锌离子浓度升高,同时抑菌效果大大增强。且纳米氧化锌在醋酸和乳酸基质中对蜡样芽孢杆菌和大肠杆菌的致死率显著上升,进一步通过PMA-PCR和SEM检测到其能破坏细菌的细胞膜和导致细菌菌体形态的改变。抗氧化剂NAC并不能抵消纳米氧化锌在酸性基质中对细菌的活性氧毒性。表明纳米氧化锌在酸性基质中抗菌机理主要是锌离子的释放。为了对不同尺寸纳米氧化锌的安全性进行评价,对小鼠连续灌胃3 d高浓度(100 mg/kg·bw)的不同粒径(100 nm、90 nm和30 nm)的氧化锌,结果表明,30 nm组的小鼠血液学和血清生化指标受到最为显著性影响,肝功能受损。肝病理切片结果显示在30 nm组可见肝组织中央血管受损和肝窦紊乱,肝结构受损。同时30 nm组内质网应激相关通路PERK-eIF2α-ATF4-Chop和JNK被激活,且Caspase-3、Caspase-9、Caspase-12和促凋亡基因Bax表达水平高于其他组别。越小粒径纳米氧化锌越能诱导内质网应激凋亡信号,促进肝细胞凋亡,引起肝损伤。由于纳米氧化锌抑菌性是其释放的锌离子产生的,但纳米氧化锌难溶于水从而难以发挥其抑菌性。同时由于高浓度纳米氧化锌易引起生物体毒性,故本研究将纳米氧化锌和植物乳杆菌发酵液组合,发现其对鼠伤寒沙门氏菌具有体外协同抑菌性,此外,qPCR和PCR-DGGE结果显示纳米氧化锌和植物乳杆菌发酵液能抑制感染沙门氏菌小鼠肠道内沙门氏菌和肠杆菌的生长,能改善小鼠肠道微生态。综上,纳米氧化性的抗菌机制主要源于其能释放锌离子,但高浓度时会通过内质网应激诱导小鼠肝毒性作用,将纳米氧化锌和植物乳杆菌发酵液组合,解决了低浓度下纳米氧化锌抗菌性能不高但高浓度易引发生物毒性的问题。本研究为纳米氧化锌在食品生物技术领域的开发及应用提供了基础数据。
【关键词】：纳米氧化锌 抗菌机制 内质网应激 肝损伤 植物乳杆菌发酵液 协同抑菌
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS201.3;TB383.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 缩略语索引7-13
• 第一章 前言13-20
• 1.1 纳米氧化锌抑菌机理研究进展13-18
• 1.1.1 影响纳米氧化锌的抗菌性能的因素13-15
• 1.1.2 纳米氧化锌的抗菌机制15-18
• 1.2 纳米氧化锌的安全性研究进展18-19
• 1.2.1 纳米氧化锌对细胞的影响18
• 1.2.2 纳米氧化锌对生物体的影响18-19
• 1.3 本文研究意义与方法19-20
• 第二章 酸性基质中纳米氧化锌抗菌机制的研究20-32
• 2.1 前言20-21
• 2.2 材料与仪器21
• 2.2.1 试剂与材料21
• 2.2.2 主要试剂的配制21
• 2.3 实验方法21-25
• 2.3.1 平板法测纳米氧化锌酸性条件下的抑菌性21-22
• 2.3.2 牛津杯测纳米氧化锌在酸性条件下的抑菌圈直径22-23
• 2.3.3 抗氧化剂对酸性条件下纳米氧化锌抑菌性能的影响23
• 2.3.4 PMA-PCR观察细胞膜形态23-24
• 2.3.5 SEM观察细胞形态24-25
• 2.4 结果25-30
• 2.4.1 纳米氧化锌在有机酸条件下的抑菌性能25-27
• 2.4.2 抗氧化剂对酸性条件下纳米氧化锌的抗菌性结果27-28
• 2.4.3 PMA-PCR对菌膜完整性检测结果28-29
• 2.4.4 纳米氧化锌对细菌形态检测结果29-30
• 2.5 讨论30-32
• 第三章 内质网应激在纳米氧化锌诱导小鼠肝损伤的作用及机制32-45
• 3.1 前言32-33
• 3.2 材料与仪器33-34
• 3.2.1 实验耗材、设备及试剂33
• 3.2.2 实验动物33
• 3.2.3 主要试剂的配制33-34
• 3.3 实验方法34-37
• 3.3.1 纳米氧化锌粒子表征34
• 3.3.2 动物实验34
• 3.3.3 全血及血清收集及检测34
• 3.3.4 小鼠的收集及病理切片的制作34-35
• 3.3.5 肝组织中锌含量的测定35
• 3.3.6 RT-qPCR分析35-37
• 3.3.7 统计分析37
• 3.4 结果37-42
• 3.4.1 氧化锌粒子的表征37-38
• 3.4.2 全血及血清生化检测分析38-40
• 3.4.3 肝中锌含量测定分析40
• 3.4.4 肝组织结构病理分析40-41
• 3.4.5 纳米氧化锌诱导的内质网应激41-42
• 3.5 讨论42-45
• 第四章 纳米氧化锌和植物乳杆菌发酵液体内和体外的协同抑菌性45-58
• 4.1 前言45-46
• 4.2 材料与方法46-50
• 4.2.1 材料46
• 4.2.2 植物乳杆菌发酵液46
• 4.2.3 植物乳杆菌发酵液和纳米氧化锌混合物的抑菌性46
• 4.2.4 TEM观测S. typhimurium形态46
• 4.2.5 动物实验46-47
• 4.2.6 粪便样本中DNA的提取47
• 4.2.7 qPCR检测47-49
• 4.2.8 PCR-DGGE49-50
• 4.2.9 数据处理与分析50
• 4.3 结果50-56
• 4.3.1 体外抗菌性50-51
• 4.3.2 沙门氏菌的形态观测51-52
• 4.3.3 qPCR52-53
• 4.3.4 肠球菌的DGGE分析53-56
• 4.4 讨论56-58
• 第五章 结论与展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.1.1 锌离子是纳米氧化锌在酸性基质中主要的抗菌机制58
• 5.1.2 纳米氧化锌可通过内质网应激引起肝损伤58
• 5.1.3 纳米氧化锌和植物乳杆菌发酵液具有协同抑菌性58-59
• 5.2 展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-67
• 个人介绍67-68
• 攻读学位期间的研究成果68-69
• 附录A 试剂69-70
• 附录B 仪器70
• 附录C 耗材70-71
• 附录D 彩图71-73

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