碳量子点对光合细菌生长过程的影响及其作用机制研究

发布时间：2020-06-01 02:34

【摘要】：碳量子点(Carbon quantum dots)作为一类新兴的荧光碳纳米材料,因其优良的物化特性而广受关注,已然成为碳纳米材料研究领域的热点。十几年来,CQDs已被证实在众多领域有广阔的应用前景。随着对CQDs合成与应用的广泛开展,越来越多的人开始关注CQDs的毒性效应。考虑到其纳米尺寸、丰富的表面官能团以及优良的荧光性质和光电转移特性等,CQDs可能给生物体和环境带来负面影响。本文以柠檬酸基含氮碳量子点(N-CQDs)为实验材料,以光合细菌Rhodopseudomonas acidophila为受试生物,探讨N-CQDs对光合细菌R.acidophila生长的影响及其作用机制。结果如下:(1)以柠檬酸为碳源、乙二胺为氮源,通过水热合成法制备氮掺杂碳量子点(N-CQDs),证实了N-CQDs富含羟基、羧基、氨基等官能团,平均粒径约为6.72nm,颗粒分散均匀,其水溶液在紫外灯照射下能发射较强的蓝色荧光,相对荧光量子产率为19.76%。(2)通过分析R.acidophila的生理指标,研究N-CQDs对光合细菌R.acidophila生长状况的影响。结果表明,在光强为4500 lux时,N-CQDs会抑制R.acidophila的生长,降低其生物量,且呈现浓度依赖性;N-CQDs诱导R.acidophila菌体中类胡萝卜素含量的提高,但使其菌绿素含量降低;N-CQDs诱导细菌总超氧化物歧化酶活性的升高,导致丙二醛的积累,对细胞膜造成损伤,进而导致细胞内含物如光合色素、蛋白质等的大量外泄;PI染色和SEM图片证实N-CQDs对R.acidophila存在膜接触损伤。研究发现,N-CQDs对R.acidophila的生物毒性,主要是由膜接触损伤和氧化胁迫两种作用造成的。(3)通过分析R.acidophila的生理指标,研究不同光强下(3000 lux、6000 lux、10000 lux)N-CQDs对R.acidophila生长的作用情况。结果表明,在低光强下(3000lux),N-CQDs抑制R.acidophila的生长代谢能力,延长其进入稳定期的时间,并且降低其生物量;N-CQDs会降低菌绿素的含量,导致类胡萝卜素的积累,诱导细菌总超氧化物歧化酶活性的升高,提高丙二醛的含量,从而引起细菌的氧化应激反应,导致细胞膜的损伤,胞内蛋白质外泄;总超氧化物歧化酶活性的变化说明低光强下(3000 lux)R.acidophila受到弱光和N-CQDs的双重胁迫。而高光强下(6000 lux和10000 lux),R.acidophila的生长代谢能力被光照激活,N-CQDs刺激细菌合成和积累光合色素、胞内蛋白等的物质,表现为刺激细菌的生长。
【图文】：

生长过程,绪论,基本方案,光强

第一章绪论（2）不同剂量的 N-CQDs 对 R. acidophila 生长过程的影响及其原因；（3）不同光强下 N-CQDs 对 R. acidophila 生长过程的影响及其原因。基本方案如下图：

照片,自然光,紫外灯,水溶液

200 300 400 500 600 7000.00.51.01.5荧光强度(a.u.)吸光度(a.u.)波长(nm)0250500750(c)图 2.1 N-CQDs 的紫外-可见吸收（a）、激发（b）、发射（c）光谱Fig 2.1 The UV-vis absorption (a), excitation (b) and emission (c) spectra of N-CQDs图 2.2 是 N-CQDs 水溶液在自然光和紫外灯下的照片。N-CQDs 的水溶液在自然光下为淡黄色透明液体，长时间放置无析出、无沉淀；在 365 nm 的手持紫外灯直射下，，N-CQDs 溶液显现明亮蓝色荧光，这与 450 nm 处的发射一致。(a) (b)
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X172;TB383.1;O657.3

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