基于铜绿假单胞菌的MFC对抗生物膜药物的响应性研究

发布时间：2020-06-21 21:35

【摘要】：细菌生物膜(biofilm)是细菌耐药性形成的重要机制之一。微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFC)是一种利用产电微生物将底物中化学能转化为电能的装置,在生物修复、生物传感器和废水处理等领域有着广泛的应用。在MFC中生物膜的形成对产电菌电子传递有重要的影响。本论文选取铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,ATCC 9027)为产电菌,构建基于铜绿假单胞菌的微生物燃料电池。通过实时监测MFC输出电压、细菌数量和活性测定、吩嗪浓度测定、阳极表面蛋白含量测定和生物膜形态观察,研究基于铜绿假单胞菌的MFC对抗生物膜药物的响应情况,并和常规抗生物膜药物检测方法,如结晶紫染色、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)和激光共聚焦扫描显微镜(Confocal laser scanning microscope,CLSM)进行对比。主要研究结果如下:1、结晶紫染色结果显示,纳米金浓度为10-40μg/mL时,对铜绿假单胞菌生物膜的形成有抑制作用。纳米金浓度为10μg/mL时,对铜绿假单胞菌生物膜形成的抑制作用最显著,生物膜生成量比对照组降低了22.2%。纳米金浓度为80μg/mL时,对铜绿假单胞菌生物膜形成有促进作用,生物膜生成量比对照组提高了11.1%。SEM和CLSM结果显示,纳米金可以使生物膜内菌体间隙扩大。基于铜绿假单胞菌的MFC结果表明,纳米金浓度为10-40μg/mL时,促进MFC产电。纳米金浓度10μg/mL时,促进MFC产电最明显,最大电压增大455.5%。纳米金浓度为80μg/mL时,抑制MFC产电,最大电压降低25.5%。2、结晶紫染色结果显示,纳米银浓度为5μg/mL时,对铜绿假单胞菌生物膜的形成有促进作用,比对照组提高了16.7%。纳米银浓度为10-40μg/mL时,对铜绿假单胞菌生物膜形成有抑制作用。纳米银浓度为40μg/mL时,对铜绿假单胞菌生物膜形成的抑制作用最明显,比对照组降低了72.2%。SEM和CLSM结果显示,纳米银的添加可以使生物膜内的菌体间隙扩大,细菌密度降低。基于铜绿假单胞菌的MFC结果表明,纳米银浓度为5μg/mL时,抑制MFC产电,最大电压降低31.4%。纳米银浓度为10-20μg/mL时,促进MFC产电。纳米银浓度为10μg/mL时,促进MFC产电最明显,最大电压增加了411.6%。随着纳米银浓度的增加,MFC的启动时间增加,分别为9.5 h、21 h、53 h和105 h。3、结晶紫染色结果显示,阿奇霉素浓度为5μg/mL时,对铜绿假单胞菌生物膜的形成有促进作用,相比对照组增加了7.4%。阿奇霉素浓度为10-80μg/mL时,对铜绿假单胞菌生物膜形成有抑制作用。阿奇霉素浓度为80μg/mL时,对铜绿假单胞菌生物膜形成的抑制作用最明显,相比对照组降低了68.6%。SEM和CLSM结果显示,阿奇霉素的添加可以使生物膜内的菌体间隙扩大,细菌形态改变。基于铜绿假单胞菌的MFC结果表明,阿奇霉素浓度为10-80μg/mL时,促进MFC产电。阿奇霉素浓度为10μg/mL时,促进MFC产电最明显,相比对照组提高了66.0%。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R378
【图文】：

生物膜形成示意图

基于铜绿假单胞菌的MFC对抗生物膜药物的响应性研究

MFC原理示意图

【参考文献】