光催化二氧化钛纳米棒微阵列增强钛表面的抗真菌和抗细菌作用
本文选题：二氧化钛纳米棒 + 真菌 ； 参考：《山东大学》2017年硕士论文
【摘要】：目的:探究光催化二氧化钛纳米棒微阵列(TiO2 nanorod arrays,TNRs)的抗真菌及抗细菌的作用。方法:采用水热反应和烧结技术在纯钛(titanium,Ti)表面制备金红石晶型的TNRs。通过扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、透射电镜(transmission electron microscope,TEM)、原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)、X 射线衍射(X-ray diffraction,XRD)以及接触角测量对 TNRs进行表面表征。经降解甲基橙(methyl orange,MO)溶液评价TNRs的光催化活性。选择白色念珠菌(Candida albicans,C.albicans)作为抗真菌实验的研究对象,伴放线聚集杆菌(Aggregatibacter actinomycetemcomitans,A.actinomycetemcomitans)及牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis,P.gingivalis)作为抗细菌实验的研究对象,检测紫外光催化TNRs对此三种微生物的生物膜态和浮游态的抑制作用,纯Ti作为对照。针对C.albicans生物膜,采用结晶紫法(crystal violet assay)和XTT法(XTT assay)分别对其生物膜的量和生物膜活性进行半定量分析,并采用激光共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscope,CLSM)及Image J软件定量分析其生物膜内死菌比例及生物膜厚度;针对Aa和Pg形成的单菌种生物膜,分别进行活/死菌染色后用CLSM观察并定量分析生物膜内死菌比例及生物膜厚度;针对此三种微生物的浮游态,均采用菌落计数法(colony-formingassay)统计分析。活性氧(reactive oxygen species,ROS)荧光定量检测法(fluorogenic quantitative assay)进一步探究光催化TNRs的杀菌机制。结果:采用水热反应和烧结技术在Ti表面成功制备出TNRs。TNRs呈致密有序状垂直分布于Ti表面,粗糙度比Ti大,亲水性比Ti好。单一纳米棒的粗度约为100nm,属于金红石晶型。光催化TNRs对MO溶液的降解呈一级动力反应,具有高效稳定性。结晶紫和XTT结果表明,经过2h紫外光催化TNRs相比于紫外光照Ti能够显著降低C.albicans生物膜的生物量(p0.01)及其生物膜活性(p0.01)。CLSM原位观察可见,TNRs表面形成的C.albicans生物膜多数呈现酵母相,而Ti表面的多数呈现菌丝相。CLSM三维扫描及软件定量分析得,光催化TNRs不仅能显著增加C.albicans生物膜内死菌比例(p0.01),而且能明显降低其生物膜厚度(p0.01)。对生物膜态的Aa和Pg的检测结果表明,相同紫外光照射后,TNRs表面的Aa或Pg生物膜比Ti表面生物膜内的死菌比例明显增加(p0.05),但生物膜厚度的降低未见明显差异(p0.05)。菌落计数结果表明,对这3种初始浓度为1X 106CFUmL-1的浮游态微生物,光催化TNRs相比于紫外光照Ti表现出显著增强的抗真菌和抗细菌效果(p0.01)。荧光定量检测法得出光催化TNRs显著高效的抗菌作用与细胞内大量活性氧的产生有关。结论:本实验经过简单易行的水热反应和烧结技术在纯Ti基质上成功制备出金红石晶型的TNRs。紫外光催化该TNRs对浮游态和生物膜态的C.albicans、Aa及Pg,均表现出极强的抗真菌及抗细菌作用。细胞内大量活性氧的产生解释了这种安全高效、无耐药性的杀菌效果。这种在Ti表面发生反应而获得的安全高效的光催化抗微生物的特性,为口腔内应用的Ti材料的表面改性提供新思路,从而有望降低义齿性口炎、种植体周围炎等材料相关感染的发病率以及减少抗生素的滥用。
[Abstract]:Objective : To investigate the antifungal and anti - bacterial effects of TiO _ 2 nanoparticles ( TNRs ) on the surface of TNRs . The photocatalytic activity of TNRs was evaluated by scanning electron microscopy ( SEM ) , transmission electron microscope ( TEM ) , atomic force microscopy ( SEM ) , transmission electron microscope ( TEM ) , atomic force microscopy ( AFM ) , X - ray diffraction ( TEM ) , atomic force microscopy ( AFM ) , X - ray diffraction ( XRD ) and contact angle measurement . The results showed that TNRs was more effective than that of Ti surface . The results showed that TNRs was more effective than Ti . The results showed that TNRs was more effective than Ti . The results showed that the photocatalytic TNRs could significantly decrease the proportion of bacteria in the surface of Ti surface ( p < 0.01 ) .
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R783.1
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，本文编号：1732695
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