氧化石墨烯及其纳米银复合物对唾液菌群抗菌作用及菌群结构研究

发布时间：2020-05-16 15:56

【摘要】：目的1.研究氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)及其纳米银复合物(Graphene oxide-silver Nanocomposite,GO-AgNPs)对人体口腔唾液菌群的抗菌作用。2.研究GO及GO-AgNPs纳米材料对人体口腔唾液菌群结构的影响。方法1.GO和GO-AgNPs纳米材料对口腔唾液菌群的抗菌作用采集健康人群的口腔唾液菌群样本,通过MTT比色实验检测菌群活力;活死菌荧光染色标记经纳米材料处理过的菌群样本后,并用流式细胞技术检测活菌和死菌的相对比例,及用激光共聚焦扫描显微镜观察活死菌状态;透射电子显微镜观察经纳米材料处理后的菌群样本微观形态的改变。2.GO和GO-Ag NPs纳米材料对人体口腔唾液菌群结构的影响采集健康人群的口腔唾液菌群样本,用DNA修饰染料-叠氮碘化丙锭PMA处理后进行高通量测序,检测唾液微生物菌群组成、丰度、物种多样性、革兰阳性细菌和革兰阴性细菌的比例等影响。结果GO和GO-AgNPs纳米材料对人体口腔唾液菌群都有不同程度的抗菌作用,都有浓度依赖性,且GO-AgNPs抗菌作用更强。经GO和GO-AgNPs处理后的唾液菌群样本,其菌群代谢活力降低,死菌比例相对增加,细菌结构的完整性受损。MTT研究和流式细胞技术研究均显示,从GO=20μg/mL及GO-AgNPs=2.5μg/mL起,就会显著导致细菌死亡。流式细胞技术研究还显示从GO=40μg/mL及GO-AgNPs=10μg/mL起,细菌存活率已不足一半。激光共聚焦扫描显微镜显示GO=80μg/mL及GO-AgNPs=15μg/mL时,细菌大部分死亡且程度相当。透射电镜显示经GO及GO-AgNPs作用后,细菌均细胞破裂胞质外流,细胞完整性遭到严重破坏,且GO-AgNPs对其破坏程度更大。GO和GO-AgNPs纳米材料能显著改变人口腔唾液菌群结构,唾液菌群的丰度发生了变化。GO和GO-AgNPs也能使人唾液菌群G~-菌比例显著下降,这可能与G~-和G~+菌不同的细胞壁结构有关。结论GO和GO-AgNPs纳米材料对口腔唾液菌群均有着优良的抗菌作用,且GO-AgNPs抗菌作用更强。GO和GO-AgNPs纳米材料均会造成菌群结构不同程度的改变,两者均会使G~-菌比例下降,本研究为此类材料在口腔疾病治疗和预防应用,提供科学依据。
【图文】：

氧化石墨,纳米银,复合物

蜂窝状晶体的二维碳纳米材料（图1A）。2004 年由英国曼彻斯特大学的物理学家 Geim 和 Novoselov 首次成功制备[1]，并因此获得了 2010 年的诺贝尔物理学奖。此类材料因为有大的比表面积、高的机械硬度、良好的光热学性能，而受到各界学者的广泛关注。而石墨烯氧化物，作为石墨烯的一种衍生物，因其表面和边缘携带丰富的含氧官能团，如羰基（-C=O）、羧基（-COOH）、羟基（-OH）和环氧基（-C-O-C）等，因而具备可修饰性和水溶性，在各个领域如生物传感、药物载带和光热治疗等都有应用[2]。而银作为另一种常用抗菌材料，具有光谱抗菌、无耐药性等特点。纳米银具有小尺寸效应、且有表面积较大，表现出优良的抗菌性能[3]。纳米银可与细菌相接触，相互作用使其胞质流出[4]。但纳米银自身很容易氧化，而在氧化石墨烯纳米银复合物中，由于拥有很多极性官能团，石墨烯可以把纳米银粒子牢牢连接于薄层片状结构上，，使其更稳定，并能更长时间发挥作用（图 1B）。氧化石墨烯纳米银复合体可降低纳米银的释放速度，增强抗菌时间，减弱细胞毒性，达到长时间的优良抗菌效能[3]。这样

杀菌机制,石墨,纳米银

图 2 石墨烯类纳米材料的杀菌机制[14]纳米银作为一个优良的抗菌材料，其杀菌机制一般为：纳米银与细菌细胞互作用，细胞壁因受到不同程度的破损而形成通道，这种通道为纳米银进入细胞内部提供便利，从而纳米银会造成细胞质、细胞器的不同程度的破坏，
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R780.2

【参考文献】