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众所周知,致病菌对人类健康造成极大的威胁,上世纪30年代抗生素的发现无疑是治疗细菌感染疾病的救星。但自从抗生素使用以来,细菌耐药性的发展速率紧追抗生素药物的研发速率,导致抗生素在临床应用中的使用效果大打折扣。全球范围内,每年因细菌耐药性死亡的人数高达数十万人,因此,世界卫生组织申明迫切需要研发不会诱发耐药性的新型抗菌药物,这在临床治疗中具有十分重要的意义。抗菌包括了抑菌和杀菌两个方面。抑菌是指抑制细菌的生长繁殖,使细菌短时间内失活处于休眠状态,当抗菌药物去除后,被抑制的细菌有可能会恢复活力,继续生长繁殖。而杀菌是使细菌完全丧失生长繁殖能力,永久性死亡。抗菌活性的传统检测方法是平板计数法,操作繁琐、耗时长、工作量大,且只能实现活的可培养的细菌测定,无法实现死菌的准确定量检测。目前鲜有文献报道死菌的定量分析方法,而定量分析死菌比率可以明确抗菌药物的杀菌率,这对于确定抗菌药物的治疗效果十分重要。贵金属银因优异的抗菌性能而备受关注,其大多以银盐如硝酸银、磺胺嘧啶银的形式用于各种抗菌场所,如抑制烧伤、烫伤、枪伤等伤口处细菌感染,加速伤口的愈合等。银纳米颗粒(AgNPs)相比于金属银大大提升了比表面积,使其具有更好的抗菌活性,且文献报道细菌不会对AgNPs产生抗药性。但是AgNPs常因氧化造成多个颗粒团聚,使抗菌活性下降,且因颗粒粒径不均一导致局部抗菌性能差异较大。鉴于微生物对抗生素耐药性的不断增长和抗性菌株的不断出现,研发以AgNPs为基础的高抗菌活性抗菌药物或试剂逐渐成为研究热点。二氧化硅纳米颗粒(Silica nanoparticles,SiNPs)具备非常好的生物相容性、分散性和稳定性。我们实验室目前已经建立了成熟的粒径可控、单分散性优异的二氧化硅纳米颗粒的合成方案,若以二氧化硅纳米颗粒为基底,合成银包硅核壳型纳米颗粒(SiO2@Ag core-shell NPs)将有可能改善AgNPs尺寸异质性,提高单分散性,解决其容易被氧化而团聚等问题,有望实现AgNPs的高抗菌活性。流式细胞术(Flow Cytometry,FCM)是对悬液中的细胞或细胞大小的颗粒,在单颗粒水平进行多参数、高通量分析的表征技术。但是传统的流式细胞仪检测灵敏度低,无法准确实现粒径小于200 nm以及荧光灵敏度低于500个FITC分子的颗粒的检测分析。我们实验室自主研制的纳米流式检测装置(nano-flow cytometer,nFCM),结合鞘流单分子技术,通过减少探测区体积、延长被测颗粒通过时间、隔绝散射背景等措施,实现了对粒径24 nm的单个二氧化硅颗粒的散射信号和单个藻红蛋白的荧光信号的高灵敏度检测分析。结合核酸染料PI和SYTO 9标记策略,采用nFCM可在2 min内实现活菌、死菌的准确定量分析,相对于传统的平板计数方法具备显而易见的分析优势。基于AgNPs的高抗菌活性和实验室自主搭建的纳米流式检测装置,本论文首先合成粒径均一、分散性优异的SiO2@Ag核壳型纳米颗粒,结合nFCM分析技术,发展SiO2@Ag核壳型纳米颗粒杀菌率的快速、灵敏、准确检测方法。并对纳米颗粒作用后的细菌形貌进行表征。具体来说,本论文的研究内容包括以下几个方面:第一章为文献综述。主要对AgNPs抗菌机理、基于AgNPs抗菌活性的新型抗菌材料、纳米流式检测技术的原理、以及实验室发展的抗菌活性分析方法等进行介绍,并简介本论文的选题思路和研究内容。第二章为SiO2@Ag核壳型纳米颗粒的制备。主要分为三步,第一步是参考经典的Stober法合成SiNPs内核。第二步是采用种子生长法,通过优化SiNPs的表面化学修饰方法、反应溶剂和表面修饰次数等,实现SiNPs表面官能化修饰,为后续致密均匀的Ag壳层生长奠定良好的基础。第三步是Ag壳层的生长,经优化反应溶剂等合成条件,结合透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)表征技术,确定甲醛还原硝酸银溶液后加氨水溶液的合成方案,可得到粒径均一、单分散的SiO2@Ag核壳型纳米颗粒。通过nFCM表征SiO2@Ag核壳型纳米颗粒的均一性,并采用米氏散射定律计算SiO2@Ag核壳型纳米颗粒的理论特征吸收峰,其结果与紫外可见分光光度计的实验结果高度一致。第三章为AgNPs和SiO2@Ag核壳型纳米颗粒抗菌活性强弱的对比分析。首先利用TEM表征商品化AgNPs的粒径,nFCM表征其浓度和粒径均一性。根据SiO2@Ag核壳型纳米颗粒的壳层厚度计算银的质量浓度,采用含有相同Ag质量浓度的SiO2@Ag核壳颗粒和AgNPs分别与革兰氏阴性菌-大肠杆菌(E.coli K12)和革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌(S.aureus)作用。采用实验室研制的nFCM对颗粒的杀菌率进行测定,并与传统的抗菌活性分析方法-平板计数法进行对比。此外,我们还利用TEM和荧光显微镜表征与纳米颗粒作用后的细菌形貌,实验结果表明SiO2@Ag核壳型纳米颗粒较商品化的AgNPs具有更好的杀菌效果。第四章为总结与展望。总结本论文工作内容和亮点,并展望SiO2@Ag核壳颗粒在其他领域的应用前景。