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致病菌是危害人类生命与健康的重要问题,随着抗生素的滥用,细菌产生耐药性,药物的抑菌效率降低,致病菌感染加重。纳米材料由于其特殊的尺寸效应和化学反应位点,具有独特的抑菌机制,不易引发耐药性,成为新型抗菌剂的研究热点。其中二硫化钼（MoS2）,相比于金属、光催化型纳米材料,具有较高的比表面积、负载率、良好的生物相容性;相比于石墨烯,具有近红外光热效应,在抑菌领域具有极大的应用潜力。然而MoS2表面带负电不能与细菌结合,纳米片层易团聚,单一MoS2的抑菌效果不理想,不能满足目前的抗菌需求。针对如何有效提升MoS2抑菌性能的问题,众多研究表明主要包括三个途径:增强材料与细菌的结合能力;改善其分散性、更好地发挥光热性能;以及提高活性氧水平。本文以MoS2为基础,引入阳离子型抗菌剂壳聚糖（CS）以提高MoS2与细菌的静电结合作用,引入亲水性聚乙烯亚胺（PEI）以改善MoS2的分散性和光热稳定性,引入光敏剂二氢卟吩e6（Ce6）以提高活性氧水平,最后构建MoS2/CS/Ce6三元复合纳米材料以达到高效、广谱的抑菌效果。重点研究功能化MoS2复合纳米材料的制备,以及对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的抑菌性能,初步探讨相关抑菌机制。主要研究内容如下:一.基于提升MoS2与细菌静电结合能力的策略,采用CS功能化MoS2制备CS-MoS2复合纳米材料,提高MoS2的抑菌性能。通过在MoS2表面修饰巯基乙酸共价结合天然抗菌剂CS,将巯基端修饰在MoS2上,羧基端连接在CS的氨基上,制备CS-MoS2复合纳米材料。采用SEM-EDS、FTIR、XRD、XPS等表征方法证明CS-MoS2复合纳米材料成功合成。通过平板计数法和生长曲线探究CS-MoS2的抑菌性能,结果发现CS-MoS2对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度（MIC）分别为2μg/m L和16μg/m L,比MoS2的MIC降低64倍和16倍,抑菌性能得到提升,且对大肠杆菌具有显著的抑菌效果。通过研究CS-MoS2的抑菌机制,结果发现带正电荷的CS-MoS2能够包覆在细菌表面,与细菌结合,造成细胞膜电位下降,膜的渗透性破坏,加剧谷胱甘肽的氧化,胞内ATP、核苷酸释放。二.基于改善MoS2的分散性,充分发挥MoS2光热性能的策略,在上一研究CS-MoS2合成方法的基础上,采用PEI功能化MoS2制备MoS2-PEI复合纳米材料,实现长效稳定的抑菌效果。研究结果发现MoS2-PEI复合纳米材料成功合成,能够良好地分散在水溶液中,近红外光照射10 min分散液能够达到较高的温度,具有优异的光热转换效率。光照下40μg/m L的MoS2-PEI能够抑制100%大肠杆菌和78.7%金黄色葡萄球菌（比MoS2高30%和24.3%）,MoS2-PEI分散液在储存一周后抑菌率分别为95.5%和79.7%,光热抑菌性能保持稳定。抑菌机制的研究结果表明MoS2-PEI能够与细菌结合,光热效应能够促进活性氧的产生和谷胱甘肽损失,对细菌造成氧化损伤,导致细胞膜的完整性破坏,胞内的内容物泄露,从而达到抑菌目的。三.基于提高MoS2活性氧水平的策略,在上一研究发现光热效应能促进活性氧产生的基础上,引入光敏剂Ce6,结合MoS2的光热效应与Ce6的光动力效应,进一步提高复合材料的活性氧产量,采用Ce6功能化MoS2制备MoS2-Ce6复合纳米材料,增强光热/光动力抑菌性能。通过化学功能化和物理吸附两种方法分别制备了M-C-f和M-C-m复合纳米材料,研究结果表明两种复合材料成功合成,化学键合的M-C-f相对于吸附合成的M-C-m光热性能更好,在光热与光动力作用下产生的单线态氧更多,抑菌效果更强。M-C-f对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC分别为16μg/m L和4μg/m L,比MoS2降低8倍和32倍,M-C-m的MIC分别为32μg/m L和8μg/m L,比MoS2降低4倍和16倍,复合材料对金黄色葡萄球菌具有显著的抑菌效果。抑菌机制研究结果表明在光热与光动力作用下复合材料的活性氧水平大幅度提高,细菌菌体变形甚至裂解,DNA及内酶渗出,影响了细菌的正常生理代谢而死亡。四.基于前面的研究成果,结合CS与Ce6,制备具有与细菌静电结合能力、良好生物相容性、高水平活性氧的MoS2/CS/Ce6三元复合纳米材料（M-CS-Ce6）,增强MoS2对革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌的广谱抑菌性能,拓展MoS2的抑菌应用。通过功能化CS、物理吸附Ce6两步制备了M-CS-Ce6复合纳米材料。研究结果表明M-CS-Ce6成功合成,在光动力作用下M-CS-Ce6对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC分别为2μg/m L和4μg/m L,比MoS2减小64倍和32倍,M-CS-Ce6对蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌O157:H7、单核细胞增生李斯特菌、鼠伤寒沙门氏菌和小肠结肠炎耶尔森氏菌都具有优异的抑菌效果。在光动力作用下M-CS-Ce6导致细菌的渗透屏障遭到破坏,细胞膜超极化,活性氧水平显著提高,引起胞内K+、酶、DNA释放,从而实现抑菌效果。CS的引入有效改善M-CS-Ce6的体外生物相容性。综上,本文研究制备了MoS2基复合纳米材料,CS的修饰增强MoS2与细菌的静电结合能力,对大肠杆菌具有显著的抑菌效果;其次引入PEI改善MoS2的分散性,提高光热抑菌的稳定性;进一步引入Ce6,光热/光动力下提高对金黄色葡萄球菌的抑制效果;最后利用天然抗菌剂CS与Ce6的优势,构建M-CS-Ce6复合纳米材料实现对革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌高效、广谱、安全的抑菌效果。本研究为MoS2复合纳米抗菌材料的制备奠定基础,拓宽思路,使MoS2复合纳米材料有望成为一种新型的抗菌剂,开拓其在抑菌方向的广泛应用。