由于病原微生物(如禽流感病毒、大肠杆菌、甲型流感病毒等)诱发的疾病严重地威胁着人类的健康和安全,有效地预防和治疗有害微生物导致的疾病始终是人们亟待解决的问题。纳米科技的兴起和发展以及新型纳米材料的涌现为解决此问题提供了新方法和机遇。迄今为止,已有多种具有抗菌性能的纳米材料(纳米银、碳纳米管、石墨烯等)应用于生物医学、涂料、纺织等研究领域。但是,纳米材料产率低、易团聚的性质又极大地限制了其在实际生产生活中大规模的应用,同时,纳米材料的抗菌机制也一直存在着多种说法,莫衷一是。针对这些问题,本论文研究了两种产率高、稳定性好的纳米材料的抗菌性质和抗菌机制以及细胞毒性等其他相关生物学效应。研究成果概述如下:　　 (1)硅纳米线@纳米银复合材料的合成和表征。本论文通过简单的氧化还原反应原位修饰银纳米颗粒于硅纳米线表面,制备了硅纳米线@纳米银复合材料。TEM、SEM-EDX和UV-vis技术对复合材料进行了表征证实银纳米颗粒(粒径分布在3-15nm)比较均一地修饰于硅纳米线表面;与银纳米颗粒相比,复合材料在光照和黑暗下都具有良好的稳定性。并通过真空干燥制备了硅纳米线@纳米银复合材料膜。　　 (2)硅纳米线@纳米银复合材料的生物学效应。实验证实硅纳米线@纳米银复合材料对革兰氏阳性菌枯草芽孢杆菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌都具有持久长效的强抗菌作用。高浓度复合材料(v:V=1:10)具有很强的杀菌,细菌在48小时均没有生长;低浓度复合材料(v:v=1:100)对细菌的生长有抑制作用,生长期延迟约20小时。硅纳米线@纳米银复合材料膜也具有良好的抗菌性。但是,高浓度复合材料对A549细胞的存活只有不到20%的抑制作用;低浓度复合材料对细胞的影响很小,这说明硅纳米线@纳米银复合材料对真核生物具有良好的生物相容性。　　 (3)石墨烯氧化物的合成和表征。本论文通过改性Hummer方法经过三次氧化合成不同尺寸的石墨烯氧化物(尺寸大小:GO1＞GO2＞GO3)。AFM表征发现GO1、GO2、GO3的片层厚度均约1nm,大小依次500nm、200～300nm、30～50nm。　　 (4)石墨烯氧化物的抗菌性。实验证实石墨烯氧化物的抗菌效果存在尺寸依赖性:随着石墨烯氧化物片层尺寸的增加,抗菌性也增加。进一步的TEM和PI染色发现石墨烯氧化物使细菌的细胞膜受损;ROS和脂质过氧化检测显示石墨烯氧化物诱发细菌内的ROS升高,并引发了脂质过氧化发生。猜测石墨烯氧化物的抗菌机制可能来自其对细菌细胞膜的机械损伤和氧化损伤。　　 (5)石墨烯氧化物的神经毒性。在高浓度(≥80μg/mL)时,石墨烯氧化物对模式神经细胞SH-SY5Y细胞具有时间和剂量依赖的神经毒性,但是不引发细胞凋亡。另外,令人惊奇的是石墨烯氧化物可以增强视黄酸诱导分化SH-SY5Y的能力,提高神经标志性蛋白MAP2的表达。这一结果可能与石墨烯氧化物具有高的运载能力相关。　　 本课题证明硅纳米线@纳米银复合材料和石墨烯氧化物都具有强的抗菌性和良好的生物相容性,也初步探索了这两种纳米材料的抗菌机制,但是材料和细胞之间的相互作用过程还不是很清楚,两种材料的作用机理是否存在差异需要进一步的探索和证实。同时,石墨烯氧化物促进视黄酸诱导神经细胞分化的机制也尚不清楚,深入的机制探索将有利于拓展石墨烯氧化物在神经生物学中的应用。