【摘 要】
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近年来,抗生素滥用导致耐药病原微生物的出现,对人类的身体健康造成了极大地威胁,解决抗生素耐药性问题,寻找抗生素替代品和新的治疗病原微生物感染的方法成为目前亟需解决的问题。新型纳米抑菌材料具备良好的抗菌效果和生物相容性而成为研究的热点。其中基于锌的纳米抗菌材料,尤其是氧化锌纳米材料具有优异的抗菌性能而被广泛研究,但现有方法所制备的氧化锌纳米颗粒大小、形貌不均一,严重影响其抑菌稳定性。因此本研究提出制
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近年来,抗生素滥用导致耐药病原微生物的出现,对人类的身体健康造成了极大地威胁,解决抗生素耐药性问题,寻找抗生素替代品和新的治疗病原微生物感染的方法成为目前亟需解决的问题。新型纳米抑菌材料具备良好的抗菌效果和生物相容性而成为研究的热点。其中基于锌的纳米抗菌材料,尤其是氧化锌纳米材料具有优异的抗菌性能而被广泛研究,但现有方法所制备的氧化锌纳米颗粒大小、形貌不均一,严重影响其抑菌稳定性。因此本研究提出制备一种异乳清酸（IA）辅助形成的大小、形貌均一的异乳清酸-磷酸锌杂化花状纳米材料（IA-ZP NF）,并研究其形成机制以及对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抗菌性能和抗菌机制。（1）首先分析了所制备IA-ZP NF的组成成分,并通过探究反应物浓度、合成时间以及不同锌盐对纳米颗粒自组装行为和结构的影响,分析IA-ZP NF的形成机制。实验结果表明IA-ZP NF的主要组成成分为磷酸锌,异乳清酸（IA）作为反应物也参与了IA-ZP NF的构成。IA-ZP NF的自组装十分高效,30 min内就可以完成,并且只有特定浓度的反应物才能够形成完整、均一且分散性良好的IA-ZP NF。实验表明IA-ZP NF的最佳制备配比为:异乳清酸浓度2.0或2.5 g/L,Na2HPO4·12H2O 0.01 mol/L,Zn（NO3）·6H2O 0.3 mol/L。同时,锌盐的种类对于纳米花结构的均一性也有较大影响,并根据实验结果,提出IA-ZP NF的可能形成机制:首先,锌离子与磷酸根离子反应生成晶核磷酸锌;其次,异乳清酸的酰胺和胺基与锌形成配位键并以磷酸锌晶体为核进行异向生长,逐渐形成花状结构。（2）IA-ZP NF抑菌性能研究。IA-ZP NF具有很好的抑菌效果,并且抑菌率与其浓度成正相关,10 mg/m L的IA-ZP NF对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus,S.aureus）和大肠杆菌（Escherichia coli,E.coli）的抑菌率均高达90%以上,其抑菌效果与商品化氧化锌颗粒相当。但是IA-ZP NF对S.aureus和E.coli的抑菌效果又有所不同,对于S.aureus未经处理的IA-ZP NF就能发挥良好的抑菌性能;而对于E.coli,只有经过酸处理的IA-ZP NF才表现出良好的抑菌效果。（3）IA-ZP NF抑菌机制研究。通过对IA-ZP NF与细胞作用后,纳米颗粒的形态,细胞的形态,膜通透性,胞内活性氧（ROS）水平,以及对细胞内蛋白质、DNA、酶等小分子物质的变化进行了研究,提出了IA-ZP NF的抑菌机制:尖锐的花状结构导致细胞结构被破坏,细胞壁和细胞膜的通透性增强,而IA-ZP NF在不同处理条件下释放出的大量锌离子（酸处理p H 5.0条件下,10 mg/m L IA-ZP NF释放锌离子浓度为46.12 g/L;p H 7.4条件下,释放锌离子浓度为3.66 g/L）,打破了细胞生理环境的稳态,诱导了更强的细胞毒性,致使蛋白质合成能力降低（E.coli和S.aureus菌体可溶性蛋白总量分别减少了56.43%和49.46%）,胞内ROS水平升高（E.coli和S.aureus胞内ROS含量提高了近4倍）,关键酶活性降低（E.coli和S.aureus胞内碱性磷酸酶活性降低了50%;β-半乳糖苷酶活性分别下降了34.94%和17.85%）,并最终导致细胞的死亡。结果表明,本研究所制备的花状纳米材料IA-ZP NF为异乳清酸和磷酸锌所形成的杂化材料,该材料对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均具有稳定的抑菌效果,并且制备条件温和、简单、快速,在微生物污染防治、食品防腐剂和抗菌医疗器械研究等领域具有潜在的应用价值。
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