论文部分内容阅读
细菌多重耐药性已经是全球的潜在危机之一。因此,新型抗菌材料的开发迫在眉睫。纳米银因其独特的理化特性(抗微生物活性,抗病毒活性,抗癌活性,抗寄生虫活性等),在高精度纳米材料中引起了研究者的广泛关注。近来,运用物理和化学法已经可以合成具有可控粒径、形貌的纳米材料。然而,这些方法大多伴随着有毒化学物质的使用和过度的能量消耗。相比之下,生物法以安全、清洁和绿色著称。此外,生物法所使用的原材料通常含有生物活性,可改善纳米的性能,拓宽其在医学领域的应用范围。纳米材料在多领域的广泛应用给人类生活带来极大便捷,但纳米材料背后的隐患不容忽视,其环境行为及生物安全性需要进行评估。因此本文的工作包含纳米的生物合成及纳米对环境影响的研究,具体如下:
(1)抑菌功能化纳米银的制备及表征
利用从威海小石岛海域(37°31′8″N,122°1′5″E)采集的沉积物样品中分离得到的拮抗菌(海洋枯草芽孢杆菌SDUM301120)作为生物法的原材料,从其培养液中提取生物活性物质。在硝酸银溶液中磁力搅拌的同时加入提取的活性物质,制备得到抑菌功能化纳米银。此外,采取紫外-可见分光光度法、高分辨透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、Zeta电位分析、能量色散X射线光谱分析和表面增强拉曼散射等分析方法对功能化纳米银进行了表征,结果显示:所合成的抑菌功能化纳米银为2-26nm的近球形粒子;UV-Vis谱图及EDX都证实了纳米银的存在;FTIR及SERS表明-OH及-NH2可能作为还原基团和封端基团参与抑菌功能化纳米银的合成,Zeta电位分析表明我们所合成的抑菌功能化纳米银具有较为优异的稳定性。
(2)功能化纳米银抑菌性的研究
为了证实纯纳米银和生物活性物质的协同效应可以使功能化纳米银的抑菌性能增强,选取大肠杆菌(E.coli ATCC 25922)、金黄色葡萄球菌(S.aureus ATCC 29213)、副溶血弧菌(V.parahemolyticus ATCC 17802T)和鲍曼不动杆菌(A.baumannii ATCC 19606T)作为实验菌株,通过改进的纸片扩散法检测了相同浓度的纯纳米银、生物活性物质、纯纳米银及生物活性物质混合物和功能化纳米银的抑菌效能,结果表明:功能化纳米银的抗菌性优于其他三组对照。此外,同抗生素的抑菌性对照实验也表明:与米诺环素、卡那霉素、头孢曲松、新霉素、强力霉素和四环素相比,所得功能化纳米银具有更为优良的抑菌作用。
(3)纳米氧化铝对海洋微生物群落的影响
此部分主要研究了0.5mg/L纳米氧化铝对海洋微生物群落结构的影响。高通量测序结果表明:纳米氧化铝的长期作用对微生物群落的毒性效应并不显著。
群落组成分析表明:在门水平上,Al2O3NPs的加入会使拟杆菌、脱硫杆菌及厚壁菌丰度降低,这表明拟杆菌、脱硫杆菌及厚壁菌对Al2O3NPs的抗性较差。变形杆菌和浮霉菌则对Al2O3NPs展现出一定的耐受性,其丰度整体呈上升趋势。在属水平上,Rhodobacteraceae对Al2O3NPs耐受性较强,加入Al2O3NPs后其比重持续呈上升趋势;然而Desulfovibro、Vibrio、Winogradskyella及Photobacterium则反之,Al2O3NPs的加入会导致占比降低,抑制其生长。
(1)抑菌功能化纳米银的制备及表征
利用从威海小石岛海域(37°31′8″N,122°1′5″E)采集的沉积物样品中分离得到的拮抗菌(海洋枯草芽孢杆菌SDUM301120)作为生物法的原材料,从其培养液中提取生物活性物质。在硝酸银溶液中磁力搅拌的同时加入提取的活性物质,制备得到抑菌功能化纳米银。此外,采取紫外-可见分光光度法、高分辨透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、Zeta电位分析、能量色散X射线光谱分析和表面增强拉曼散射等分析方法对功能化纳米银进行了表征,结果显示:所合成的抑菌功能化纳米银为2-26nm的近球形粒子;UV-Vis谱图及EDX都证实了纳米银的存在;FTIR及SERS表明-OH及-NH2可能作为还原基团和封端基团参与抑菌功能化纳米银的合成,Zeta电位分析表明我们所合成的抑菌功能化纳米银具有较为优异的稳定性。
(2)功能化纳米银抑菌性的研究
为了证实纯纳米银和生物活性物质的协同效应可以使功能化纳米银的抑菌性能增强,选取大肠杆菌(E.coli ATCC 25922)、金黄色葡萄球菌(S.aureus ATCC 29213)、副溶血弧菌(V.parahemolyticus ATCC 17802T)和鲍曼不动杆菌(A.baumannii ATCC 19606T)作为实验菌株,通过改进的纸片扩散法检测了相同浓度的纯纳米银、生物活性物质、纯纳米银及生物活性物质混合物和功能化纳米银的抑菌效能,结果表明:功能化纳米银的抗菌性优于其他三组对照。此外,同抗生素的抑菌性对照实验也表明:与米诺环素、卡那霉素、头孢曲松、新霉素、强力霉素和四环素相比,所得功能化纳米银具有更为优良的抑菌作用。
(3)纳米氧化铝对海洋微生物群落的影响
此部分主要研究了0.5mg/L纳米氧化铝对海洋微生物群落结构的影响。高通量测序结果表明:纳米氧化铝的长期作用对微生物群落的毒性效应并不显著。
群落组成分析表明:在门水平上,Al2O3NPs的加入会使拟杆菌、脱硫杆菌及厚壁菌丰度降低,这表明拟杆菌、脱硫杆菌及厚壁菌对Al2O3NPs的抗性较差。变形杆菌和浮霉菌则对Al2O3NPs展现出一定的耐受性,其丰度整体呈上升趋势。在属水平上,Rhodobacteraceae对Al2O3NPs耐受性较强,加入Al2O3NPs后其比重持续呈上升趋势;然而Desulfovibro、Vibrio、Winogradskyella及Photobacterium则反之,Al2O3NPs的加入会导致占比降低,抑制其生长。