纳米Ag-Cu基抗菌材料的制备及其性能研究

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抗生素在治疗人类传染类疾病方面发挥了重要的作用。然而,抗生素类药物的滥用催生细菌、真菌等微生物产生耐药性,使其抗菌效果减弱。银、铜作为一种典型的抗菌材料,在生物医用领域得到了广泛的研究和应用。其颗粒纳米化后,具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面活性点位多等纳米材料独有特点,可实现更好的抗菌效果。然而,作为金属粒子,其累积毒性不容忽视。因而,开发一种新型的、低剂量、高抗菌性能的纳米材料势在必行。在银、铜的基础上,研究发现锡和锌同样具有一定的抗菌能力。在本工作中,分别引入了锡和锌,通过化学沉淀法制备出Ag-(CuSn)NCs以及Ag-(CuZn)NCs。采用两步-化学沉淀法成功制备出Ag-(CuSn)NCs和Ag-(CuZn)NCs,并通过调整银的含量(0.2、0.4、0.6、0.8)研究了不同的银含量对材料的影响。Ag-(CuSn)NCs和Ag-(CuZn)NCs的物相组成分别主要是Ag和Cu6.26Zn5以及Ag和CuZn2,其形状均为较为规则的球形,粒径大小都达到纳米级别。Ag存在于复合材料表面,随着Ag摩尔比的增大,纳米Ag与CuSn NPs的结构关系由“局部修饰”转变为“包覆”,Ag与CuZn NPs的结构关系可以达到大面积的“局部修饰”。采用K-B药敏和MIC、MBC等方式评价了三金属纳米复合材料的抗菌性能。Ag-(CuSn)NCs和Ag-(CuZn)NCs对目标菌种都有明显的抑制作用,表现出一定的广谱抗菌能力。Ag-(CuSn)NCs对三种菌株的MIC和MBC较低,间接说明两者间存在协同抗菌作用。其中,综合效果最佳的一组样品为Ag0.6-(CuSn)NCs,其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的MIC和MBC值都分别为6.25μg/ml和12.5μg/ml,对白色念珠菌的MIC和MBC值都为25μg/ml。而Ag-(CuZn)NCs样品中,抗菌效果最好的一组Ag0.2-(CuZn)NCs,对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌以及白色念珠菌的MIC值分别为12.5μg/ml、25μg/ml和25μg/ml,相对应的MBC值分别为25μg/ml、50μg/ml和50μg/ml。以L929为模型细胞通过共培养评价了三金属纳米复合材料的生物安全性。随着Ag含量的增加,细胞毒性呈先减后增的趋势。沉积的纳米银提高了Ag-(CuSn)NCs的相对细胞活性,且在细胞水平上具有潜在的生物安全性。与Ag-(CuSn)NCs样品相比,添加Ag在CuZn NPs复合材料中反而会出现明显降低其细胞活力的现象,并且Ag-(CuZn)NCs所有样品在细胞水平上存在一定的毒性,在生物医学应用上具有一定限制性。
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