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背景和目的当前,抗生素对于感染性疾病临床治疗以及畜牧业获得健康、高产的农畜产品发挥着极其重要的作用,致使其在临床及畜牧、水产业中被大量使用甚至滥用。大量使用的抗菌制剂排放到环境中,对细菌施加选择压力,诱导抗生素耐药基因不断产生。抗生素耐药基因在各种环境介质中广泛存在,加剧了细菌耐药性传播扩散,在水体、土壤、物体表面以及空气等多种环境介质中均已检测到抗生素耐药基因,其已成为一种新型的环境污染。环境抗生素耐药基因很难被有效清除,经水厂处理后的水中仍可检测到相当数量（103-105拷贝/m L）残留,常用的含氯消毒剂对其清除率仅为20%-60%。同时,现有杀菌手段在杀灭耐药菌时,会加剧抗生素耐药基因的传播扩散,细菌耐药问题也导致抗生素效力不断降低,用量不断增加,形成恶性循环。随着纳米生物技术的不断发展,纳米材料在生物医药领域得到广泛研究与应用,当前已成为一个新的、极具吸引力的研究热点。目前国内外研究报道,多单独关注纳米材料抗菌性或对耐药基因清除能力,少有同时抗菌和清除耐药基因的方法或材料。本研究的目的是研制兼具抗菌和清除耐药基因性能的新型石墨烯基纳米复合材料,为目前细菌耐药和抗生素耐药基因环境扩散问题提供技术参考。研究方法和结果本研究的第一部分,利用氧化石墨烯（GO）纳米材料优异的载体特性,通过功能化修饰接枝聚乙烯亚胺（PEI）并在微波辐照下负载纳米银颗粒,合成氧化石墨烯-银（GO-Ag）和氧化石墨烯-聚乙烯亚胺-银（GO-PEI-Ag）石墨烯基纳米复合材料使用Zeta电位-纳米粒度分析仪、紫外分光光度计、透射电子显微镜等方法对纳米材料进行了系统表征。结果表明以GO和GO-PEI作为反应底物材料载体,在微波辐照下通过原位还原负载Ag NPs,成功合成了GO-Ag和GO-PEI-Ag两种纳米复合材料,且GO-PEI-Ag在纯水、0.9%的生理盐水、PBS缓冲液和DMEM培养基等生理溶液中均具有良好的分散性和稳定性。合成的GO-PEI-Ag纳米复合材料粒径为139±78.9 nm,电位为40.45±0.72 m V,电镜观察为单层片状结构,较高的正电性提升了GO-PEI-Ag对带负电性病原菌及耐药基因静电吸附效率。本研究的第二部分,通过测定GO、GO-Ag、GO-PEI-Ag纳米材料与金黄色葡萄球菌标准菌株ATCC29213、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA、大肠杆菌标准菌株ATCC25922、含耐药基因blaNDM-1的大肠杆菌、含耐药基因mcr-1的大肠杆菌、枯草杆菌ATCC9372、炭疽杆菌减毒株分别作用2.5小时后的最低抑菌浓度,优化纳米材料的使用浓度,评价其抗菌效果能力,并推测分析抗菌机制。通过纳米复合材料抗菌性能评价,GO-Ag和GO-PEI-Ag在10（?）g/m L浓度以上时,对大肠杆菌标准菌株、含耐药基因blaNDM-1的大肠杆菌、含耐药基因mcr-1的大肠杆菌、枯草杆菌、炭疽杆菌减毒株的抗菌效率达到100%,GO-Ag在10（?）g/m L浓度以上时对金葡菌标准菌株、耐甲氧西林金葡菌的抗菌效率高于84%,GO-PEI-Ag在10（?）g/m L浓度以上对该两种细菌抗菌效率高于97%,本研究所合成的GO-PEI-Ag石墨烯基纳米复合材料抗菌效果显著。本研究的第三部分,在实验室条件下,构建了模拟环境耐药基因体系,从沙门氏菌耐药菌中提取质粒耐药基因mcr-1和耐药基因arr-3、从大肠杆菌耐药菌中提取质粒耐药基因blaNDM-1和耐药基因mph（A）,通过测定200（?）g/m L、20（?）g/m L、2（?）g/m L三种不同浓度的GO、GO-Ag、GO-PEI-Ag纳米材料,与四种初始浓度均为20（?）g/m L的耐药基因mcr-1、arr-3、blaNDM-1、mph（A）充分共混,室温下静置作用30 min后,采用实时荧光定量PCR方法检测耐药基因清除效率,并推测纳米材料清除耐药基因机制。通过纳米材料清除耐药基因效率评价,测定三种不同浓度的GO、GO-Ag、GO-PEI-Ag纳米材料,与四种耐药基因mcr-1、arr-3、blaNDM-1、mph（A）清除结果,GO、GO-Ag、GO-PEI-Ag三种材料在材料浓度高于2（?）g/m L时,对耐药基因blaNDM-1和mph（A）均具有良好的清除作用,清除率大于99.99%。三种材料对耐药基因mcr-1和arr-3清除效果不同,GO-PEI-Ag在材料浓度高于2（?）g/m L时,能完全清除耐药基因mcr-1和arr-3,GO和GO-Ag在材料浓度高于200（?）g/m L时,对耐药基因mcr-1和arr-3清除率高于80%,在同等材料浓度下,GO对耐药基因清除率要高于GO-Ag清除率。研究结论本研究成功合成的GO-PEI-Ag石墨烯基纳米复合材料,兼具了良好的抗菌和耐药基因清除能力。相比GO-Ag,GO-PEI-Ag由于正电性及在生理溶液中良好的分散性和稳定性,提升了对带负电性病原菌及耐药基因的接触吸附效率,赋予了GO-PEI-Ag良好的抗菌和耐药基因清除能力,本研究可为今后发展环境病原菌控制及耐药基因清除应用技术提供科学参考。