【摘 要】
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目前,由于抗生素过量或不合理使用导致多重耐药细菌的出现,给人类的生命健康安全造成严重威胁,迫切需要开发新型高效且不产生细菌耐药性的新技术。近红外光热抗菌技术是近年来发展的一种快速、高效且不产生耐药性的新型抗菌技术,其主要依赖于光热纳米材料的发展。金基纳米结构因其强近红外吸收和良好生物相容性而被广泛用作光热剂。然而,大多数金基纳米结构在合成过程中需要使用有机模板或表面活性剂,其表面均带有大量生物毒性
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目前,由于抗生素过量或不合理使用导致多重耐药细菌的出现,给人类的生命健康安全造成严重威胁,迫切需要开发新型高效且不产生细菌耐药性的新技术。近红外光热抗菌技术是近年来发展的一种快速、高效且不产生耐药性的新型抗菌技术,其主要依赖于光热纳米材料的发展。金基纳米结构因其强近红外吸收和良好生物相容性而被广泛用作光热剂。然而,大多数金基纳米结构在合成过程中需要使用有机模板或表面活性剂,其表面均带有大量生物毒性高的表活剂,必须进一步修饰才能使用,不仅增加成本,而且残存的有机表活剂仍具有潜在生物毒性。因此,开发便捷、绿色的合成生物相容性好、光热转换效率高、且与细菌相互作用强的金基纳米结构的新方法具有重要的研究意义。本论文通过调控生物大分子溶菌酶组装形成结构稳定的超细纳米纤维,以此为模板,利用其一维超细结构限域效应,调控超小Au或Au/Cu双金属纳米粒子形成,并将其用于光热抗菌应用研究,为生物安全性高、光热转换效率高以及与细菌相互作用强的新型金基光热纳米材料合成提供新思路。具体研究内容如下:通过采用酸孵育法和低共熔溶剂法可控合成溶菌酶纳米纤维。首先,同配制p H=2的酸性溶液和5%体积百分比的低共熔溶剂,然后将低共熔溶剂加入到p H=2的对照组酸性溶液中。其次,将溶菌酶粉末溶于不同的溶剂中,再控制溶菌酶孵育的时间,在反应时长为7 h时获得了一维超细溶菌酶纳米纤维。最后,采用AFM、CD、FTIR、TEM等技术对两种方法孵育的不同时间下的溶菌酶纳米纤维进行了对比分析研究。采用仿生矿化法,以溶菌酶纳米纤维为模板,在37℃的条件下,可控合成了生物复合材料金@溶菌酶纳米纤维(LNFs@Au),其中金纳米粒子粒径3.94 nm、光热转换效率高达31.89%,在2 Wcm-2、1.2 m M浓度的条件下808 nm光照射10 min,可以实现革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的抗菌性,杀菌效率达到100%。此外,还发现该材料具有很强的细菌粘附,进一步增强了抗菌效率。通过引入铜组分,以溶菌酶纳米纤维为模板,合成了铜金@溶菌酶双金属纳米纤维(LNFs@Au/Cu),不仅可以降低金含量,还能利用铜的电子在d-d轨道跃迁而有效增强其近红外光吸收,进而实现光热抗菌效率的增强。在温和反应条件下获得的LNFs@Au/Cu利用增强的光热性能对大肠杆菌具有抗菌性。
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