论文部分内容阅读
抗生素给传染性疾病治疗带来了革命性突破,但同时也造成了耐药菌株的产生。传统抗生素逐渐丧失了对耐药菌的杀灭能力,因此急需开发出新型抗生素。近年来,抗菌纳米粒子和用于抗生素释放的纳米容器在治疗耐药细菌上取得了一定的成效。但这些金属纳米粒子的尺寸效应引起的代谢毒性以及回收困难造成的环境污染等问题限制了它们在临床和环境中的广泛应用。本文首先利用原子力显微镜（AFM）证实了细菌硬度与耐药性之间有着紧密的联系。基于耐药细菌变软这一特性,论文设计出用于抗菌的新型三维纳米生物界面平台。与传统抗生素相比,抗菌纳米生物界面有着不产生抗性、不耗能以及选择性高等一系列突出的优势。研究取得主要结果如下:（1）食源性耐药沙门氏菌的纳米机械性能研究通过最小抑制浓度的读取对5株沙门氏菌的耐药性进行了测试,最终将沙门氏菌7和12视为正常菌株,而沙门氏菌44、79以及83视为耐药型菌株。将细菌固定在用多聚赖氨酸处理过的盖玻片上,采用物理吸附的方式可以有效的固定细菌,最终得到了高质量的AFM图片。在液相AFM在PeakForce QNM的接触模式下,分别对5株细菌的纳米机械性能进行了测试。结果表明:正常的沙门氏菌7和沙门氏菌12的模量分别为3.31±0.79 MPa和4.29±0.86 MPa,而耐药的沙门氏菌44、沙门氏菌79以及沙门氏菌83分别为0.58±0.13 MPa、0.40±0.16 MPa和0.48±0.11 MPa。从中可看出,正常沙门氏菌突变成耐药细菌后其硬度值也会相应的减少10倍。耐药细菌硬度减小的机制可归功于两个因素。一是耐药细菌内的外排泵的过度表达,导致其细胞膜的磷脂分子密度的相应地降低;二是耐药细菌在进化中长期处于高浓度的抗生素环境中,而这些抗生素会抑制其细胞壁中肽聚糖的形成,最终导致肽聚糖的交联度减小。（2）三维纳米生物界面的构建及其抗耐药菌研究利用水热合成法获得了在导电玻璃上大面积生长出了NiCo（OH）2CO3 NWs阵列,并通过SEM、TEM、HRTEM以及XRD等一系列表征手段确定其长度为5±0.5μm,顶端直径为20±15 nm以及底部直径为160±10 nm的单晶纳米线。对于结构设计,研究中通过简单地调控NiCo（OH）2CO3 NWs阵列在王水里的腐蚀时间,制备出了一系列顶端直径不同的纳米线基底。此外,经过一系列的化学耦合反应将特异性识别分子Con A成功修饰到纳米线表面,最终构建出功能化的三维纳米生物界面。三维纳米生物界面的纳米结构和分子识别之间的协同作用可大大提高界面对细菌的捕获和杀灭能力。研究中进一步探究了三种纳米生物界面（d=5 nm,d=50 nm和d=100 nm）对正常和耐药沙门氏菌的杀灭能力。结果表明,低硬度的耐药型沙门氏菌更易于黏附在基底表面,并且当基底NiCo（OH）2CO3 NWs的顶端尺寸为5 nm时能有效杀灭95%的耐药性细菌。然而随着纳米线顶端直径的增加,其逐渐丧失了对细菌细胞膜的刺破能力。