近几十年来,细菌感染严重着威胁人类健康,已经成为一个公共健康领域全球性问题。各类抗生素的不合理应用已引起严重的细菌耐药问题,而日益增多的耐药菌又导致抗生素疗效不断下降,形成恶性循环。特别是近年出现了大量多药耐药性超强的“超级细菌”,如金黄色葡萄球菌(SA),能够抵御几乎所有的普通抗生素。因此,跳出抗生素限制,从非抗生素类抗菌材料中寻找抗菌制剂就成为重要研究方向,其中复合纳米抗菌材料能够克服细菌耐药问题而将有实际应用前景。自古以来,银制剂就作为抗菌材料而用于食品防腐、抗菌领域。本文结合石墨烯材料吸附特性和纳米银的高效抗菌能力,研制了石墨烯银复合纳米制剂,取得了较好抗菌效果,具体研究内容如下:(一)纳米复合材料ssDNA-AgNP@GO制备、表征及其抗菌性能研究采用两步合成方法,首先利用氧化石墨烯(GO)对单链DNA(ssDNA)的吸附特性,制备ssDNA@GO,接着利用ssDNA上富含的胞嘧啶,原位沉积银纳米粒子(AgNPs),最终合成纳米复合材料ssDNA-AgNP@GO。通过紫外可见光谱、原子力显微镜(AFM)、Zeta电位粒度仪以及透射电镜(TEM)对样品进行系统表征,表明纳米材料尺寸均匀和分散性好。采用MIC值、生长曲线实验、抑菌圈等系统评价材料抗菌性能,发现ssDNA-AgNP@GO对大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均表现出良好抗菌活性,最低抑制浓度(分别为6.8μg/mL、6.8μg/mL、11.9μg/mL和10.2μg/mL)优于游离的银纳米颗粒和氧化石墨烯材料,表明复合纳米材料具有协同抗菌能力。进一步采用扫描电镜和生化分析研究了ssDNA-AgNP@GO抗菌机制,推测抗菌机制为:高分散性ssDNA-AgNP@GO会快速贴附和包裹在带负电荷的细菌表面,释放出Ag~+对细菌细胞膜造成物理损伤,导致细胞完整性丧失和细胞质泄漏,最后导致细菌凋亡。(二)纳米复合材料ssDNA-AgNP@GO抗细菌性伤口感染性能研究利用血清融合实验、细胞毒性实验等实验研究复合材料安全性,结果表明ssDNA-AgNP@GO生物相容性好,无细胞毒性,可用于伤口实验。进一步构建了小鼠金黄色葡萄球菌感染的伤口模型,通过分析伤口愈合速度、大小、小鼠生长情况和伤口愈合后生理生化指标等,研究纳米复合材料抗细菌伤口感染性能,结果表明ssDNA-AgNP@GO能加速伤口愈合,且形成良好的再上皮化和致密的胶原沉积,显示复合材料具有良好的抗伤口感染能力和生物安全性能。