聚多巴胺辅助银系抗菌复合纳米材料的制备及性能研究

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病原微生物引起的感染和耐药性细菌的出现,严重威胁着公众的健康。因此,开发新型、有效的、可替代抗生素的抗菌材料势在必行。纳米技术的快速发展给抗菌材料的开发提供了机遇,目前已经发现很多的纳米材料例如ZnO、TiO2、Ag、Au、CuO等具有很好的抗菌效果。其中,银纳米粒子因为具有广谱抗微生物(细菌、真菌和病毒)的能力和不会引起细菌产生耐药性的特点,从这些抗菌纳米材料中脱颖而出。但是,银纳米粒子的实际应用常常受限于银纳米粒子在制备过程中易出现团聚的现象。为了克服这个缺陷,一些纳米材料,例如二氧化硅纳米粒子、碳纳米管、Fe3O4纳米粒子、氧化石墨烯等已经被用作基底材料用于固定银纳米粒子。然而,尽管将银纳米粒子固定在基底材料上可以有效的防止银纳米粒子的团聚,进而提高银纳米粒子的抗菌性能。但是,这些复合纳米材料的合成过程常常很复杂,而且需要添加有毒的化学还原剂如肼和硼氢化钠。因此,开发一种简单的、环保的方法来合成这种银系复合纳米材料很有必要。  作为贻贝黏附蛋白主要成分多巴的结构类似物,多巴胺在有氧的微碱性溶液中能够氧化自聚形成聚多巴胺,聚多巴胺能够牢固地黏附在几乎所有材料表面。同时,与贻贝黏附蛋白一样,聚多巴胺表现出了很好的生物相容性和对环境的低毒性。更重要的是,聚多巴胺表面含有大量氨基和邻苯二酚基团,这些基团可以作为从母盐溶液中原位制备金属纳米粒子的结合剂和还原剂。  在本课题中,通过利用形成在姜黄素晶体牺牲模板和磁性Fe3O4纳米粒子硬性模板上的聚多巴胺涂层的原位还原能力,我们开发了一种简单、绿色的方法来制备银系复合纳米材料。借助各种表征手段表征了它们的成功制备,并考察了它们对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性。另外,也对两种复合材料的细胞毒性进行了研究。得到的主要结果如下:  (1)利用TEM、XRD、XPS和FTIR等表征手段证实了Ag@PDA-NTs的成功制备。通过多种测试方法如生长曲线法、抑菌圈法、平板计数法和活死菌荧光染色法对Ag@PDA-NTs的抗菌性能进行了测试,发现Ag@PDA-NTs具有很好的抗菌活力,它对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度分别为60和80μg/mL。而且,Ag@PDA-NTs表现出了较好的稳定性和对人正常肝细胞QSG-7701的低毒性。  (2)利用TEM、XRD、Raman和FTIR等表征手段证实了可重复利用的Fe3O4-PDA-Ag复合纳米粒子的成功制备。通过多种测试方法如生长曲线法、抑菌圈法、平板计数法和活死菌荧光染色法对Fe3O4-PDA-Ag的抗菌性能进行了测试,发现Fe3O4-PDA-Ag具有很好的抗菌活力,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度分别为40和60μg/mL。此外,Fe3O4-PDA-Ag在循环利用6次后,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌效率仍然能够维持在初始的60%以上。而且,细胞毒性实验表明,Fe3O4-PDA-Ag并未对人胚肾细胞HEK293T细胞表现出明显的毒性。  综上,本课题借助聚多巴胺,绿色合成了两种银系抗菌复合纳米材料。通过多种表征手段证实了它们的成功制备,并对这两种银系抗菌复合纳米材料的抗菌性能和细胞毒性进行了测试。
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