功能化碳納米管抗菌性研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)抗生素在各領(lǐng)域的濫用以及細(xì)菌的突變速度的加快，細(xì)菌對抗生素的耐藥性問題日漸突出，甚至已經(jīng)出現(xiàn)了能夠抵抗各種抗生素作用的超級細(xì)菌。因此尋找抗生素的替代品迫在眉睫。
　　 自1991年日本NEC公司的科學(xué)家Iijima發(fā)現(xiàn)了碳納米管(Carbon nanotubes，CNTs)以來，碳納米管因具有獨特的結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和研究。然而，碳納米管自身穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)也在一定程度上制約了其使

2、用范圍。碳納米管因表面缺陷較少而呈化學(xué)惰性，碳納米管束之間具有較強的范德華力，加上巨大的比表面積及長徑比，使碳納米管容易形成團(tuán)聚，很難分散于各種溶劑中，此外，碳納米管的生物毒性較大，生物相容性低，這些都嚴(yán)重影響了其使用范圍。近年來碳納米管的抗菌性的發(fā)現(xiàn)及其在環(huán)境保護(hù)和醫(yī)學(xué)抗菌方面應(yīng)用的潛在可能性，使碳納米管的抗菌性研究成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域探索研究的新方向之一。到目前為止，關(guān)于碳納米管的抗菌機理仍處于探索階段。
　　 本課題基于文獻(xiàn)報

3、道基礎(chǔ)之上，結(jié)合碳納米管的物理化學(xué)性質(zhì)，采用不同的功能化方法對碳納米管進(jìn)行了共價修飾和非共價功能化修飾，并通過測定修飾后的碳納米管的抗菌活性來評價其修飾效果，為進(jìn)一步研究碳納米管的抗菌機理和研究CNTs的抗菌靶向性和生物相容性奠定基礎(chǔ)。
　　 本文中對碳納米管進(jìn)行了共價或非共價功能化，并使用紅外色譜儀和電位粒徑儀來表征修飾對碳納米管物理化學(xué)性質(zhì)的影響。本文還對修飾后的碳納米管（單壁碳納米管和多壁碳納米管）進(jìn)行了抗菌活性測定。實驗

4、選用大腸桿菌和金黃色葡萄球菌在培養(yǎng)介質(zhì)中與碳納米管共同培養(yǎng)，采用平板計數(shù)法在不同的反應(yīng)時間點計數(shù)殘存細(xì)菌的數(shù)目，通過細(xì)菌活力和抑制率來判斷功能化碳納米管對細(xì)菌作用的能力，并采用美藍(lán)染色和掃描電鏡來觀察細(xì)菌與碳納米管的存在狀態(tài)。實驗考查了培養(yǎng)介質(zhì)、碳納米管濃度等培養(yǎng)條件，修飾方法，碳納米管種類，細(xì)菌菌種等因素對碳納米管的抗菌活性產(chǎn)生的影響，并分析其可能的原因。
　　 實驗結(jié)果表明，不同的修飾方法引起碳納米管的表面不同的變化，能夠在

5、碳納米管表面引入新的基團(tuán)或覆蓋碳納米管原始的表面特性，不同的修飾方法對碳納米管粒徑、電位和分散度都物理性質(zhì)也產(chǎn)生不同的影響。另外，共價修飾能夠在碳納米管的表面連入相應(yīng)的基團(tuán)，并且能夠殺滅與其共同培養(yǎng)的細(xì)菌，不同的基團(tuán)所產(chǎn)生的抗菌性有差異;非共價修飾能夠在碳納米管表面包覆上大分子物質(zhì)，覆蓋碳納米管本身所具有的表面性質(zhì)，非共價修飾的碳納米管能夠起到細(xì)胞支架的作用，對細(xì)菌無毒性作用，相反的，還能夠促進(jìn)細(xì)菌的生長。單壁碳納米管的促進(jìn)和抑制作用都

6、強于多壁碳納米管。碳納米管對大腸桿菌的促進(jìn)或抑制效果均強于金黃色葡萄球菌。美藍(lán)染色結(jié)果顯示，碳納米管在培養(yǎng)介質(zhì)中呈團(tuán)塊狀存在，凋亡的細(xì)胞可以被碳納米管團(tuán)塊吸附并圍繞在其周圍;掃描電鏡結(jié)果表明，共價修飾的碳納米管能夠使細(xì)菌失去其細(xì)胞的完整性。此外，實驗還得出了與已有報道不同的研究結(jié)果:即碳納米管的抗菌作用與其分散度無關(guān)。
　　 本課題的創(chuàng)新性在于采用新型納米材料碳納米管，并探索了共價和非共價修飾的碳納米管的抗菌活性，為研究碳納米管