本文選題：生物污損　切入點：生物膜　出處：《上海海洋大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：海洋污損生物(marine fouling organisms)是生長在海洋船舶及其他設(shè)施表面的動物、植物和微生物的總稱。污損生物普遍存在于海洋中,它會污損材料表面,并進(jìn)而產(chǎn)生生物腐蝕。生物污損和腐蝕協(xié)同作用,降低人工設(shè)備的使用性能以及使用壽命;生物污損由細(xì)菌組成的生物膜誘導(dǎo)發(fā)生,故抑制生物膜的形成是解決生物污損的一個手段。本文利用新興納米銀技術(shù)研究海洋細(xì)菌生物膜的附著抑制問題,通過分析不同粒徑納米銀的抑菌能力,設(shè)計制備了二氧化硅載負(fù)納米銀和二氧化硅包覆納米銀兩種復(fù)合粒子材料,研究了其對需鈉弧菌(革蘭氏陰性菌)和枯草芽孢桿菌(革蘭氏陽性菌)的抑制的機(jī)制,分析了兩種材料的抑菌性能,進(jìn)一步探討了兩種不同的結(jié)構(gòu)的抑菌性能及機(jī)理。主要結(jié)果如下:(1)采用二甲苯為溶劑和穩(wěn)定劑,以油胺還原硝酸銀制備納米銀粒子,該方案制備的納米銀粒徑分布較均勻,大小約為20nm、50nm、80nm,油胺還原硝酸銀制備納米銀溶膠的適宜反應(yīng)溫度為:油浴120℃。對革蘭氏陰性菌(需鈉弧菌)和革蘭氏陽性菌(枯草芽孢桿菌)的抑菌實驗表明,50nm直徑的納米銀對細(xì)菌的抑制能力最好,20nm直徑的次之,80nm直徑的最差。實驗結(jié)果顯示:并不是納米銀顆粒直徑越小,抑菌能力越好,這可能是因為80nm直徑的納米銀不能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,而20nm直徑和50nm直徑的納米銀可以進(jìn)入,但是20nm直徑的納米銀氧化速度快于50nm直徑的納米銀,造成其表面氧化物堆積,影響ROS的持續(xù)生成,故20nm直徑的納米銀抑菌效果小于50nm直徑的納米銀。相同粒徑納米銀的抑菌能力呈現(xiàn)濃度依賴性。革蘭氏陰性菌對納米銀更加敏感。革蘭氏陽性菌的肽聚糖層阻礙了納米銀的抑菌作用有。(2)在堿性環(huán)境下,利用TEOS作為二氧化硅源,異丙醇作為溶劑,氨水作為催化劑,制備出了粒徑分布在200~300nm的均勻球形納米二氧化硅顆粒。并以此二氧化硅顆粒為載體,聚多巴胺層作為粘附劑和還原劑,制備出二氧化硅載負(fù)納米銀,其具有核-殼-衛(wèi)星結(jié)構(gòu)。其中聚多巴胺層厚為30nm左右,表面的納米銀顆粒直徑約為50nm左右。抑菌實驗結(jié)果顯示,二氧化硅載負(fù)納米銀復(fù)合粒子對需鈉弧菌(革蘭氏陰性細(xì)菌)和枯草芽孢桿菌(革蘭氏陽性細(xì)菌)最小抑菌濃度分別為為0.38mg/m L和0.54mg/m L。生長曲線實驗表明,其對兩種細(xì)菌均有具有明顯的抑制生長的效果,且前三天的抑菌效果最好。ROS實驗和DNA損傷實驗表明,其可以利用自身產(chǎn)生的ROS來損傷細(xì)菌的DNA,造成DNA損傷,影響其生理功能。透射電鏡分析表明,從二氧化硅上脫落的納米銀顆�？梢赃M(jìn)入需鈉弧菌內(nèi)部,進(jìn)而對其內(nèi)部產(chǎn)生損傷,但枯草芽孢桿菌并沒有這種現(xiàn)象,說明,枯草芽孢桿菌抑菌效果的產(chǎn)生是依靠ROS過膜帶來的氧化損傷以及銀離子帶來的損傷,而需鈉弧菌抑菌效果則來源于納米銀過膜帶來的ROS氧化作用,以及膜外ROS損傷細(xì)胞膜,進(jìn)入細(xì)胞帶來氧化作用和銀離子損傷的共同作用。在實驗室人工培養(yǎng)的菌液環(huán)境下,7天后仍無細(xì)菌附著在涂裝有二氧化硅載負(fù)納米銀的實驗樣片的表面,其抑制細(xì)菌附著的效果良好。(3)十六烷基三甲基溴化銨作為模板的同時將硅酸四乙酯制備成納米二氧化硅顆粒。然后將氫氧化鈉作為堿性催化劑,利用甲醛來還原硝酸銀制備納米銀,得到核-殼結(jié)構(gòu)的二氧化硅包覆納米銀復(fù)合粒子,其粒徑大小約為250nm,內(nèi)置的納米銀粒徑為50nm左右。抑菌實驗表明,二氧化硅包覆納米銀復(fù)合粒子需鈉弧菌(革蘭氏陰性細(xì)菌)和枯草芽孢桿菌(革蘭氏陽性細(xì)菌)最小抑菌濃度分別為為0.58mg/m L和0.68mg/m L。生長曲線實驗表明,其對兩種細(xì)菌均有具有明顯的抑制生長的效果,且實驗后期抑菌效果較好。ROS實驗和DNA損傷實驗表明,其同樣可以利用自身產(chǎn)生的ROS來損傷細(xì)菌的DNA,造成DNA損傷,影響其生理功能。透射電鏡分析表明,兩種細(xì)菌都沒有納米銀進(jìn)入到細(xì)菌內(nèi)部,說明這種材料對于兩種細(xì)菌的抑菌效果的產(chǎn)生是依靠ROS過膜帶來的氧化損傷(包括細(xì)胞膜)以及銀離子帶來的損傷,而需鈉弧菌抑菌則由于沒有肽聚糖層的,導(dǎo)致其對這種材料更加敏感。同樣在實驗室人工培養(yǎng)的菌液環(huán)境下,7天后也無細(xì)菌附著在涂裝有二氧化硅包覆納米銀的實驗樣片的表面,其抑制細(xì)菌附著的效果良好。抑菌實驗表明,二氧化硅包覆納米銀減緩了氧化過程,維持了更長久的ROS的輸出,顯示出了一定的緩釋性。
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【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ637;TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1571119