納米酶是指一類具有模擬生物酶活性的納米材料。與天然酶相比,納米酶具有合成成本低、易批量生產(chǎn)、易修飾、穩(wěn)定性高等顯著優(yōu)勢。眾多納米材料如貴金屬、金屬氧化物、金屬硫化物、碳基材料等已被發(fā)現(xiàn)具有模擬酶活性,并在生化檢測、癌癥治療、環(huán)境除污等領域得到了廣泛應用,尤其是在抑菌領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力,因為納米酶具有良好的活性氧自由基調節(jié)能力,可使產(chǎn)生大量自由基而起到殺菌作用。但目前納米酶仍然存在著催化活性位點單一、催化效率低或合成方法復雜等不足,因此,開發(fā)新型納米材料作為低成本、高性能的納米酶刻不容緩。過渡金屬氧化物量子點是一類三維尺寸都小于100 nm(一般小于10 nm)的納米材料,具有比表面積大、表面活性位點多、分散性好、毒性低、生物相容性好等眾多優(yōu)點,可以預見其是一類極具潛力的納米酶材料,因此,開發(fā)新型量子點作為納米酶,并將其應用于抑菌領域具有重要的研究意義。本文利用兩種簡便技術制備得到氧化釩量子點(VO_xQDs),并研究了其納米酶與抑菌性能,同時為了增強其抑菌性能,將VO_xQDs一步還原硝酸銀得到銀/氧化釩納米線(Ag/VO_x NW),并經(jīng)紡絲后可制成高效傷口抗菌敷料。具體主要包括以下幾方面的內容:一、采用自上向下一鍋乙醇熱法,以VO_2為前驅體合成了VO_xQDs。其在乙醇作為主要背景溶液中表現(xiàn)出氧化酶和過氧化物酶活性,而在磷酸鹽緩沖溶液中表現(xiàn)出額外的超氧化物歧化酶(SOD)活性。此外,乙醇背景溶液中的TMB-VO_xQDs體系在三種不同的濃度梯度過氧化氫(H_2O_2)存在下產(chǎn)生三種不同的顏色。因此,我們利用反應體系的初始反應速率(V_0)、最大紫外吸收值(A)和顏色這三個變量構建了一個三維坐標系(3D-CS),以用于檢測溶液中過氧化氫濃度。該體系不僅可以實現(xiàn)H_2O_2的快速檢測,同時可以有效地避免由于過高的H_2O_2濃度對反應的抑制作用而造成的假象結果。通過對青島春雨、青島大沽河地表水和藻類污染水族箱水體中H_2O_2含量的測定,進一步驗證了基于VO_xQDs的3D-CS技術的實用性。二、以DMSO為溶劑和剝離劑,通過簡單的超聲和室溫攪拌策略生成了VO_xQDs。通過紫外、熒光、紅外光譜、高分辨透射電鏡、X射線光電子能譜等基本表征,確定該量子點粒徑均勻,其直徑和厚度分別為3.32和3.28 nm,且具有良好的分散性與結晶性。VO_xQDs可作為競爭性熒光傳感探針實現(xiàn)Fe~(3+)和PPi的無標記特異性檢測,同時其表現(xiàn)出較強的抗菌活性,可破壞金黃色葡萄球菌和大腸桿菌壁膜并抑制菌生長。三、為了發(fā)掘量子點的更多應用潛力,增強其抑菌性能,我們以VO_xQDs作為還原劑與穩(wěn)定劑,通過常溫一步攪拌法制備得到Ag/VO_x NW,并將其通過靜電紡絲工藝摻入海藻酸鈉纖維,制備出一種傷口創(chuàng)面敷料,可明顯抑制大鼠模型創(chuàng)面內細菌的生長,促進大鼠創(chuàng)面愈合�？傊�,本課題通過開發(fā)新型VO_xQDs并證實其具有多酶活性與抑菌性能,其多酶活性用于三維傳感器設計,擴大了生物分子檢測范圍;其抗菌性質可應用于抗菌敷料研發(fā),該抗菌敷料臨床應用上展現(xiàn)出廣闊的應用前景。
【學位單位】：青島大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TB383.1;Q55

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本文編號：2815023