本文關(guān)鍵詞：納米膠囊型農(nóng)藥和碳納米材料對(duì)土壤微生物的生物效應(yīng)

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【摘要】：本文利用微量熱、土壤酶活性及分子生物學(xué)等研究方法,以納米膠囊型農(nóng)藥和碳納米材料對(duì)微生物的生物效應(yīng)為研究對(duì)象,從納米材料對(duì)微生物能量代謝、微生物的豐度、微生物的多樣性、微生物形態(tài)及土壤酶活性變化等角度,展開了納米材料對(duì)微生物的毒性效應(yīng)的研究,為今后這兩種納米材料在生活及生產(chǎn)中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。以FeCl24H2O和FeCl3-6H2O為原料,通過化學(xué)共沉淀法合成Fe304磁性納米粒子(Fe3O4 Magnetic nanoparticles。經(jīng)碳化二亞胺脫氫偶聯(lián),進(jìn)一步將Fe3O4 MNPs與羧甲基-β-環(huán)糊精(CM-β-CD)脫水結(jié)合,得到羧甲基-β-環(huán)糊精-Fe304磁性納米粒子(CM-β-CD-Fe304MNPs)。以敵草隆為客體,CM-β-CD- Fe3O4MNPs為主體,通過包合作用制備膠囊型的納米農(nóng)藥羧甲基-p-環(huán)糊精-Fe304磁性納米粒子-敵草隆(CM-β-CD-Fe3O4MNPs-Diuron)。運(yùn)用紅外光譜,熱重分析及透射電鏡等方法對(duì)磁性納米粒子和納米農(nóng)藥進(jìn)行表征,結(jié)果證實(shí)羧甲基-p-環(huán)糊精成功地接枝于Fe3O4MNPs表面。運(yùn)用紫外-可見分光光度法研究了CM-β-CD-MNPs對(duì)敵草隆的吸附行為,結(jié)果表明它們的吸附符合Langmuir吸附。CM-β-CD-MNPs對(duì)敵草隆的最大吸附量為48.68mg/g。采用微量熱、土壤酶活法及熒光定量PCR技術(shù),比較研究了新型納米農(nóng)藥CM-β-CD-MNPs-Diuron和傳統(tǒng)農(nóng)藥敵草隆對(duì)土壤微生物的生物效應(yīng)。對(duì)于新型納米農(nóng)藥和敵草隆,隨著它們濃度的增大,生長(zhǎng)速率常數(shù)k和總放熱量Qtotal均變小。CM-β-CD-MNPs-Diuron對(duì)土壤的半抑制濃度為107.07 mg/g(包合的敵草隆的量為5.21mg)。這個(gè)劑量遠(yuǎn)高于敵草隆的半抑制濃度(283.5gg/g)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明,CM-β-CD-MNPs-Diuron對(duì)土壤微生物的毒性低于敵草隆對(duì)土壤微生物的毒性。土壤脲酶活性和微生物群落多樣性的變化證實(shí)了微量熱分析得到的結(jié)論。采用微量熱,土壤酶活性和熒光定量PCR技術(shù)研究了石墨烯納米材料對(duì)土壤微生物的影響。從微量熱參數(shù)k和Qtotal與石墨烯濃度的關(guān)系,說明石墨烯對(duì)土壤微生物的代謝有抑制作用。石墨烯與土壤培養(yǎng)10天后,土壤酶活性和細(xì)菌豐度的變化,說明低濃度的石墨烯促進(jìn)了土壤中某些細(xì)菌的生長(zhǎng),使得微生物整體代謝增強(qiáng)。通過混酸氧化處理多壁碳納米管,制備得到直徑為5nnm,表面連有大量含氧基團(tuán)的新型熒光納米材料碳點(diǎn)(Carbon dots, Cdots)。采用微量熱法、土壤酶活法及凝膠成像電泳法(DGGE)研究了Cdots對(duì)土壤微生物的影響。熱力學(xué)參數(shù)k.Ppeak和Qtotal與Cdots濃度的關(guān)系,表明Cdots對(duì)土壤微生物代謝有一定的影響。低濃度的Cdots能夠促進(jìn)土壤微生物的生長(zhǎng)代謝,而高濃度的Cdots對(duì)土壤微生物的代謝有抑制作用。土壤酶活性和凝膠成像電泳的研究結(jié)果證實(shí)了Cdots對(duì)土壤微生物的影響與它的濃度有關(guān)。以革蘭氏陰性菌大腸桿菌作為指示微生物,采用微量熱法、光譜法和顯微法,研究Cdots對(duì)單一微生物的生長(zhǎng)影響。熱力學(xué)參數(shù)和生長(zhǎng)曲線與碳點(diǎn)濃度關(guān)系表明Cdots對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的影響與濃度相關(guān)。掃描電鏡圖顯示,Cdots對(duì)大腸桿菌的繁殖過程影響不大,只是在指數(shù)期抑制了細(xì)胞的分裂。這些結(jié)果表明,Cdots作為一種低毒性和低抗菌性的納米材料在生物醫(yī)學(xué)上有很大的潛力。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X172;X53;X592

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本文編號(hào)：1267255