本文選題：生物合成法　切入點：納米銀　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：納米技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合在交叉學(xué)科領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展,并正以難以預(yù)料的速度向前發(fā)展。納米技術(shù)的出現(xiàn),使得金屬材料在尺寸上變小,這種變化不僅保留了金屬本身良好特質(zhì),而且使其在應(yīng)用方面有了質(zhì)的飛躍。由于納米粒子具有催化效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)以及量子效應(yīng)等特性,使其在光電、生物、磁性、催化及醫(yī)學(xué)等方面被廣泛應(yīng)用。目前,有關(guān)金屬納米粒子的合成方法主要有三種,包括物理法、化學(xué)法及生物法。隨著綠色、環(huán)保觀念的普及,利用生物系統(tǒng)合成金屬納米粒子的生物法備受關(guān)注。生物法是環(huán)境友好的方法,它廉價、可持續(xù)發(fā)展、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物穩(wěn)定,且不使用刺激的、毒性的化學(xué)試劑。無論是簡單的原核生物,還是復(fù)雜的真核生物,都有可能被用于合成納米粒子。而這些生物主要包括三類“成員”,即植物、細(xì)菌及真菌。與植物和細(xì)菌相比,真菌代謝產(chǎn)物豐富、能夠分泌多種酶類,現(xiàn)已成為生物法合成納米粒子的主力軍之一。而在重金屬中,銀和金納米粒子是最常見的納米粒子,由于其自身的特殊性質(zhì)而被應(yīng)用于多個領(lǐng)域,包括光學(xué)、催化、環(huán)保及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。本研究旨在從環(huán)境(土壤和植物)中分離獲得真菌,發(fā)揮其代謝產(chǎn)物豐富的特長,挖掘出具有金屬納米粒子(主要是納米銀和金)生物合成活性的真菌菌株;通過優(yōu)化生物合成的過程,得到金屬納米粒子的最佳合成條件;并利用金屬納米粒子進(jìn)行抗真菌活性分析和制備人絨毛膜促性腺激素(HCG)檢測試紙條。具有金屬納米粒子生物合成活性菌株的分離、鑒定:本研究從8份土壤樣本和18份植物樣本(來自于6種植物)中,分別分離獲得真菌145株和135株。從上述280株真菌中,初步篩選到具有納米銀或金生物合成活性的菌株22株,其中菌株S6-6(合成納米銀)和HB-8(既能合成納米銀,又能合成納米金)的生物合成能力較強(qiáng)、合成的粒徑較小。利用形態(tài)學(xué)與分子生物學(xué)相結(jié)合的方法,鑒定未知菌株是最常用、最普遍的研究方法。本研究亦利用了此方法,鑒定菌株S6-6為粉節(jié)皮菌(Arthroderma fulvum),鑒定菌株HB-8為秘魯小帚梗柱孢霉(Cylindrocladiella peruviana)。利用菌株S6-6生物合成了納米銀:生物合成了納米銀,并對其合成過程的二次發(fā)酵條件和合成條件的主要參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得到最適的二次發(fā)酵條件為:菌體接種量4g,靜止孵育8h;最適的合成條件為:底物Ag NO3濃度為1.5m M,反應(yīng)溫度為55°C,反應(yīng)時間10h。使用透射電子顯微鏡(TEM),X射線衍射(XRD)及粒度分析儀對生物合成的納米銀進(jìn)行表征,納米銀為球型或近球型,平均粒徑為20.56nm,具有面心六面體晶體結(jié)構(gòu)。對生物合成的納米銀進(jìn)行了抗真菌活性研究:微量稀釋法藥敏試驗表明:生物合成的納米銀對所有受試菌株均有效,其MIC在0.125~4μg/ml范圍內(nèi)。氟康唑?qū)俳z酵母屬有抗菌作用(MIC為0.250~16.0μg/ml),而對曲霉屬和鐮刀菌屬均無效(MIC64.0μg/ml)。伊曲康唑?qū)︾牭毒鷮贌o效(MIC16.0μg/ml)外,對假絲酵母屬和曲霉屬均有效(MIC為0.030~0.250μg/ml)。與氟康唑和伊曲康唑相比,生物合成的納米銀具有更廣的抗菌譜。棋盤稀釋法聯(lián)合藥敏試驗表明:作用于白假絲酵母,生物合成的納米銀與氟康唑或伊曲康唑兩種抗真菌藥為相加作用;作用于煙曲霉,生物合成的納米銀與伊曲康唑存在相加作用,而與氟康唑表現(xiàn)為無關(guān)。XTT減低法表明:當(dāng)生物合成的納米銀的濃度為2.00μg/ml和1.00μg/ml時,分別對白假絲酵母和煙曲霉生物膜的抑制率達(dá)到約50%。生物合成的納米銀能夠抑制白假絲酵母和煙曲霉生物膜的生成;亦得到結(jié)論:生物膜的固著細(xì)胞抵抗藥物濃度的能力要強(qiáng)于浮游細(xì)胞。超微結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明:生物合成的納米銀破壞了白假絲酵母和煙曲霉生物膜的完整性;納米銀可能通過影響真菌細(xì)胞壁而起到抗真菌作用。利用菌株HB-8生物合成了納米銀和金:生物合成了納米銀和金,并對其合成過程的二次發(fā)酵條件和合成條件的主要參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得到合成納米銀最適的條件為:菌體接種量4g、二次發(fā)酵時間6h、振蕩培養(yǎng)轉(zhuǎn)速為120rpm、底物Ag NO3的濃度2.0m M、反應(yīng)溫度35?C、反應(yīng)時間8h;合成納米金最適的條件為:菌體接種量3g,二次發(fā)酵時間8h,振蕩培養(yǎng)轉(zhuǎn)速為180rpm,底物HAu Cl4的濃度1.0m M,反應(yīng)溫度25?C,反應(yīng)時間6h。使用TEM,XRD,傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)及粒度分析儀對生物合成的納米銀和金進(jìn)行表征,得到了粒徑約為62.18nm的納米銀和47.13nm的納米金。生物合成的納米金應(yīng)用于HCG檢測試紙條:本研究利用膠體金(生物金和化學(xué)金)制備了HCG檢測試紙條,并對兩種HCG檢測試紙條的幾項重要性能進(jìn)行了評估、分析。從測試結(jié)果得出結(jié)論:生物金和化學(xué)金試紙條的靈敏度分別為15m IU/ml和20m IU/ml,表明生物金試紙條的靈敏度較高;兩種試紙條均具有良好的特異性、重復(fù)性,且均無HOOK效應(yīng);在穩(wěn)定性測試過程中,考察了兩種試紙條的熱穩(wěn)定性,在37?C條件下,生物金試紙條至少可以保存35d而保持其性能穩(wěn)定,即顯示為陽性結(jié)果,而化學(xué)金試紙條至少可以保存28d,表明生物金試紙條具有更好的熱穩(wěn)定性。在幾項重要性能測試中,在特異性、重復(fù)性及HOOK效應(yīng)方面,兩種試紙條無明顯區(qū)別,而在靈敏度和穩(wěn)定性方面,相比于化學(xué)金試紙條,生物金試紙條表現(xiàn)出更好的效果。綜上,本研究獲得了具有生物合成金屬納米粒子活性的真菌菌株:粉節(jié)皮菌(Arthroderma fulvum)和秘魯小帚梗柱孢霉(Cylindrocladiella peruviana),而且對生物合成的納米銀在抗真菌研究做了初步探討。此外,本研究對生物合成的納米金在HCG檢測試紙條的應(yīng)用進(jìn)行了研究,可能為其應(yīng)用在膠體金免疫層析技術(shù)以及其他檢測技術(shù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;Q81

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本文編號：1682028