【摘要】：目的本研究選用抗菌譜廣且細(xì)胞毒性較低的鋅作為抗菌劑原料,為進(jìn)一步提高材料的抗菌性能和生物相容性,通過引入人體必需微量元素鈷和天然凹凸棒石,合成凹凸棒石負(fù)載鋅鈷層狀雙氫氧化物和凹凸棒石負(fù)載鋅鈷層狀雙氧化物,探究凹凸棒石添加量和鋅鈷摩爾比對(duì)材料抗菌性能和生物相容性的影響,并分析材料的抗菌機(jī)理,以期為后期臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。方法通過共沉淀法制備凹凸棒石負(fù)載鋅鈷層狀雙氫氧化物(APT/ZnCo LDH);利用體外抗菌實(shí)驗(yàn)和CCK-8實(shí)驗(yàn)考察不同鋅鈷摩爾比和凹凸棒石添加量對(duì)材料抗菌性能和生物相容性的影響;為進(jìn)一步提高抗菌材料的抗菌性能,將上述系列抗菌材料進(jìn)行300-800°C的煅燒,得到系列凹凸棒石負(fù)載的鋅鈷層狀雙氧化物(APT/ZnCo LDO);同時(shí)考察煅燒溫度,鋅鈷摩爾比和凹凸棒石添加量對(duì)APT/ZnCo LDO抗菌效果和生物相容性的影響。通過掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜、X-射線衍射及Zeta電位等手段對(duì)上述所有材料的結(jié)構(gòu)和理化特性進(jìn)行表征分析;通過透射電子顯微鏡和熒光顯微鏡分析細(xì)菌與抗菌材料接觸前后的形貌變化和細(xì)菌活力變化,探討可能的抗菌機(jī)制。結(jié)果1.凹凸棒石負(fù)載鋅鈷層狀雙氫氧化物1.1通過透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡傅里葉變換紅外光譜和X-射線衍射分析材料的組分和形貌,發(fā)現(xiàn)成功制備了由一維的凹凸棒石和二維鋅鈷層狀雙氫氧化物組成的混維抗菌材料。1.2體外抗菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)鋅鈷摩爾比為8:1,凹凸棒石添加量為40wt.%時(shí),制備的抗菌材料APT/ZnCo LDH與未添加鈷和凹凸棒石的對(duì)照組相比,擁有相同且最佳的抗菌效果;其對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌的MIC分別為0.25 mg/mL和1.0 mg/mL。1.3 CCK-8實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,抗菌性能最優(yōu)的APT/ZnCo LDH和Hela細(xì)胞共同培養(yǎng)24 h,48 h,72 h后,仍然沒有表現(xiàn)出細(xì)胞毒性。1.4通過透射電鏡分析細(xì)菌與抗菌材料接觸后的微觀形貌變化,發(fā)現(xiàn)細(xì)菌與材料接觸后,由于細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞,細(xì)菌由規(guī)整形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)則形態(tài);通過熒光染色觀察細(xì)菌活力,發(fā)現(xiàn)細(xì)菌與抗菌材料接觸后,被染為綠色熒光的活細(xì)菌變?yōu)榧t色熒光的死細(xì)菌。2.凹凸棒石負(fù)載鋅鈷層狀雙氧化物2.1通過系列表征手段分析材料的結(jié)構(gòu)和理化特征,結(jié)果顯示成功制備了一維凹凸棒石和二維鋅鈷層狀雙氧化物組成的混維復(fù)合材料。2.2通過體外抗菌實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),制備條件為500°C、鋅鈷摩爾比為8:1、凹凸棒石添加量為40 wt.%時(shí),得到的APT/ZnCo LDO具有優(yōu)異的抗菌效果。與未經(jīng)煅燒的對(duì)照組相比,其抗菌性能得到了明顯提升;與未添加凹凸棒石和鈷的對(duì)照組相比,其擁有相同且最優(yōu)的抗菌性能,對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌的最低抑菌濃度為0.125 mg/mL和0.5 mg/mL。2.3 CCK-8實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,抗菌性能最佳的APT/ZnCo LDO與Hela細(xì)胞共同培養(yǎng)24 h,48 h和72 h后,仍然沒有表現(xiàn)細(xì)胞毒性。2.4通過透射電鏡分析細(xì)菌與抗菌材料接觸后的微觀形貌變化,發(fā)現(xiàn)細(xì)菌與抗菌材料接觸后,細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞,形貌發(fā)生改變;細(xì)菌與抗菌材料接觸前后的細(xì)菌活力變化結(jié)果顯示,細(xì)菌由綠色熒光的活細(xì)菌變?yōu)榧t色熒光的死細(xì)菌。此外,還觀察到死亡的細(xì)菌大量黏附在抗菌材料表面。結(jié)論1.通過引入凹凸棒石,聯(lián)合共沉淀法和煅燒法制備了一維結(jié)構(gòu)和二維結(jié)構(gòu)組成的混維結(jié)構(gòu)的凹凸棒石負(fù)載鋅鈷層狀雙氫氧化物(APT/ZnCo LDH)和凹凸棒石負(fù)載鋅鈷層狀雙氧化物(APT/ZnCo LDO)。2.制備的抗菌材料在引入凹凸棒石和鈷元素后,減少了鋅元素的相對(duì)添加量,但保持了良好的抗菌活性和生物相容性;且材料的細(xì)胞相容性與凹凸棒石和鈷元素的添加量呈正相關(guān)。3.相比復(fù)合材料APT/ZnCo LDH,經(jīng)煅燒后形成的APT/ZnCo LDO,其抗菌性能明顯得到提升;對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌的最低抑菌濃度分別由0.25 mg/mL和1.0 mg/mL提高到了0.125 mg/mL和0.5 mg/mL。4.細(xì)菌在和抗菌材料接觸后,菌體死亡并大量被黏附在抗菌材料表面,這與材料中凹凸棒石優(yōu)異的吸附性能有關(guān);細(xì)菌被凹凸棒石黏附后,增大與材料表面鋅和鈷的接觸面積,更有利于抗菌性能的發(fā)揮。5.綜上所述,本研究為鋅基抗菌劑結(jié)合天然凹凸棒石和人體微量元素等手段來提高材料的抗菌活性和降低其細(xì)胞毒性提供了一種可行的策略。
【圖文】：

不同鋅鈷摩爾比例的APT/ZnCoLDH和不同APT添加量制得的ZnCoLDH對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌的最低抑菌結(jié)果圖

士學(xué)位論文 凹凸棒石負(fù)載鋅鈷抗菌材料的制備及性能研究 2-4 微量稀釋法測(cè)定不同鋅鈷摩爾比例和 APT 添加量的抗菌材料對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌的最低抑菌濃度（MI不同鋅鈷摩爾比的 APT/ZnCo LDH 和不同 APT 添加量制得的 ZnCo LDH 的 MIC（mg mL-1）APT/ZnCoLDH-1APT/ZnCoLDH-2APT/ZnCoLDH-3APT/ZnCoLDH-4APT/Zn(OH)2ZnCoLDHAPT/ZnCoLDH-5APT/ZnCoLDH-6APT/ZnCoLDH-1菌 0.125 0.25 0.25 0.5 0.125 0.125 0.125 0.125 0.125 1.0 ＞1.0 ＞1.0 ＞1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R318.08

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本文編號(hào)：2693921