發(fā)布時間：2020-06-02 23:31

【摘要】：目的本研究選用抗菌譜廣且細胞毒性較低的鋅作為抗菌劑原料,為進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,合成凹凸棒石負載鋅鈷層狀雙氫氧化物和凹凸棒石負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材料抗菌性能和生物相容性的影響,并分析材料的抗菌機理,以期為后期臨床應用提供理論依據(jù)。方法通過共沉淀法制備凹凸棒石負載鋅鈷層狀雙氫氧化物(APT/ZnCo LDH);利用體外抗菌實驗和CCK-8實驗考察不同鋅鈷摩爾比和凹凸棒石添加量對材料抗菌性能和生物相容性的影響;為進一步提高抗菌材料的抗菌性能,將上述系列抗菌材料進行300-800°C的煅燒,得到系列凹凸棒石負載的鋅鈷層狀雙氧化物(APT/ZnCo LDO);同時考察煅燒溫度,鋅鈷摩爾比和凹凸棒石添加量對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電位等手段對上述所有材料的結構和理化特性進行表征分析;通過透射電子顯微鏡和熒光顯微鏡分析細菌與抗菌材料接觸前后的形貌變化和細菌活力變化,探討可能的抗菌機制。結果1.凹凸棒石負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體外抗菌實驗結果發(fā)現(xiàn),當鋅鈷摩爾比為8:1,凹凸棒石添加量為40wt.%時,制備的抗菌材料APT/ZnCo LDH與未添加鈷和凹凸棒石的對照組相比,擁有相同且最佳的抗菌效果;其對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實驗結果顯示,抗菌性能最優(yōu)的APT/ZnCo LDH和Hela細胞共同培養(yǎng)24 h,48 h,72 h后,仍然沒有表現(xiàn)出細胞毒性。1.4通過透射電鏡分析細菌與抗菌材料接觸后的微觀形貌變化,發(fā)現(xiàn)細菌與材料接觸后,由于細胞結構遭到破壞,細菌由規(guī)整形態(tài)轉變?yōu)椴灰?guī)則形態(tài);通過熒光染色觀察細菌活力,發(fā)現(xiàn)細菌與抗菌材料接觸后,被染為綠色熒光的活細菌變?yōu)榧t色熒光的死細菌。2.凹凸棒石負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構和理化特征,結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合材料。2.2通過體外抗菌實驗發(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,得到的APT/ZnCo LDO具有優(yōu)異的抗菌效果。與未經(jīng)煅燒的對照組相比,其抗菌性能得到了明顯提升;與未添加凹凸棒石和鈷的對照組相比,其擁有相同且最優(yōu)的抗菌性能,對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實驗結果顯示,抗菌性能最佳的APT/ZnCo LDO與Hela細胞共同培養(yǎng)24 h,48 h和72 h后,仍然沒有表現(xiàn)細胞毒性。2.4通過透射電鏡分析細菌與抗菌材料接觸后的微觀形貌變化,發(fā)現(xiàn)細菌與抗菌材料接觸后,細胞結構遭到破壞,形貌發(fā)生改變;細菌與抗菌材料接觸前后的細菌活力變化結果顯示,細菌由綠色熒光的活細菌變?yōu)榧t色熒光的死細菌。此外,還觀察到死亡的細菌大量黏附在抗菌材料表面。結論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構和二維結構組成的混維結構的凹凸棒石負載鋅鈷層狀雙氫氧化物(APT/ZnCo LDH)和凹凸棒石負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;且材料的細胞相容性與凹凸棒石和鈷元素的添加量呈正相關。3.相比復合材料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;細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對金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌的最低抑菌結果圖

士學位論文 凹凸棒石負載鋅鈷抗菌材料的制備及性能研究 2-4 微量稀釋法測定不同鋅鈷摩爾比例和 APT 添加量的抗菌材料對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
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R318.08

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