光催化二氧化鈦納米棒微陣列增強(qiáng)鈦表面的抗真菌和抗細(xì)菌作用.pdf

1、目的:
　　探究光催化二氧化鈦納米棒微陣列(TiO2 nanorod arrays，TNRs)的抗真菌及抗細(xì)菌的作用。
　　方法:
　　采用水熱反應(yīng)和燒結(jié)技術(shù)在純鈦(titanium，Ti)表面制備金紅石晶型的TNRs。通過掃描電鏡(scanning electron microscopy, SEM)、透射電鏡(transmission electron microscope，TEM)、原子力顯微鏡(atomic fo

2、rcemicroscopy, AFM)、X射線衍射（X-ray diffraction，XRD）以及接觸角測量對TNRs進(jìn)行表面表征。經(jīng)降解甲基橙(methyl orange，MO)溶液評價TNRs的光催化活性。選擇白色念珠菌（Candida albicans，C.albicans）作為抗真菌實驗的研究對象，伴放線聚集桿菌(Aggregatibacter actinomycetemcomitans,A.actinomycetemcomi

3、tans)及牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis，P.gingivalis)作為抗細(xì)菌實驗的研究對象，檢測紫外光催化TNRs對此三種微生物的生物膜態(tài)和浮游態(tài)的抑制作用，純Ti作為對照。針對C.albicans生物膜，采用結(jié)晶紫法(crystal violet assay)和XTT法(XTT assay)分別對其生物膜的量和生物膜活性進(jìn)行半定量分析，并采用激光共聚焦顯微鏡(confocal laserscann

4、ing microscope，CLSM)及Image J軟件定量分析其生物膜內(nèi)死菌比例及生物膜厚度;針對Aa和Pg形成的單菌種生物膜，分別進(jìn)行活/死菌染色后用CLSM觀察并定量分析生物膜內(nèi)死菌比例及生物膜厚度;針對此三種微生物的浮游態(tài)，均采用菌落計數(shù)法(colony-forming assay)統(tǒng)計分析。活性氧(reactive oxygenspecies，ROS)熒光定量檢測法(fluorogenic quantitative ass

5、ay)進(jìn)一步探究光催化TNRs的殺菌機(jī)制。
　　結(jié)果:
　　采用水熱反應(yīng)和燒結(jié)技術(shù)在Ti表面成功制備出TNRs。TNRs呈致密有序狀垂直分布于Ti表面，粗糙度比Ti大，親水性比Ti好。單一納米棒的粗度約為100nm，屬于金紅石晶型。光催化TNRs對MO溶液的降解呈一級動力反應(yīng)，具有高效穩(wěn)定性。結(jié)晶紫和XTT結(jié)果表明，經(jīng)過2h紫外光催化TNRs相比于紫外光照Ti能夠顯著降低C.albicans生物膜的生物量(p＜0.01)及其

6、生物膜活性(p＜0.01)。CLSM原位觀察可見，TNRs表面形成的C.albicans生物膜多數(shù)呈現(xiàn)酵母相，而Ti表面的多數(shù)呈現(xiàn)菌絲相。CLSM三維掃描及軟件定量分析得，光催化TNRs不僅能顯著增加C.albicans生物膜內(nèi)死菌比例(p＜0.01)，而且能明顯降低其生物膜厚度(p＜0.01)。對生物膜態(tài)的Aa和Pg的檢測結(jié)果表明，相同紫外光照射后，TNRs表面的Aa或Pg生物膜比Ti表面生物膜內(nèi)的死菌比例明顯增加(p＜0.05)，但

7、生物膜厚度的降低未見明顯差異(p＞0.05)。菌落計數(shù)結(jié)果表明，對這3種初始濃度為1×106 CFU mL-1的浮游態(tài)微生物，光催化TNRs相比于紫外光照Ti表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的抗真菌和抗細(xì)菌效果(p＜0.01)。熒光定量檢測法得出光催化TNRs顯著高效的抗菌作用與細(xì)胞內(nèi)大量活性氧的產(chǎn)生有關(guān)。
　　結(jié)論:
　　本實驗經(jīng)過簡單易行的水熱反應(yīng)和燒結(jié)技術(shù)在純Ti基質(zhì)上成功制備出金紅石晶型的TNRs。紫外光催化該TNRs對浮游態(tài)和生物膜