功能化碳納米管抗菌性研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)抗生素在各領域的濫用以及細菌的突變速度的加快，細菌對抗生素的耐藥性問題日漸突出，甚至已經(jīng)出現(xiàn)了能夠抵抗各種抗生素作用的超級細菌。因此尋找抗生素的替代品迫在眉睫。
　　 自1991年日本NEC公司的科學家Iijima發(fā)現(xiàn)了碳納米管(Carbon nanotubes，CNTs)以來，碳納米管因具有獨特的結構以及穩(wěn)定的物理化學性質在生物醫(yī)學領域得到了廣泛的關注和研究。然而，碳納米管自身穩(wěn)定的物理化學性質也在一定程度上制約了其使

2、用范圍。碳納米管因表面缺陷較少而呈化學惰性，碳納米管束之間具有較強的范德華力，加上巨大的比表面積及長徑比，使碳納米管容易形成團聚，很難分散于各種溶劑中，此外，碳納米管的生物毒性較大，生物相容性低，這些都嚴重影響了其使用范圍。近年來碳納米管的抗菌性的發(fā)現(xiàn)及其在環(huán)境保護和醫(yī)學抗菌方面應用的潛在可能性，使碳納米管的抗菌性研究成為生物醫(yī)學領域探索研究的新方向之一。到目前為止，關于碳納米管的抗菌機理仍處于探索階段。
　　 本課題基于文獻報

3、道基礎之上，結合碳納米管的物理化學性質，采用不同的功能化方法對碳納米管進行了共價修飾和非共價功能化修飾，并通過測定修飾后的碳納米管的抗菌活性來評價其修飾效果，為進一步研究碳納米管的抗菌機理和研究CNTs的抗菌靶向性和生物相容性奠定基礎。
　　 本文中對碳納米管進行了共價或非共價功能化，并使用紅外色譜儀和電位粒徑儀來表征修飾對碳納米管物理化學性質的影響。本文還對修飾后的碳納米管（單壁碳納米管和多壁碳納米管）進行了抗菌活性測定。實驗

4、選用大腸桿菌和金黃色葡萄球菌在培養(yǎng)介質中與碳納米管共同培養(yǎng)，采用平板計數(shù)法在不同的反應時間點計數(shù)殘存細菌的數(shù)目，通過細菌活力和抑制率來判斷功能化碳納米管對細菌作用的能力，并采用美藍染色和掃描電鏡來觀察細菌與碳納米管的存在狀態(tài)。實驗考查了培養(yǎng)介質、碳納米管濃度等培養(yǎng)條件，修飾方法，碳納米管種類，細菌菌種等因素對碳納米管的抗菌活性產(chǎn)生的影響，并分析其可能的原因。
　　 實驗結果表明，不同的修飾方法引起碳納米管的表面不同的變化，能夠在

5、碳納米管表面引入新的基團或覆蓋碳納米管原始的表面特性，不同的修飾方法對碳納米管粒徑、電位和分散度都物理性質也產(chǎn)生不同的影響。另外，共價修飾能夠在碳納米管的表面連入相應的基團，并且能夠殺滅與其共同培養(yǎng)的細菌，不同的基團所產(chǎn)生的抗菌性有差異;非共價修飾能夠在碳納米管表面包覆上大分子物質，覆蓋碳納米管本身所具有的表面性質，非共價修飾的碳納米管能夠起到細胞支架的作用，對細菌無毒性作用，相反的，還能夠促進細菌的生長。單壁碳納米管的促進和抑制作用都

6、強于多壁碳納米管。碳納米管對大腸桿菌的促進或抑制效果均強于金黃色葡萄球菌。美藍染色結果顯示，碳納米管在培養(yǎng)介質中呈團塊狀存在，凋亡的細胞可以被碳納米管團塊吸附并圍繞在其周圍;掃描電鏡結果表明，共價修飾的碳納米管能夠使細菌失去其細胞的完整性。此外，實驗還得出了與已有報道不同的研究結果:即碳納米管的抗菌作用與其分散度無關。
　　 本課題的創(chuàng)新性在于采用新型納米材料碳納米管，并探索了共價和非共價修飾的碳納米管的抗菌活性，為研究碳納米管