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硫化钼量子点在光照条件下的抗菌性能研究

2020-12-02阅读(322)

硫化钼量子点在光照条件下的抗菌性能研究

论文摘要

研究目的:近年来,新型纳米材料的快速涌现为解决细菌污染问题提供了新的思路。一些类型的纳米材料,如金属纳米材料和碳纳米材料,因具备良好的抗菌性能,受到人们的广泛关注和研究。然而,金属基和碳基纳米材料的生物毒性问题严重阻碍了其进一步应用。因此,发展具有高效抗菌活性和生物相容性好的新型纳米材料备受关注。二硫化钼（molybdenum disulfide,MoS2）纳米材料由于其优越的理化性质而备受关注。随着MoS2纳米材料尺寸和层厚的逐渐减小,所形成的MoS2量子点（quantum dots,QDs）在光照条件下的催化性能显著提高,具有潜在的抗菌应用前景。然而,关于MoS2QDs的抗菌光动力治疗的研究却鲜有报道。因此,本论文将重点研究光照条件下MoS2QDs的光化学性质和抗菌能力。研究方法:选用有机溶剂超声剥离法合成硫化钼纳米片（MoS2Nanosheets,MoS2NSs）和MoS2QDs。利用透射电子显微镜,拉曼光谱,粉末衍射仪等对不同形态的MoS2纳米材料进行表征。通过电子自旋共振波谱仪（Electron Spin Resonance,ESR）检测光激发的MoS2QDs的光化学性质。以金黄色葡萄球菌（S.aureus,Staphylococcus aureus）和大肠杆菌（E.coli,Escherichia coli）作为研究对象,研究不同形貌的MoS2纳米材料在光照条件下的抗菌性能,以及促伤口愈合的效果。结果与结论:（1）AFM和TEM结果表明所制备的MoS2NSs厚度为（2.0±0.5）nm,MoS2QDs大小小于10 nm,厚度为（0.75±0.25）nm。通过ESR光谱研究了光激发的MoS2QDs的光化学性质,表明光激发MoS2QDs可以产生羟基自由基、超氧和单线态氧,且产生与材料的浓度有关;（2）在光照条件下,不同形貌的硫化钼的抑菌效果显示为MoS2QDs>MoS2NSs>MoS2。其抑菌机理为:与MoS2NSs相比,MoS2QDs更有效地促进电子-空穴对的产生和分离,光激发条件下的MoS2QDs产生活性氧介导氧化应激杀死细菌。（3）在小鼠伤口感染治疗模型中,通过拍照和对伤口面积的数据结果统计发现联合光照和MoS2QDs处理的实验组,与对照组和单独光照组相比,显著缩短了伤口愈合的周期。（4）通过细胞实验对MoS2QDs进行体外安全性评估,结果表明MoS2QDs在杀死细菌的同时并未对周边细胞造成损伤,显示了MoS2QDs良好的生物安全性。上述研究结果阐明了MoS2QDs的光化学行为和由此产生的抗菌活性,对推动MoS2纳米材料作为光动力抗菌剂在生物领域的应用发展具有极大的帮助作用。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 缩略语说明
  • 第一章 综述
  •   1.1 细菌污染现状
  •     1.1.1 食品中主要感染途径
  •     1.1.2 抗菌药物的前景
  •   1.2 二维无机纳米材料
  •     1.2.1 二硫化钼的基本性质
  •     1.2.2 二硫化钼量子点的合成
  •     1.2.3 二硫化钼纳米材料抗菌性能的研究现状
  •     1.2.4 二硫化钼纳米材料的光催化效果
  •     1.2.5 二硫化钼的生物安全性
  •   1.3 二硫化钼在食品领域的应用
  •     1.3.1 检测葡萄酒中的亚硫酸根
  •     1.3.2 作为催化剂处理食品工业生产产生的废水
  •     1.3.3 良好的抑菌效果
  •     1.3.4 其它
  •   1.4 课题的提出与研究内容
  •     1.4.1 课题的提出
  •     1.4.2 研究内容
  • 第二章 二硫化钼量子点的合成及表征
  •   2.1 前言
  •   2.2 实验试剂与仪器
  •     2.2.1 实验试剂
  •     2.2.2 实验仪器
  •   2.3 实验方法
  •     2.3.1 二硫化钼量子点的合成
  •     2.3.2 二硫化钼量子点的表征
  •   2.4 实验结果与讨论
  •     2.4.1 Zeta电位分析
  •     2.4.2 TEM形貌分析
  •     2.4.3 AFM原子力显微镜分析
  •     2.4.4 拉曼光谱
  •     2.4.5 X粉末衍射
  •     2.4.6 ESR检测
  •     2.4.7 二硫化钼材料的类氧化酶活性
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 二硫化钼量子点抑菌活性的研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 实验试剂与仪器
  •     3.2.1 实验试剂
  •     3.2.2 实验仪器
  •   3.3 实验对象
  •   3.4 实验方法
  •     3.4.1 细菌培养
  •     3.4.2 标准平板计数
  •     3.4.3 光照对硫化钼抗菌性能的影响
  •     3.4.4 Live/Dead荧光测试
  •     3.4.5 SEM表征
  •     3.4.6 细菌胞内活性氧水平检测
  •     3.4.7 统计学分析
  •   3.5 实验结论与讨论
  •     3.5.1 二硫化钼量子点自身抗菌活性的分析
  •     3.5.2 光照对硫化钼量子点抗菌活性的影响
  •     3.5.3 细菌活性双染分析
  •     3.5.4 细菌形态分析
  •     3.5.5 细菌胞内活性氧水平检测
  •   3.6 本章小结
  • 第四章 硫化钼量子点的体内抗菌性能研究
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验试剂与仪器
  •     4.2.1 实验试剂
  •     4.2.2 实验主要仪器
  •   4.3 实验对象
  •   4.4 实验方法
  •     4.4.1 动物皮肤伤口愈合实验
  •     4.4.2 溶血实验
  •     4.4.3 体内安全性评估
  •     4.4.4 统计学分析
  •   4.5 实验结果与讨论
  •     4.5.1 伤口感染治疗实验
  •     4.5.2 溶血实验
  •     4.5.3 体内安全性评估
  •   4.6 本章小结
  • 第五章 二硫化钼量子点的体外安全性评估
  •   5.1 引言
  •   5.2 实验仪器设备
  •     5.2.1 实验主要试剂
  •     5.2.2 实验主要仪器
  •   5.3 实验对象
  •   5.4 实验方法
  •     5.4.1 体外安全性实验
  •     5.4.2 光照对细胞的影响
  •     5.4.3 细菌细胞共培养
  •   5.5 实验结果与讨论
  •     5.5.1 体外生物安全性评估
  •     5.5.2 光照对细胞毒性的影响
  •     5.5.3 细菌细胞共培养
  •   5.6 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  •   6.1 结论
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得的研究成果
  • 致谢
  • 个人简介及联系方式

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 孙瑜嵘

    导师: 范三红

    关键词: 二硫化钼量子点,模拟太阳光,载流子,活性氧,抗菌活性

    来源: 山西大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,材料科学,轻工业手工业

    单位: 山西大学

    分类号: TB383.1;TS201.3

    DOI: 10.27284/d.cnki.gsxiu.2019.000191

    总页数: 75

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