納米銀防污劑制備及其對(duì)海洋微生物附著的抑制.pdf

1、海洋污損生物（marine fouling organisms）是生長在海洋船舶及其他設(shè)施表面的動(dòng)物、植物和微生物的總稱。污損生物普遍存在于海洋中，它會(huì)污損材料表面，并進(jìn)而產(chǎn)生生物腐蝕。生物污損和腐蝕協(xié)同作用，降低人工設(shè)備的使用性能以及使用壽命；生物污損由細(xì)菌組成的生物膜誘導(dǎo)發(fā)生，故抑制生物膜的形成是解決生物污損的一個(gè)手段。
　　本文利用新興納米銀技術(shù)研究海洋細(xì)菌生物膜的附著抑制問題，通過分析不同粒徑納米銀的抑菌能力，設(shè)計(jì)制備了二

2、氧化硅載負(fù)納米銀和二氧化硅包覆納米銀兩種復(fù)合粒子材料，研究了其對(duì)需鈉弧菌（革蘭氏陰性菌）和枯草芽孢桿菌（革蘭氏陽性菌）的抑制的機(jī)制，分析了兩種材料的抑菌性能，進(jìn)一步探討了兩種不同的結(jié)構(gòu)的抑菌性能及機(jī)理。主要結(jié)果如下：
　　（1）采用二甲苯為溶劑和穩(wěn)定劑，以油胺還原硝酸銀制備納米銀粒子，該方案制備的納米銀粒徑分布較均勻，大小約為20nm、50nm、80nm，油胺還原硝酸銀制備納米銀溶膠的適宜反應(yīng)溫度為：油浴120℃。對(duì)革蘭氏陰性菌（

3、需鈉弧菌）和革蘭氏陽性菌（枯草芽孢桿菌）的抑菌實(shí)驗(yàn)表明，50nm直徑的納米銀對(duì)細(xì)菌的抑制能力最好，20nm直徑的次之，80nm直徑的最差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：并不是納米銀顆粒直徑越小，抑菌能力越好，這可能是因?yàn)?0nm直徑的納米銀不能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，而20nm直徑和50nm直徑的納米銀可以進(jìn)入，但是20nm直徑的納米銀氧化速度快于50nm直徑的納米銀，造成其表面氧化物堆積，影響ROS的持續(xù)生成，故20nm直徑的納米銀抑菌效果小于50nm直徑的納

4、米銀。相同粒徑納米銀的抑菌能力呈現(xiàn)濃度依賴性。革蘭氏陰性菌對(duì)納米銀更加敏感。革蘭氏陽性菌的肽聚糖層阻礙了納米銀的抑菌作用有。
　　（2）在堿性環(huán)境下，利用TEOS作為二氧化硅源，異丙醇作為溶劑，氨水作為催化劑，制備出了粒徑分布在200～300nm的均勻球形納米二氧化硅顆粒。并以此二氧化硅顆粒為載體，聚多巴胺層作為粘附劑和還原劑，制備出二氧化硅載負(fù)納米銀，其具有核-殼-衛(wèi)星結(jié)構(gòu)。其中聚多巴胺層厚為30nm左右，表面的納米銀顆粒直徑約

5、為50nm左右。抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，二氧化硅載負(fù)納米銀復(fù)合粒子對(duì)需鈉弧菌（革蘭氏陰性細(xì)菌）和枯草芽孢桿菌（革蘭氏陽性細(xì)菌）最小抑菌濃度分別為為0.38mg/mL和0.54mg/mL。生長曲線實(shí)驗(yàn)表明，其對(duì)兩種細(xì)菌均有具有明顯的抑制生長的效果，且前三天的抑菌效果最好。ROS實(shí)驗(yàn)和DNA損傷實(shí)驗(yàn)表明，其可以利用自身產(chǎn)生的ROS來損傷細(xì)菌的DNA，造成DNA損傷，影響其生理功能。透射電鏡分析表明，從二氧化硅上脫落的納米銀顆?？梢赃M(jìn)入需鈉弧菌內(nèi)部

6、，進(jìn)而對(duì)其內(nèi)部產(chǎn)生損傷，但枯草芽孢桿菌并沒有這種現(xiàn)象，說明，枯草芽孢桿菌抑菌效果的產(chǎn)生是依靠ROS過膜帶來的氧化損傷以及銀離子帶來的損傷，而需鈉弧菌抑菌效果則來源于納米銀過膜帶來的ROS氧化作用，以及膜外ROS損傷細(xì)胞膜，進(jìn)入細(xì)胞帶來氧化作用和銀離子損傷的共同作用。在實(shí)驗(yàn)室人工培養(yǎng)的菌液環(huán)境下，7天后仍無細(xì)菌附著在涂裝有二氧化硅載負(fù)納米銀的實(shí)驗(yàn)樣片的表面，其抑制細(xì)菌附著的效果良好。
　?。?）十六烷基三甲基溴化銨作為模板的同時(shí)將硅

7、酸四乙酯制備成納米二氧化硅顆粒。然后將氫氧化鈉作為堿性催化劑，利用甲醛來還原硝酸銀制備納米銀，得到核-殼結(jié)構(gòu)的二氧化硅包覆納米銀復(fù)合粒子，其粒徑大小約為250nm，內(nèi)置的納米銀粒徑為50nm左右。抑菌實(shí)驗(yàn)表明，二氧化硅包覆納米銀復(fù)合粒子需鈉弧菌（革蘭氏陰性細(xì)菌）和枯草芽孢桿菌（革蘭氏陽性細(xì)菌）最小抑菌濃度分別為為0.58mg/mL和0.68mg/mL。生長曲線實(shí)驗(yàn)表明，其對(duì)兩種細(xì)菌均有具有明顯的抑制生長的效果，且實(shí)驗(yàn)后期抑菌效果較好。R

8、OS實(shí)驗(yàn)和DNA損傷實(shí)驗(yàn)表明，其同樣可以利用自身產(chǎn)生的ROS來損傷細(xì)菌的DNA，造成DNA損傷，影響其生理功能。透射電鏡分析表明，兩種細(xì)菌都沒有納米銀進(jìn)入到細(xì)菌內(nèi)部，說明這種材料對(duì)于兩種細(xì)菌的抑菌效果的產(chǎn)生是依靠ROS過膜帶來的氧化損傷（包括細(xì)胞膜）以及銀離子帶來的損傷，而需鈉弧菌抑菌則由于沒有肽聚糖層的，導(dǎo)致其對(duì)這種材料更加敏感。同樣在實(shí)驗(yàn)室人工培養(yǎng)的菌液環(huán)境下，7天后也無細(xì)菌附著在涂裝有二氧化硅包覆納米銀的實(shí)驗(yàn)樣片的表面，其抑制細(xì)菌