银纳米粒子对大肠杆菌抗菌活性及机理的初步研究

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1、南昌大学硕士学位论文银纳米粒子对大肠杆菌抗菌活性及机理的初步研究姓名：曲锋申请学位级别：硕士专业：微生物学指导教师：魏华；许恒毅20110615摘要fIIIIIIIIIrlIlllillIllPIJIIIJrllllY1942979银的抗菌性能早在十六世纪就被发现并广泛地应用于医药界。随着20世纪纳米科技的发展，银纳米粒子的物化性质研究特别是生物学应用进入了人们的视野。纳米粒子特有的结构性质提升了银纳米粒子的性能，少量文献报道其抗菌谱广、抗菌性强且不产生耐药性，在抗茵方面有着抗生素无法比拟的优势。作为一类新型抗茵材料，银纳米粒子的研究尚缺乏

2、系统性，基础研究相对滞后。现有文献报道的抗菌活性研究方法各异，缺乏统一的测定方法，研究结果无法比较；银纳米粒子的抗菌机理尚未彻底阐明。多数文献停滞在抗菌现象的描述，缺乏机理的探索研究。尽管有些抗菌机理的猜想，然而尚需更多的实验数据支撑。本研究首先在表征银纳米粒子相关性质的基础上，建立了快速测定银纳米粒子抗菌活性的方法。结果显示：银纳米粒子的直径约为3am，水动力学直径约为17nm、表面‘电势约为．35mV。银纳米粒子的抗菌敏感时间为5h，对大肠杆菌的半数致死浓度为5m∥L。作为对照的金纳米粒子没有抗菌活性，提示银纳米粒子的抗菌活性与其表面包

3、被的聚合物层无关。以大肠杆菌为模式微生物，测定了银纳米粒子对大肠杆菌的抗菌活性。浓度为5mg／L的银纳米粒子对大肠杆菌的致死率约为50％；银纳米粒子的抗菌活性与温度、pH、氧气供给和细菌增殖有关。结果表明：5mg／L银纳米粒子对大肠杆菌的致死率，在23oC条件下降至35％；在pH2．0环境中降至3％：在无氧环境中降至20％；在生理盐水中升至99％。为探索银纳米粒子的抗菌机理，本研究从菌体形态和活性氧两方面着手，用原子力显微镜详细分析了银纳米粒子对大肠杆菌菌体形态及结构的影响：测定了活性氧浓度及抗氧化剂对银纳米粒子抗菌活性的影响。结果表明：与

4、银纳米粒子作用后，大肠杆菌菌体形态不规则，表面出现裂缝；银纳米粒子的抗菌活性与活性氧浓度呈正相关；抗氧化剂乙酰半胱氨酸(10mM)显著降低了银纳米粒子的抗菌活性，银纳米粒子(10mg／L)对大肠杆菌的致死率由90％下降至40％。银纳米粒子在食物中的实际杀菌效果是其应用一个重要基础，为此，本文对银纳米粒子应用于牛奶、果汁、豆浆和肉汤的保藏进行了初步探讨。结果表II摘要明：银纳米粒子对生理盐水、苹果汁和LB培养液中大肠杆菌的致死率分别为99．5％、99．9％和92．6％；对肉汤、牛奶和豆浆中大肠杆菌的致死率分别为29．O％、15．1％和21．8

5、％，提示银纳米粒子对低蛋白食品中的大肠杆菌有很强的抗菌活性，对高蛋白食品中大肠杆菌的抗菌活性较弱。关键词：银纳米粒子；抗菌活性；活性氧；抗菌机理；抗菌包装IIIAbstractSilverhasbeenknownasantibacterialmetalandwidelyusedinmedicalcaresince16thcenturies．Asaresultofthedevelopmentofnanotechnology,physicochemicalpropertiesandbiologicalapplicationsofsilverna

6、noparticleshaveattractedwidespreadattentions．Theantibacterialactivityoftheseuniquestructuredsilvernanoparticleswassignificantlyincreased．Silvernanoparticleshavetheincomparablesuperioritiestoconventionalantibioticsduetotheireffectivebroad—spectrumactivitytobacteriaandfarlow

7、erprobabilitytoinducemicroorganismresistance．However,thereareonlyafewstudiesfocusedontheantibacterialeffectsofsilvernanoparticles．Theseavailablestudiesuseddifferentmethodforantibacterialactivityevaluation，thustheirresultsaredifficulttoevaluatebycomparing．Inthereportedstudi

8、esregardingantibacterialmechanismofsilvernanoparticles，onlyphenomenologicaldescriptionand