注银碳基生物医学材料的抗菌机理研究
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纳米银对大肠杆菌的抗菌作用及其机制谢小保;李文茹;曾海燕;欧阳友生;陈仪本【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2008(000)010【摘要】以大肠杆菌为研究对象,对纳米银的抗菌效果进行了研究.并对其抗菌机制做了初步探讨.纳米银对大肠杆菌的抑制生长曲线的结果表明,20 μg/mL的纳米银能够完全抑制106 cfu/mL的大肠杆菌细胞生长,纳米银使大肠杆菌的延滞期加长,并且纳米银浓度越高,延滞期越长.采用透射电镜观察了经纳米银粒子处理过的大肠杆菌细胞形态变化过程,结果显示纳米银粒子先在细胞壁上产生小的孔洞,通过这些孔洞进入周质空间,导致细胞膜成分渗漏和破坏细胞膜,进而进入细胞内部.进入细胞内部的纳米银粒子使DNA浓缩呈紧张态,并与破损细菌的细胞质结合积聚,最后引起胞内物质流失.另外,纳米银对大肠杆菌总DNA影响的分析表明.随着纳米银浓度的增高,大肠杆菌总DNA样品降解的程度增大.【总页数】4页(P106-109)【作者】谢小保;李文茹;曾海燕;欧阳友生;陈仪本【作者单位】广东省微生物研究所,广州,510070;广东省菌种保藏与应用重点实验室,广州,510070;广东省微生物研究所,广州,510070;广东省菌种保藏与应用重点实验室,广州,510070;广东省微生物研究所,广州,510070;广东省菌种保藏与应用重点实验室,广州,510070;广东省微生物研究所,广州,510070;广东省菌种保藏与应用重点实验室,广州,510070;广东省微生物研究所,广州,510070;广东省菌种保藏与应用重点实验室,广州,510070【正文语种】中文【中图分类】R318.08【相关文献】1.纳米银抗菌作用机制:剂量依赖性促进细菌凋亡 [J], 于晓旭;鲍会静;徐晨;李雪;李朝阳;张月香;刘运德;魏殿军;2.纳米银抗菌作用机制:剂量依赖性促进细菌凋亡 [J], 于晓旭;鲍会静;徐晨;李雪;李朝阳;张月香;刘运德;魏殿军3.AgNO3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌作用及机制 [J], 赵清风;陈介南;张林;张伟涛;何刚4.纳米银的抗菌作用机制 [J], 王瑜歆;黄侠辉5.中药复方DC对标准大肠杆菌、产ESBLs大肠杆菌的体内外抗菌作用研究 [J], 董碧莲;蔡延渠;朱志东;朱盛山;朱宇嘉因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
消毒工艺是生活饮用水处理中的一项重要工艺,目标是灭活水中多种病原微生物,对于保障人类的安全和健康有着重要意义。
各个国家均对饮用水的抗菌消毒予以高度重视。
传统的氯化消毒工艺过程中,氯会与水中天然有机物反应生成三卤甲烷和非挥发性的卤代有机物等消毒副产物(DBPs)。
其他的化学消毒工艺如二氧化氯、臭氧消毒等,也可能会使水中生成氯酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐等DBPs。
DBPs对人体具有致癌、致畸、致突变的“三致”作用,严重威胁人们健康。
因此,在消毒过程避免DBPs的生成是亟待解决的难题。
而作为一种新型的抗菌消毒材料,纳米银在抗菌方面的优越性,引起了众多学者的研究。
1.纳米材料简介纳米材料是指三维空间中至少一维的尺寸介于1~100 nm之间的材料。
由于尺寸处于纳米级别,纳米材料表现出一些特有的效应,如表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。
此外,纳米材料往往具有非常大的比表面积以及较高的化学活性。
这些性质有利于其抗菌能力的发挥。
常作为抗菌剂的纳米材料主要有两类:碳系纳米材料和纳米金属材料。
碳系纳米材料包括碳纳米管、氧化石墨烯等。
碳纳米材料对水中溶壁微球菌、变异链球菌、沙门氏菌属等均具有抗菌作用。
氧化石墨烯对于大肠杆菌具有很强的灭活能力。
纳米金属材料包括纳米银、纳米铁、纳米氧化锌等。
纳米金属材料由于特有的界面效应,其表面原子缺少临近的配位原子导致化学活性极强,也因此提高了对于细菌的亲和力,易于杀死细菌。
纳米铁即可在氧和无氧的条件下高效的灭活细菌。
纳米银作为最具前景的纳米金属材料之一,其抗菌方面的应用得到了越来越多的关注。
2.纳米银的抗菌研究2.1纳米银抗菌的优势在众多的纳米材料之中,纳米银(nAg)脱颖而出,被广泛研究主要得益于以下特性。
nAg的抗菌活性极高。
银的杀菌能力是锌的上千倍。
银离子对多种革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、霉菌等均有广谱、强烈的杀灭作用,这是其作为抗菌材料被研究的基础。
许多学者就nAg对细菌的抗菌性能进行了深入研究。
2021,40(2)河南大学学报(医学版)㊃147㊀㊃文章编号:1672-7606(2021)02-0147-05光热纳米材料在抗菌领域的研究进展杨莹莹,冯闪,马陇豫,孙梦瑶,张审,刘超群∗河南大学药学院,河南开封475004摘㊀要:细菌感染威胁着人类健康,特别是耐药菌导致的疾病,临床上的发病率和死亡率极高,如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是临床上最可怕的致病菌(超级细菌)之一,可导致败血症和急性心内膜炎㊂目前耐药菌的快速变异和新抗生素开发的严重滞后,迫切需要对新型抗菌剂的研究㊂具有光热效应的纳米材料将光能转化为热能,使局部温度升高,可破坏细菌细胞膜㊁导致蛋白质变性㊂因其独特的抗菌机制,产生耐药菌的可能性较小,可以作为抗生素的替代品㊂光热纳米材料分为三类,包括金属类㊁碳类和聚合物类纳米材料㊂本文对近几年来具有光热效应的抗菌纳米材料领域的研究进展进行综述,并讨论其特点及未来的发展方向㊂关键词:纳米材料;光热效应;抗菌活性;金属类纳米材料;碳类纳米材料;聚合物类纳米材料中图分类号:R318.08㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀收稿日期:2021⁃02⁃16㊀基金项目:河南省重点研发与推广专项(212102310231);河南省高等学校重点科研项目(21A430006);河南省青年科学基金(20230041006)㊀作者简介:杨莹莹(1997⁃),女,硕士研究生㊂研究方向:纳米材料的生物医学应用㊂㊀∗通信作者:刘超群(1989⁃),男,博士,讲师㊂研究方向:钠米材料的生物医学应用㊂ResearchprogressofphotothermalnanomaterialsinantibacterialYANGYingying FENGShan MALongyu SUNMengyao ZHANGShen LIUChaoqun∗SchoolofPharmacy HenanUniversity Kaifeng475004 ChinaAbstract Bacterialinfectionisthreateninghumanhealth especiallythediseasescausedbydrug⁃resistantbacteria withhighclinicalmorbidityandmortality.Forexample methicillinresistantstaphylococcusaureus MRSA isoneofthemostfearedpathogensintheclinical superbacteria whichcanleadtosepsisandacuteendocarditis.Atpresent therapidmutationofdrug⁃resistantbacteriaandtheseriouslaginthedevelopmentofnewantibioticsmakeiturgenttostudynewantimicrobialagents.Nanomaterialswithphotothermaleffectconvertlightenergyintoheat whichcanincreaselocaltemperature anddestroybacterialcellmembraneandcauseproteindenaturation.Becauseofitsuniqueantibacterialmechanism drug⁃resistantbacteriaarelesslikelytobeproducedandcanbeusedasasubstituteforantibiotics.Photothermallyenablednanomaterialsareclassifiedintothreegroups includingmetal⁃ carbon⁃ andpolymer⁃basednanomaterials.Inthisreview wesummarizetheresearchprogressofantibacterialnanomaterialswithphotothermaleffectinrecentyears anddiscusstheircharacteristicsandfuturedevelopmentdirection.Keywords nanomaterial photothermal antibacterialactivity metal⁃basednanomaterials carbon⁃basednanomaterials polymer⁃basednanomaterials㊀㊀目前,由细菌引起的感染性疾病,尤其是耐药菌,已成为全球性重大健康问题之一,引起了人们的广泛关注[1]㊂一项研究[2⁃3]表明,如果不能控制耐药菌感染,每年将导致1000多万患者死亡,损失高㊃148㊀㊃JournalofHenanUniversity(MedicalScience)2021,40(2)达100万亿美元㊂为解决细菌感染带来的危害,目前常用的抗菌方法,包括抗生素㊁重金属离子㊁抗菌肽和季铵盐化合物[4⁃5]㊂其中抗生素是一种有效的抗菌药物,在临床上有广泛的应用㊂但抗生素的滥用导致的细菌耐药,已成为当今医学领域和人类生存环境面临的一个严重问题[6]㊂金属离子长期以来被用作不同形式的杀菌化学品,并显示出抗广谱细菌的抗菌性能,但是,它们会对哺乳动物细胞产生毒性[7]㊂抗菌肽是一种新型高效抗菌药物,但是存在合成困难㊁纯化复杂㊁成本高等问题,限制了它们的广泛应用[8]㊂季铵类化合物具有高效㊁方便的抗菌作用,但长期使用后也会引起耐药性[9]㊂基于上述问题,利用纳米材料及其复合材料的光处理方法是近年研究的热点[10⁃11]㊂在这些纳米材料中,光热疗法(photothermaltherapy,PTT)具有高效的靶向选择性㊁远程可控性㊁最小侵袭性及良好的生物安全性等优点㊂此外,PTT不引起细菌耐药性,并且具有广泛的抗菌谱[12⁃13]㊂用于治疗细菌感染的PTT纳米材料有三类:金属类纳米材料[14⁃15]㊁碳类纳米材料[16⁃17]㊁聚合物类纳米材料[18]㊂本文就这三种纳米材料的合成原理㊁抗菌机理及抗菌领域应用的研究进展进行综述㊂1㊀金属类纳米材料金属类纳米材料包括纳米金㊁纳米铂和二硫化钼等,在近红外激光照射后,激发态通过非辐射衰变以热量的形式释放能量[19]㊂金属类纳米材料在近红外窗口的吸收波长和强度取决于纳米材料的形貌和尺寸[20⁃21]㊂产生了多种金属纳米结构,如纳米棒[22⁃23]㊁纳米星[24]㊁纳米线[25⁃26]㊁纳米花[27]等㊂由于纳米金在近红外窗口具有强烈的局部表面等离子体共振(LSPR)效应㊁可调控的尺寸和形貌㊁良好的生物相容性,使其成为金属类光热纳米材料的代表㊂Wang[28]等采用中间层转换法制备了包覆在金纳米棒上的海胆型Bi2S3,解决半导体Bi2S3快速的光诱导电子空穴复合和近红外光的低吸收限制了活性氧的产生和光热转换效率的问题㊂实验结果表明,Au@Bi2S3核-壳结构的纳米材料具有较强的光热转换效率和产生更多的ROS,通过光热效应和光动力协同抗菌,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较好的抗菌活性㊂金银纳米材料因其独特的光学特性而备受关注,由于具有易于表面功能化的优点,在成像㊁给药和PTT等领域得到了广泛的应用[29⁃30]㊂金银纳米材料也被开发为抗菌剂,与光热效应构建联合抑菌平台㊂Wu[31]等人研究了一种镀硅的金-银纳米笼(Au⁃Ag@SiO2NCs),在近红外激光照射下,将金纳米材料的光热效应与银离子的持续释放联合进行抗感染治疗㊂实验结果表明,Au⁃Ag@SiO2NCs浓度为50mg/mL,近红外光照射10min后从20.7ħ上升到57.4ħ,具有良好的光热性质㊂体外和体内实验表明制备的纳米材料在近红外激光照射下能有效抑制金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)㊂将SiO2涂层应用于金银纳米材料表面,提高其生物相容性,使银离子的实现缓释,体外治疗12h仍然具有杀菌效果㊂Qiao[32]等人提出了一种复合结构的含铜中空纳米壳(AuAgCu2ONS),作为光热治疗剂用于皮肤慢性感染和伴有耐药细菌感染的不愈合性角膜炎㊂光热性质实验结果表明AuAgCu2ONS具有良好的光热效应,光热转换效率为57%,同时具有良好的光稳定性,在激光照射五次循环后,光热转换效率不变㊂通过(808nm,1.5W/cm2,10min)近红外激光照射,用平板计数法与ESBLE.coli和MR⁃SA孵育来评估AuAgCu2ONS的光热抗菌性能㊂结果表明,AuAgCu2ONS具有较强的抗菌能力,用26.4μg/mL的浓度即可有效杀灭两种菌株㊂二硫化钼(MoS2)纳米片是一种新兴的二维材料,它具有优异的光热性能,此外它较大的比表面积可用于负载药物㊂由于其特殊的物理和化学特性,可应用于生物成像[33]㊁癌症[34⁃35]和抗菌[36⁃37]治疗等多种生物医学领域㊂为解决MoS2在缓冲溶液中易聚集现象,Huang[38]等人将带正电荷的季化壳聚糖对MoS2纳米薄片进行改性,制备了含抗生素的联合抗菌平台㊂由于抗生素⁃光热联合治疗,通过体内体外实验表明在适宜的温度(45ħ)和低抗生素浓度下抗MRSA感染㊂2㊀碳类纳米材料碳类纳米材料在近红外区具有较强的光吸收性和稳定性,即使经过长时间照射,其光吸收性能也不会衰减,所以碳基纳米材料在光热抗菌方面有着广阔的应用前景㊂主要包括碳纳米管㊁富勒烯㊁石墨烯和碳量子点等㊂碳纳米管(CNTs)具有优异的光热转换性能,且体积小㊁表面积大,可与生物分子㊁细胞产生独特的相互作用,增强伤口敷料的生物活性,促进伤口愈合[39]㊂He[40]等人以N⁃羧乙基壳聚糖(CEC)和末端苯甲醛F127/碳纳米管(PF127/CNT)为基础,制备了具有优异的光热和导电性能的水凝胶㊂实验结果表明,CNTs使水凝胶具有光热特性,可显著提高其体外/体内抗菌活性㊂在ZOI试验中,2021,40(2)河南大学学报(医学版)㊃149㊀㊃CEC/PF/CNT水凝胶具有较好的缓释性能和抗菌活性㊂通过小鼠皮肤创面感染模型进一步证明,在近红外激光照射下,CEC/PF/CNT水凝胶有较强的抗菌作用,促进创面愈合㊂由于石墨烯具有优异的光热转换能力㊁较大的表面积和表面易于修饰的特性,近年来在光热抗菌领域得到了广泛的研究㊂特别是石墨烯㊁氧化石墨烯(GO)㊁还原氧化石墨烯(rGO)等一系列石墨烯类纳米材料㊂Fan[41]等人制备了MOF衍生掺杂ZnO的石墨烯二维材料,通过局部大量Zn2+离子穿透㊁物理切割和热疗杀死,协同破坏细菌被膜和细胞内物质㊂实验结果表明,极低的纳米材料浓度具有强大的局部杀菌效果,短时间的光热处理,有助于对皮肤创面进行快速㊁安全的杀菌,不会损伤正常皮肤组织㊂细菌感染伤口处于低氧微环境,低氧微环境不仅能促使细菌生长,而且还会促进它们对药物和治疗方法的耐药性,从而导致生物膜的形成㊂临床上为促进细菌感染伤口的愈合,通过高压氧疗法来改善低氧微环境,将气态氧输送到全身,但对患者易造成氧中毒㊁费用负担等㊂载氧载体如微/纳米气泡(MNBs)能够将局部氧气输送到低氧微环境中,但易出现氧气未到达伤口部位而过早的释放㊂Janne⁃sari[42]等人提出还原氧化石墨烯/CuO2纳米复合材料的制备,该复合材料更易控制氧气的释放,且释放时间更长㊂实验表明,将氧化铜(作为氧气的固体来源)与还原氧化石墨烯纳米片结合的情况下,通过局部温度升高和增多活性氧种类产生广谱抗菌作用(包括革兰氏阳性金黄色葡萄球菌㊁革兰氏阴性大肠杆菌和耐药MRSA细菌)㊂Yu[11]等人为解决细菌感染伤口的低氧微环境抑制光动力治疗的抗菌效果,提出一种不依赖局部组织氧浓度清除耐药菌的方法㊂使用乙二醇壳聚糖修饰聚多巴胺(PDA)包覆的羧基石墨烯纳米片(CG),使其成为水溶性壳聚糖衍生物,将AIBI作为自由基源,将其负载材料上㊂在近红外光的照射下,PDA@CG的光热效应使局部温度升高,导致AIBI分解生成烷基自由基(R),造成细菌损伤㊂通过体内体外抗菌实验表明,在常氧和低氧条件下,产生的烷基自由基均具有较强的抗菌效果㊂3㊀聚合物类纳米材料有机共轭聚合物是一类具有π⁃π共轭骨架的大分子,具有制备成本低㊁尺度易调控㊁稳定性好㊁优异的光热转换能力等优点,是光热材料中研究的热点㊂Zhou[43]等人提出了一种在近红外激光照射下由季铵盐修饰的共轭聚合物同时具有PDT和PTT效应,实现了单光源双光治疗的治疗方法㊂共轭聚合物侧链上的季铵基团与带负电荷的细菌膜相互作用,提高局部抗菌效率,共轭主链能同时产生活性氧(ROS)和热量,对细菌造成损伤㊂在近红外光照射(808nm,1.0W㊃cm-2,8min),40μg㊃mL-1的实验条件下,共轭聚合物能有效地杀死金黄色葡萄球菌和耐药大肠杆菌㊂为能有效杀死白色念珠菌则需更高浓度共轭聚合物㊂聚多巴胺(PDA)是贻贝分泌的类似蛋白结构的聚合物,制备方法简单㊁附着力强㊁生物相容性好,易于修饰于材料表面提高其分散性,也是一种优良的光热材料㊂Yu[44]等人将聚多巴胺(PDA)包覆氧化铁纳米复合材料(Fe3O4@PDA)作为光热材料,将第三代树突状聚氨基胺(PAMAM⁃G3)接枝在Fe3O4@PDA表面,然后将NO负载其复合材料上㊂将制备的纳米复合材料在近红外激光照射下表现出可控的NO释放性能㊂光热效应和NO协同抗对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,显著降低了细菌活力和生物膜生物量㊂聚苯胺(PANI)由于亚胺氮原子的掺杂,在近红外区有较强的吸收,能够在近红外光照下产生大量的热量来对抗细菌和肿瘤细胞㊂Hsiao[45]将PANI接枝在壳聚糖(CS)上作为侧链,可以在水环境中自组装成胶束,并在局部pH值升高的驱动下转化为胶体凝胶,这些自掺杂的聚苯胺胶束作为光热剂,利用近红外光照射触发反应㊂在体内实验中,复合材料注射溶液最终分布在酸性脓肿上,遇到健康组织的边界时,就会形成胶体凝胶㊂由于PANI侧链,胶体凝胶在近红外光照射下(808nm,0.5W/cm2)产生热疗,导致细菌热裂解,修复感染创面而不留下残留的植入材料㊂减少对周围健康组织不必要的热损伤㊂4㊀结语金属类㊁碳类和聚合物类复合材料的光热抗菌效果优于单独使用相同材料的光热抗菌效果,除产生热量外,复合材料还具有某些特性,如酶活性(蛋白酶)㊁ROS生成㊁促进离子释放(银离子)以及复合材料表面电荷与细菌细胞壁电荷之间的静电吸引㊂这些特性与PTT结合,有利于破坏细菌细胞膜,提高抗菌效果㊂通过对纳米材料进行修饰,达到多种治疗手段联合治疗的目的,如光热和化疗联合㊁光热和光动力治疗联合等㊂光热纳米材料的发展为治疗㊃150㊀㊃JournalofHenanUniversity(MedicalScience)2021,40(2)耐药菌引起的感染提供了机会,应用于临床仍有许多问题需要解决㊂首要问题是生物安全性,尽管文献中报道的大部分纳米材料没有细胞毒性,但是这些材料是否可生物降解㊁是否会引起潜在的毒副作用等问题需要进一步研究㊂参考文献:[1]ANDERSSONDI,HUGHESD.Antibioticresistanceanditscost:isitpossibletoreverseresistance?[J].NatRevMicrobiol,2010,8(4):260⁃271.[2]SHANKARPR.Bookreview:tacklingdrug⁃resistantinfec⁃tionsglobally[J].ArchPharmaPract,2016,7(3):110⁃111.[3]CHENZW,WANGZZ,RENJS,etal.Enzymemimicryforcombatingbacteriaandbiofilms[J].AccChemRes,2018,51(3):789⁃799.[4]WUQ,QIQF,ZHAOC,etal.Ahybridproteolyticandantibacterialbifunctionalfilmbasedonamphiphiliccarbo⁃naceousconjugatesoftrypsinandvancomycin[J].JMaterChemB,2014,2(12):1681⁃1688.[5]TIANTF,SHIXZ,CHENGL,etal.Graphene⁃basednanocompositeasaneffective,multifunctional,andrecy⁃clableantibacterialagent[J].ACSApplMate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各种材料和物质的抗菌特性和机制众所周知,细菌和其他微小的病原体可以在人体内生长繁殖并引起感染。
为了控制细菌的生长,科学家们研究各种材料和物质,探究它们的抗菌特性和机制。
这些研究为我们提供了许多有助于预防和治疗感染的方法和材料。
在本文中,我们将探讨各种材料和物质的抗菌特性和机制。
一、铜铜是一种独特的抗菌材料。
它可以抑制各种细菌的生长,包括金黄色葡萄球菌、变形杆菌和大肠杆菌等。
铜的抗菌机理可能与氧化还原反应有关,即抗菌特性可能源自于铜离子与细菌细胞膜之间的相互作用。
此外,铜还可以防止细菌的生长和繁殖,因为铜离子可以破坏细菌的DNA分子。
二、银银是一种普遍存在的天然杀菌剂。
它具有广谱的抗菌特性,包括对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和变形杆菌等细菌的抑制作用。
银的抗菌机理包括三种可能的作用:银离子可以干扰细胞壁合成;银离子可以与蛋白质结合,从而影响细胞内酶的功能;银离子可以促使DNA与核酸结合,从而防止细菌繁殖。
三、碳纳米管碳纳米管是一种纤维状结构体。
它们的表面具有许多锐锐的边缘和多孔结构,这些结构可用于捕捉并杀死细菌。
此外,碳纳米管可以作为含有抗菌化合物的载体,这些化合物能够在进入细胞后杀死细菌。
碳纳米管还可以通过物理方法抑制细菌的生长,即通过大面积接触面上的摩擦击碰,将细菌机械地清除。
四、金属氧化物金属氧化物是一类抗菌材料,包括锌氧化物、铜氧化物和二氧化钛等。
这些材料可以通过释放氧化剂抑制细菌的生长。
氧化剂可以破坏细胞壁并杀死细菌。
此外,这些材料可以通过吸附细菌并阻止它们的生长,或者促使其失去活力。
五、骨头骨头是一种自然的抗菌材料。
骨泥可以在受损的骨组织中释放一种叫做骨基质蛋白质的物质。
这些蛋白质可以吸收细菌并阻止它们的生长。
此外,骨基质蛋白质也可以刺激人体免疫系统的反应,从而增强身体的自我防御能力。
总之,各种材料和物质都具有不同的抗菌特性和机制。
科学家们可以利用这些特性和机制来制造抗菌材料和器械,以及研发新的预防和治疗感染的药物。
纳米材料在抗菌材料中的性能与应用研究随着科学技术的不断发展,纳米材料的研究与应用已成为当前科学界的热点之一。
在医疗领域中,纳米材料的应用也引起了广泛的关注。
其中,纳米材料在抗菌材料中的性能与应用研究备受关注。
抗菌材料是一种能抑制或杀灭细菌、真菌、病毒等微生物生长的材料。
常见的抗菌材料包括银离子材料、聚合物材料和纳米材料等。
然而,由于长期使用抗生素和消毒剂的滥用,导致许多微生物对常见的抗菌材料产生了抗药性。
因此,开发新型的抗菌材料以应对抗药性微生物的需求变得尤为重要。
纳米材料作为一种具有独特结构和性能的材料,在抗菌材料中表现出许多优势。
首先,纳米材料具有较大比表面积,这意味着纳米材料相同质量下的表面积较大,有利于与微生物的作用。
其次,纳米材料具有尺寸效应和量子效应,这使得纳米材料具有独特的物理和化学性质。
最后,纳米材料具有显著的固体和液体相互作用的效果,这使得纳米材料与微生物之间的相互作用更加复杂和多样化。
纳米银是纳米材料中最常用的抗菌材料之一。
银具有广谱抗菌作用,能够杀灭多种细菌、病毒和真菌。
纳米银具有较大的比表面积和独特的物理化学性质,能够与微生物的细胞膜、细胞壁和细胞内的蛋白质发生反应,破坏其结构和功能,从而抑制或杀灭微生物。
除了纳米银,一些其他的纳米材料也被广泛研究用于抗菌材料中。
例如,纳米氧化锌、纳米二氧化钛和纳米碳材料等都显示出一定的抗菌活性。
这些材料具有独特的光催化性质,可以利用紫外光或可见光产生活性自由基,破坏微生物的细胞膜和细胞内的核酸、蛋白质等重要生物分子,从而实现抗菌效果。
此外,纳米材料还可以通过调控材料的表面形貌和结构来实现抗菌性能的提升。
例如,利用纳米材料的疏水性能和抗菌剂之间的相互作用,可以制备出具有超疏水性能的抗菌材料。
这种材料能够使微生物无法附着在其表面上,从而实现抗菌效果。
纳米材料在抗菌材料中的应用不仅局限于医疗领域,还具有广泛的应用前景。
例如,在食品包装领域,纳米材料可以用于制备具有抗菌性的食品包装膜,有效地抑制食品中的微生物生长,延长食品的保鲜期。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(N O .20976068/B060805);作者简介:李淳(1986-),男,硕士,暨南大学生科院高分子化学与物理专业;*通讯联系人:E -mail :tao nj @jnu .edu .cn .有机高分子抗菌剂的制备及抗菌机理李 淳1,孙 蓉1,曾秋苑2,敖宁建2*(1.暨南大学化学系,2.暨南大学生物医学工程系,广州 510632) 摘要:综述了有机高分子抗菌剂的研究进展,分别对带有季铵盐、季鏻盐、有机锡、吡啶类、胍盐类、卤代胺类和壳聚糖衍生物类七种抗菌基团的有机高分子抗菌剂的合成及应用等方面作了评述,重点介绍了季铵盐与季鏻盐两种有机高分子抗菌剂的发展情况,对季铵盐和季鏻盐应用于抗菌剂领域的优劣进行了比较。
介绍了近几年发展较快的几种有机高分子抗菌剂的制备方法和抗菌机理,并对高分子抗菌剂的发展趋势做出了展望,指出提高抗菌性能和稳定性将是今后研究的热点。
关键词:高分子抗菌剂;抗菌基团;制备方法;抗菌机理引言为了抑制细菌生长,减少细菌对人类的危害,各种新型的抗菌材料不断涌现出来,尤其在医疗卫生行业,抗菌材料的使用更为广泛。
如何采用简便的方法,制备出具有高抗菌效率的抗菌剂和抗菌材料一直被国内外从事抗菌剂研究的团队所关注。
抗菌剂分为无机抗菌剂和有机抗菌剂两大类,其中有机抗菌剂又分为天然、低分子和高分子有机抗菌剂。
低分子有机抗菌剂的研究已经颇为成熟,主要有季铵盐类、季鏻盐类、双胍类、醇类、酚类、有机金属、吡啶类、咪唑类等[1]。
然而低分子有机抗菌剂存在如下缺点:易挥发、不易加工、化学稳定性差、毒性较大、对环境污染较大、释放难以控制以及时效短[2,3]。
相对低分子有机抗菌剂来说,高分子有机抗菌剂具有性能稳定,不挥发,使用寿命长,易于加工,易于贮存,不会渗入人或动物表皮等优点[1],且通过改变材料表面的物理化学性质,可以从源头上防止细菌生物膜的形成,达到治标先治本,事半功倍的效果[4],因此有机高分子抗菌材料成为了近几年的研究热点。
622化学试剂2021年5月DOI:10.13822/ki.hxsj.2021007946综述与进展化学试剂,2021,43(5) ,622〜631抗菌水凝胶在生物医学领域的研究进展张浩然,王士凡'朱文友,庄文昌,董黎明,堵锡华(徐州工程学院材料与化学工程学院,江苏徐州221018)摘要:细菌感染是阻碍伤口愈合的重要因素之一,同时也是生物医学领域面临的一个重要问题。
目前的抗菌水凝胶有着高抗菌活性、生物相容性以及可注射性等性能,并且其物理化学性质与生物组织相似,使得越来越多新型的抗菌水凝胶材料被用于治疗细菌感染。
综述了近几年抗菌水凝胶的研究进展,归纳总结了几种不同类型的抗菌水凝胶的制备方法,抗菌活性和生物相容性等。
重点阐述了抗菌水凝胶在伤口敷料、药物负载和传递以及组织工程等生物医学领域中的应用前景。
关键词:水凝胶;抗菌活性;生物相容性;生物医学;抑菌活性中图分类号:0063 文献标识码:A 文章编号:0258-3283( 2021 ) 05-0622-10P ro g re ss of A n tib ac terial H yd ro gel in Field of B iom edicine ZHANG Hao-ran ,WANG Shi-fan* yZHU Wen-you ,ZHUANG Wen-change DONG L i-m in g, DU Xi-hua( School of Materials and Chemical Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221018,China) ,Huaxue Shiji,2021 ,43(5),622-631A b stra c t: Bacterial infection is one of the important factors hindering wound healing, and it is also an important problem in biomedical field.The current antibacterial hydrogels have high antibacterial activity, biocompatibility and inject ability, and their physical and chemical properties are similar to those of biological tissues, making more and more new antibacterial hydrogel materials used to treat bacterial infections.The research progress of antibacterial hydrogels in recent years was reviewed,and preparation methods,antibacterial activity and biocompatibility of several kinds of antibacterial hydrogels were summarized.Furthermore, the application prospect of antibacterial hydrogels in wound dressings, drug loading and delivery, tissue engineering and other biomedical fields were emphasized.Key w ords: hydrogel ; antibacterial activity ; biocompatibility ; biomedicine; antibacterial activity抗菌水凝胶具有一定的生物相容性、可降解 性以及抗菌性等特点,因此人们将水凝胶开发应用到生物医学领域,如药物递送、伤口 /烧伤敷料、组织工程用支架等[|]。
抗菌材料的研究现状及发展趋势乐志文;凌新龙;岳新霞【摘要】根据抗菌剂种类的不同,对抗菌剂进行了分类概述,并分析了各种抗菌剂的优缺点;对各类抗菌剂的作用机理进行了重点阐述;论述了近年来抗菌材料的发展,指出了未来抗菌材料研究与发展方向。
【期刊名称】《成都纺织高等专科学校学报》【年(卷),期】2016(033)002【总页数】9页(P58-66)【关键词】抗菌材料;抗菌剂;抗菌机理;研究现状;发展趋势【作者】乐志文;凌新龙;岳新霞【作者单位】广西科技大学生物与化学工程学院,广西柳州545006;广西科技大学生物与化学工程学院,广西柳州545006;广西科技大学生物与化学工程学院,广西柳州545006【正文语种】中文【中图分类】TS102微生物是一切难以用肉眼观察到的微小生物的总称[1],其是自然界生态系统中的一个重要组成部分。
微生物种类繁多,据估计至少在10万种以上,主要包括细菌、病毒、真菌和少数藻类等。
在自然界的微生物中,大部分对人类是无害的,一些对人类还是有益的,仅仅少许能够导致人类的病害[2]。
在人类社会的发展过程中,微生物一方面给人类带来益处,比如健康人群肠道内的正常菌群、青霉素的发现、微生物的发酵等;但是另一方面,微生物也给人类带来了困扰,而且有害的微生物更是危险着人类的健康和生命,比如材料的降解、流感病毒的变异、食品的腐烂、霍乱、传染性非典型性肺炎、疟疾、肝炎和登热病等。
近年来最为典型的病毒传染事件为2014年日本的出血性大肠杆菌O157感染和2002年底我国广东的严重急性呼吸道综合症(SARS),这些传染性疾病均给人类带来了极大的伤害和恐慌。
1998年世界卫生组织报道了全球每年有1600万以上的人因细菌传染死亡[3]。
随着生活水平的提高和科技的进步,人类之间的接触与疾病传播越来越频繁和密切,影响也越来越大。
目前各国政府及民众对疾病预防、卫生安全、生存环境越来越重视,这都促进了抗菌材料的发展。
纳米银的合成及其抗菌应用研究进展叶伟杰;陈楷航;蔡少龄;陈利科;钟同苏;王小英【摘要】病原微生物严重威胁着人类的健康安全,纳米银作为一种新型抗菌材料,其制备与应用已成为纳米材料领域的研究热点.本文综述了纳米银的主要合成方法,包括多糖法、Tollens试剂法、辐射法、生物法和多金属氧酸盐法等,具有原料广泛、反应温和、成本低廉和环境友好等优点.基于纳米银的优异抗菌性能,总结了纳米银的抗菌机理及其抗菌应用,并展望了纳米银在抗菌涂料、抗菌包装等领域的发展前景.%Pathogenic microorganism is a serious threat to human health.As a novel kind of antibacterial materials, silver nanoparticles involving their preparation approaches and applications are of great research interest in the field of nanomaterials.This review summarized a summary of synthesis methods of silver nanoparticles, including polysaccharide, Tollens, irradiation, biological and polyoxometalates, which enjoy numerous advantages such as wide range of raw materials, gentle reaction condition, low-cost and environmental-friendly and etc..Furthermore, based on the antibacterial property of silver nanoparticles, the antibacterial mechanism and applications were described.The development of silver nanoparticles in antibacterial application was also prospected, such as antibacterial coating and antibacterial packaging.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2017(045)009【总页数】9页(P22-30)【关键词】纳米银;合成;抗菌机理;抗菌应用【作者】叶伟杰;陈楷航;蔡少龄;陈利科;钟同苏;王小英【作者单位】华南理工大学轻工科学与工程学院制浆造纸国家重点实验室,广州510640;华南理工大学轻工科学与工程学院制浆造纸国家重点实验室,广州510640;华南理工大学轻工科学与工程学院制浆造纸国家重点实验室,广州510640;深圳市美盈森环保科技股份有限公司,广东深圳 518107;深圳市美盈森环保科技股份有限公司,广东深圳 518107;深圳市美盈森环保科技股份有限公司,广东深圳 518107;华南理工大学轻工科学与工程学院制浆造纸国家重点实验室,广州510640【正文语种】中文【中图分类】TB331近年来,环境微生物灾害事件频繁发生,造成了巨大的经济损失和社会危害。