Ag@AgCl对鼠伤寒沙门氏菌生物膜的抑制作用及其机制研究

摘要

在自然界和人类生活里，绝大部分细菌是附着在各种有机或者无机物体的表面，以生物膜的方式进行生长，分布十分广泛。同时，细菌生物膜的耐药性极强，其对抗生素的抵抗力是浮游菌的成百上千倍。目前，为了解决细菌生物膜带来的诸多难题，抑制细菌生物膜形成的相关研究已成为食品、医学及材料科学的研究重点。现已有研究证明，Ag@AgCl是一种高效的等离子体光催化剂，能够有效降解水体中的有机污染物，但是关于其在细菌及细菌生物膜的作用上却鲜有报道，并且现在大多数研究都将视线集中在类似新型材料的开发上，很少从分子的水平上来探究这些光催化材料对细菌抑杀的作用机理，其抑制细菌生物膜形成的机理。除此之外，传统研究生化材料与细菌作用的手段主要集中在平板计数（测试存活率）、电子显微（细菌表面形态）、DNA微阵列（基因表达的变化），但它们都存在操作复杂、耗时长、成本高等缺点。在此基础上，我们采用了傅里叶变换红外光谱仪和石晶体微天平这两种手段做了一系列研究工作，主要内容为：
　　第一，本论文制备出一种高效光催化活性的等离子体光催化剂Ag@AgCl并观察了其并观察其对鼠伤寒沙门氏菌生物膜形成的抑制效果。UV-vis、XRD、FESEM均证明了Ag@AgCl的形成。随后测定了其对鼠伤寒沙门氏菌的最低抑菌浓度，发现其在可见光照射和避光条件下MIC分别为12.5mg/L和100mg/L。最后使用96微孔板法和玻璃置片法成功在体外培养出了鼠伤寒沙门氏菌生物膜，采用结晶紫染色法对细菌生物膜进行半定量，银染法对细菌生物膜进行定性，观察了Ag@AgCl对细菌生物膜的抑制作用，结论是随着Ag@AgCl浓度的升高，细菌生物膜量的生成量逐渐减少。
　　第二，本论文利用FT-IR结合化学计量学的方法研究了Ag@AgCl对鼠伤寒沙门氏菌的作用机理。从主成分得分图上可以明确看到不同浓度Ag@AgCl处理后的细菌能够各自聚集在一起，说明不同浓度的Ag@AgCl处理之后细菌细胞的分子组成发生了变化，并且变化的程度不同。通过主成分的载荷图发现经Ag@AgCl作用后，细菌的多糖、脂质、DNA、结构蛋白发生了变化，Ag@AgCl对细菌的细胞膜、细胞壁、细胞质、核酸产生了不同程度的影响。
　　第三，本论文采用QCM观测Ag@AgCl作用后对鼠伤寒沙门氏菌初始粘附性能的影响。首先，构建了一个用于细菌粘附的QCM传感器装置，气液稳定性良好。随后观察了不同浓度的Ag@AgCl作用于细菌后其在QCM表面的粘附情况，发现未受损细菌的粘附能力强，随着Ag@AgCl浓度的升高，细菌鞭毛受到不同程度的损伤，粘附能力逐渐减弱。与此同时，通过FESEM发现未受损细菌的整体结构完整，能够牢牢粘附在QCM表面，但是当用Ag@AgCl作用后，细菌表面不再圆滑，可以明显观察到凹陷，证明细菌发生损伤。
　　上述研究结果证明，采用红外光谱技术结合化学计量学的方法能很好的解释其对细菌抑杀机理，将来可以考虑将此种方法进一步推广，用来研究细菌经化学材料处理后，从分子水平上观察细菌结构的变化，而不仅仅是从形貌上来观察。采用石英晶体微天平技术也可以观察到Ag@AgCl作用后，细菌在表面早期粘附能力的变化，我们可以使用此方法来筛选抑制细菌粘附的新材料，这在生物医学上是具有重大意义的。

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目录

1 绪 论

1.1 细菌生物膜研究进展

1.2 银基等离子体光催化剂的研究现状

1.3 红外光谱技术及其在微生物研究中的应用

1.4 石英晶体微天平（QCM）及其在微生物研究中的应用

1.5 本课题研究目的、研究内容及创新点

2 Ag@AgCl 对鼠伤寒沙门氏菌生物膜的抑制作用研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

3 Ag@AgCl 对鼠伤寒沙门氏菌抑杀作用的红外光谱研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

4 Ag@AgCl对鼠伤寒沙门氏菌初始粘附性能的影响研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录