基于离子交换响应型纳米银复合物的制备及抗菌性能研究

摘要

纳米银抗菌凝胶是由纳米银和高分子材料构成的复合物。近些年来，纳米银抗菌凝胶作为一种有效的抗菌材料被广泛地应用于临床。最近的研究结果显示，过量的纳米银容易导致细胞毒性。因此，如何有效地控制复合物中纳米银的释放水平，以期实现抗菌效果，并避免细胞毒性，成为当前纳米银抗菌凝胶所要解决的一个关键问题。
　　本研究采用海藻酸钠作为载体，通过原位还原反应、凝胶化、梯度脱水、真空干燥等过程，形成海藻酸凝胶-纳米银复合物(Alg-AgNPs)，海藻酸的作用有二。一是作为合成并固定纳米银颗粒的载体，从而避免了纳米银颗粒聚集而失去其纳米效应。二是海藻酸凝胶作为环境敏感性材料，实现纳米银的控制释放。复合物的杀菌性能及细胞毒性决定于纳米银颗粒的尺寸及浓度，结果显示，在该体系中纳米银颗粒的平均尺寸为2-6nm，均匀地分散在凝胶中，当该复合物与模拟体液接触后，体液中的Na+与复合物中的Ca2+发生离子交换，释放出纳米银颗粒，纳米银颗粒的释放水平取决于复合物中AgNPs的装载量及体液的量。当介质中该纳米银颗粒的浓度达到1.1ppm时，能实现有效的杀菌性能（4小时内杀灭107大肠杆菌和金黄色葡萄球菌），并且杀菌效率与纳米银颗粒的浓度呈正相关。而随着纳米颗粒浓度的增大，逐步会导致细胞坏死。因此，控制纳米银颗粒浓度不高于1.1ppm可实现抗菌并避免细胞毒性。该复合物通过离子交换响应实现对纳米银颗粒释放的智能控释，实现了抗菌性能，并避免了细胞毒性，为纳米银抗菌材料的研究提供了一个新思路。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 纳米银概述

1．1．1 纳米银的特性

1．1．2 纳米银的制备方法

1．1．3 纳米银的应用

1．2 纳米银-水凝胶复合物

1．2．1 水凝胶概述

1．2．2 水凝胶的作用

1．2．3 纳米银-水凝胶复合物的制备方法

1．2．4 纳米银-水凝胶复合物的研究现状

1．3 敏感性水凝胶

1．3．1 敏感性水凝胶的分类

1．3．2 海藻酸钠水凝胶

1．3．3 海藻酸凝胶-纳米银复合材料的研究现状

1．4 本课题研究背景及意义

1．4．1 课题的研究背景

1．4．2 课题的研究意义

第二章 纳米银-海藻酸复合物的制备及表征

2．1 材料和方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．1．3 纳米银-海藻酸复合物的制备

2．2 表征测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 UV检测

2．3．2 XRD检测

2．3．3 TEM检测

2．3．4 纳米银-海藻酸复合物的形成

2．4 本章小结

第三章 纳米银-海藻酸复合物的可控释放

3．1 材料和方法

3．1．1 实验仪器

3．1．2 实验方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 银离子的装载量对纳米银释放的影响

3．2．2 介质对纳米银释放的影响

3．2．3 介质体积和浓度对纳米银释放的影响

3．2．4 纳米银释放的影响因素讨论

3．2．5 可控释放机理的讨论

3．3 本章小结

第四章 纳米银-海藻酸复合物抗菌性的检测

4．1 材料和方法

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验仪器

4．1．3 实验方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 介质对复合物抗菌性的影响

4．2．2 银装载量对复合物抗菌性的影响

4．2．3 复合物抗菌机理的讨论

4．3 本章小结

第五章 纳米银-海藻酸复合物的细胞毒性检测

5．1 材料和方法

5．1．1 实验材料

5．1．2 实验仪器

5．1．3 实验方法

5．2 结果与讨论

5．2．1 复合物中纳米银的释放量

5．2．2 复合物对线粒体代谢活性的影响

5．2．3 复合物对细胞膜完整性的影响

5．2．4 复合物对细胞骨架的影响

5．2．5 复合物对细胞的毒性机理

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 结论

6．2 本论文创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文