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【热点文章】纳米Ag@Kanamycin复合材料的制备及抑菌性能研究

引用本文:陈惠惠,吴迎花,汪艳,等纳米Ag@Kanamycin复合材料的制备及抑菌性能研究[J] .化学试剂, 2024, 46(12):39-47.

2024.0292纳米Ag@ Kanamycin 复合材料的制备及抑菌性能研究.pdf

背景介绍


因对抗细菌感染抗生素一直以来作为治疗的强有力手段,但由于抗生素的滥用以及过度使用导致其药用价值大幅度降低,因此,需寻求新型抗菌剂来改善这一现象。近年来无机机抑菌剂银纳米(Ag NPs)材料在 生物医学领域的应用前景广阔,与抗生素相比因其高效广泛的抗菌性能和极低的耐药性而受到研究者的关注,但在单独使用Ag NPs时其粒径越小的同时也越容易团聚降低抑菌性能为此将无机金属抑菌剂Ag NPs与有机抗生素结合的方法来增强抑菌效率并研究两种抑菌剂的协同抑菌性能




文章亮点

1.采用单液相还原法和浸渍法成功制备了一种新型Ag@Kanamycin纳米材料

2.该复合材料具有优异的抑菌效率

3.复合材料可通过破坏细胞壁结构和改变细胞膜的通透性导致细菌细胞死亡


内容介绍

1  实验部分

1.1  主要仪器与试剂

1.2  材料的制备

1.2.1  Ag NPs的制备

1.2.2  Ag@Kanamycin复合材料的制备

1.3  表征

1.4  理论计算

Gaussian09程序中计算了KanamycinAg的电子结构,使用Mutiwfn3.8软件分析了Kanamycin的表面静电势(ESP),探讨了KanamycinAg的最佳结合位点[13]

1.5  Ag@Kanamycin复合材料的抑菌活性测定

1.6  Ag@Kanamycin复合材料的抑菌机制研究

2  结果与讨论

2.1  Ag NPsAg@Kanamycin复合材料的表征

2.1.1  Ag NPs TEM结果分析

1a为合成Ag@Kanamycin复合材料的流程图。本研究以三氟醋酸银为原材料,一缩二乙二醇为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,通过单液相化学还原法来制备Ag NPs,然后与市售抗生素Kanamycin配位结合得到Ag@Kanamycin复合材料。图1bAg NPsTEM图及其粒径正态分布图,可看出Ag NPs为一种分散性良好的球形结构,平均粒径为(174.12±0.5 nm。图1cAg NPs HRTEM图像,其表面晶格间距为0.598 nm

2.1.2  Ag NPsAg@Kanamycin复合材料的XRD结果分析

2aAg NPsAg@KanamycinXRD谱图。

2.1.3  Ag@Kanamycin复合材料的FT-IR结果分析
2bAg@Kanamycin复合材料、KanamycinAg NPs的红外光谱图。Kanamycin光谱显示,在33403305 cm-1范围内,吸收峰对应N—HO—H伸缩振动,16501520 cm-1处为N—H弯曲振动峰,为C—O伸缩振动吸收峰位于12631067 cm-114001320 cm-1处代表S=O伸缩振动峰,11481030 cm-1处吸收峰归属于S—O的伸缩振动吸收峰[18,19]
2.1.4  Ag@Kanamycin复合材料的UV-vis结果分析

2cAg NPsKanamycinAg@Kanamycin复合材料的紫外吸收光谱,289 nm处存在Kanamycin的特征吸收峰[20]

2.2  理论计算

3Kanamycin表面静电势分析,OH基团周围表面静电势相对较高为51.8 kcal/mol,说明在OH上氢原子酸性较强属于缺电子区域,更容易脱去氢产生氧负离子。

2.3  Ag@Kanamycin复合材料的抑菌性能分析

2.3.1  滤纸片扩散结果分析

从图4a4c可以看出,在浓度为1 μg/mL时,KanamycinAg NPsAg@Kanamycin复合材料均没有出现抑菌圈。当浓度达到102050 µg/mL时,Ag@Kanamycin显示出比同浓度的Ag NPsKanamycin更大的抑菌圈。

2.3.2  菌落计数实验结果分析

菌落计数法进行定量研究复合材料抑菌活性[21]。考察了在10 µg/mL浓度下Ag@Kanamycin的抑菌性能。测定浓度为10 µg/mLAg@Kanamycin复合材料分别和E. coli(5a)S. aureus(5b)C. albicans(5c)混合0510204080 min(编号对应为不加复合材料的空白对照组)后的抑菌效果。图 5dAg@Kanamycin复合材料对3种测试菌的抑菌率,其中C. albicans5 min时抑菌率已达到90 %以上,而E. coliS. aureus40 min 后抑菌率达到99 %( 5e)

2.3.3  最小抑菌浓度(MIC)实验结果分析

采用试管二倍稀释法研究Ag@Kanamycin最小抑菌浓度,实验结果如表1所列从表中数据可知复合材料对E. coliS. aureusC. albicans的最小抑菌浓度分别为402010 μg/mL。其中C. albicans的最小抑菌浓度小于E. coliS. aureus,说明Ag@Kanamycin复合材料对C. albicans表现出更为有效的抑制效果。

2.4  抑菌机制探究

2.5  Ag@Kanamycin复合材料的抑菌机制


3  结论

3.1  本文通过单液相化学还原法来制备Ag NPs,并利用浸渍法结合市售抗生素合成一种将无机抑菌剂和有机抑菌剂结合且具有高效抑菌的Ag@Kanamycin复合材料。
3.2  通过抑菌实验可知,复合材料对E. coliS. aureusC. albicans的最小抑菌浓度分别为402010µg/mL。与Ag NPs相比,Ag@Kanamycin复合材料对3种测试菌的抑菌效率分别提高了2.081.632.25倍,与单独使用Kanamycin相比,复合材料对E.coliS. aureusC. albicans的抑菌效率分别提高了3.002.374.50倍。150 µg/mLAg@Kanamycin复合材料在40 min 后对3种测试菌的抑菌率均达到99.99%。复合材料的抑菌效率优于单独抑菌剂的抑菌性能,其中该复合材料对C. albicans抑菌活性最高,且复合材料对3种测试菌的MIC分别为402010 μg/Ml。
3.3  经抑菌机制表明,Ag@Kanamycin复合材料释放出的Ag NPsAg+,可改变细胞膜的完整性和潜力,从而增加细胞通透性,促进抗生素进入细胞内,提高具有细胞内靶点的抗生素的效率。Ag+吸附在菌体细胞膜表面使细菌细胞膜通透性增加,导致膜破裂,最终致使细胞凋亡。


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