学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

纳米氢氧化镁的抗菌性研究

作　者: 董春旭
导　师: 贺高红；Yulin Deng
学　校: 大连理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 氢氧化镁纳米抗菌剂大肠杆菌共混膜顶空抽提气相色谱
分类号: TB383.1
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
下　载: 56次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

为控制有害微生物的生长繁殖,避免细菌的传播和感染,研发高效无毒且效力持久的抗菌剂是一项与人类健康生活息息相关的重要课题。目前无机抗菌剂的研究多以重金属和半导体化合物为主,部分材料的抗菌机理不明,并且氢氧化物固体材料的抗菌性研究还是空白。针对以上问题,本论文研究了纳米Mg(OH)2的抗菌性能及抗菌机理,并加以应用。首先考察了悬浊液中纳米Mg(OH)2对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、吩嗪伯克氏菌的抗菌性能,结果表明在纳米Mg(OH)2的作用下,细菌存活率随着时间的增长而降低,且细菌死亡不可修复；与其它纳米材料包括CuO、NiO以及粘土的抗菌效率相比,对革兰氏阳性菌,纳米Mg(OH)2的抗菌效率低于CuO,而对革兰氏阴性菌,与CuO类似,高于NiO,展示了纳米Mg(OH)2作为抗菌剂的良好应用前景。另外,实验建立了多次顶空抽提气相色谱技术(MHE-GC)对微生物生长情况进行检测,绘制了大肠杆菌生长曲线,避免了原顶空法实验工作量和误差较大的问题。与比浊法相比,MHE-GC法可以早1.2 h检测出大肠杆菌的生长速率,具有更高的灵敏度；其对大肠杆菌数目的检测结果与平板菌落计数法结果一致,表明MHE-GC法具有较高的精确度。其次,以大肠杆菌为测试对象,对纳米Mg(OH)2的抗菌机理进行了讨论。实验结果表明Mg(OH)2纳米颗粒悬浊液中的OH和Mg2+对大肠杆菌的生长并无杀灭作用,但pH---10的碱性溶液对大肠杆菌的繁殖有一定的抑制作用；其杀菌过程在黑暗中也可进行,表明纳米Mg(OH)2杀菌并不依赖于光源。提出胞吞一离解机理,即Mg(OH)2纳米颗粒由胞吞作用进入细胞内部,在细胞体内的水性环境中释放大量OH-,破坏了细胞体内正常的中性环境,引起核酸和蛋白质的化学变性,从而导致细菌死亡。实验结果证实阻碍或促进细胞对Mg(OH)2的胞吞作用,比如选用微米级Mg(OH)2颗粒、加入能量抑制剂、引入长时间的紫外光照等,都严重影响了杀菌过程的进行。最后,将纳米Mg(OH)2的抗菌性加以应用,制备了抗菌纸和PVDF/Mg(OH)2共混膜。采用湿部添加法制备了纳米Mg(OH)2抗菌纸,对纸张样品中Mg(OH)2的留着率和纸张抗菌性能进行考察,结果表明纳米Mg(OH)2的留着率高于75%,可以满足实际应用的要求；在实验操作条件下,添加3 wt%Mg(OH)2纳米颗粒的纸张样品对大肠杆菌在18 h内可以达到100%的杀菌率,具有良好的应用前景。采用相转化法制备了PVDF/Mg(OH)2共混膜,实验测定了共混膜的组成结构、机械稳定性、牛血清白蛋白(BSA)吸附量等,并考察了Mg(OH)2纳米颗粒对膜孔结构和渗透性能的影响。结果表明Mg(OH)2纳米颗粒的添加,改变了PVDF/Mg(OH)2共混膜的孔结构和亲水性,当PEG浓度为5wt%时,共混膜处理含菌溶液的滤饼阻力与PVDF原膜相比下降为原来的1/5,显著提高了膜的抗生物污染性。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
引言  11-13
1 纳米抗菌材料的研究进展  13-35
  1.1 微生物生长与控制  13-18
    1.1.1 微生物概述  13-15
    1.1.2 微生物生长的检测  15-18
    1.1.3 微生物生长的控制  18
  1.2 抗菌剂  18-22
    1.2.1 抗菌剂的分类  20-21
    1.2.2 抗菌剂性能的评价  21-22
  1.3 纳米抗菌材料的研究和应用  22-31
    1.3.1 纳米抗菌材料及其抗菌机理  22-29
    1.3.2 纳米抗菌材料应用现状  29-31
  1.4 纳米氢氧化镁  31-33
    1.4.1 氢氧化镁的结构和制备  31
    1.4.2 纳米氢氧化镁的性质及应用  31-33
  1.5 论文的研究思路与组织结构  33-35
2 纳米Mg(OH)_2抗菌性和抗菌谱的研究  35-62
  2.1 材料与方法  36-41
    2.1.1 实验材料与试剂  36
    2.1.2 主要仪器设备  36-37
    2.1.3 纳米Mg(OH)_2的性质  37-39
    2.1.4 细菌的培养及检测  39-41
  2.2 MHE-GC法对微生物生长的检测  41-51
    2.2.1 MHE-GC检测方法的建立  41-45
    2.2.2 MHE-GC法对大肠杆菌的检测实例  45-49
    2.2.3 MHE-GC法与其它常用方法的比较  49-51
  2.3 纳米Mg(OH)_2对多个菌属的抗菌效果  51-56
    2.3.1 对大肠杆菌  52-54
    2.3.2 对金黄色葡萄球菌  54
    2.3.3 对吩嗪伯克氏菌  54-56
  2.4 纳米Mg(OH)_2与其它几种纳米颗粒抗菌效果的比较  56-60
    2.4.1 其它几种纳米氧化物的抗菌效果  56-58
    2.4.2 纳米粘土的抗菌效果  58-60
  2.5 本章小结  60-62
3 纳米Mg(OH)_2抗菌机理的研究  62-83
  3.1 材料与方法  63-66
    3.1.1 实验材料与试剂  63
    3.1.2 主要仪器设备  63-64
    3.1.3 大肠杆菌的培养及检测  64-65
    3.1.4 纳米Mg(OH)_2抗菌性能影响因素的研究  65-66
  3.2 对金属化合物已有抗菌机理的研究  66-74
    3.2.1 纳米Mg(OH)_2悬浊液中OH~-和Mg~(2+)抗菌作用的研究  66-70
    3.2.2 纳米Mg(OH)_2光催化抗菌作用的研究  70-74
  3.3 纳米Mg(OH)_2抗菌机理的提出与验证  74-82
    3.3.1 胞吞-离解抗菌机理  74-76
    3.3.2 接触方式对抗菌效果的影响  76-77
    3.3.3 能量抑制剂对抗菌效果的影响  77-79
    3.3.4 不同形貌尺寸的Mg(OH)_2抗菌效果比较  79-81
    3.3.5 其它氢氧化物纳米材料的抗菌效果比较  81-82
  3.4 本章小结  82-83
4 纳米Mg(OH)_2抗菌纸和抗污染性膜的制备及性能研究  83-109
  4.1 材料与方法  84-91
    4.1.1 实验材料与试剂  84-85
    4.1.2 主要仪器设备  85
    4.1.3 Mg(OH)_2抗菌纸的制备  85-88
    4.1.4 PVDF/Mg(OH)_2共混膜的制备  88-89
    4.1.5 膜结构表征及性能评价  89-91
  4.2 纳米Mg(OH)_2抗菌纸的表征和抗菌性研究  91-97
    4.2.1 Mg(OH)_2纳米颗粒在抗菌纸的留着率  91-95
    4.2.2 Mg(OH)_2抗菌纸的抗菌测试与结果  95-97
  4.3 PVDF/Mg(OH)_2共混膜的表征和抗生物污染性研究  97-107
    4.3.1 共混膜中Mg(OH)_2的含量  97-99
    4.3.2 共混膜的孔结构与孔隙率  99-102
    4.3.3 共混膜的抗生物污染性  102-107
  4.4 本章小结  107-109
结论  109-111
参考文献  111-121
论文创新点摘要  121-122
工作展望  122-123
附录符号表  123-125
作者简介  125
攻读博士学位期间发表学术论文情况  125-127
致谢  127-128

纳米氢氧化镁的抗菌性研究

内容摘要

全文目录

相似论文