量子点水凝胶的抗菌性研究
光热纳米材料在抗菌领域的研究进展

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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《光固化ε-聚赖氨酸水凝胶的制备及其抗菌性能研究》

《光固化ε-聚赖氨酸水凝胶的制备及其抗菌性能研究》篇一摘要本篇研究旨在探究光固化ε-聚赖氨酸水凝胶的制备方法以及其抗菌性能。
本研究的首要目的是为了更好地理解和控制该类水凝胶的制备过程,进一步发挥其在实际应用中的优势。
通过对制备过程中的各项参数以及水凝胶的抗菌性能进行详细的研究,为后续的生物医学应用提供理论依据。
一、引言随着科技的发展,光固化技术已成为制备水凝胶的一种重要方法。
ε-聚赖氨酸水凝胶因其良好的生物相容性和生物可降解性在医疗、制药、组织工程等领域有广泛应用。
特别是在抗菌方面,由于ε-聚赖氨酸具有一定的抗菌作用,使其在医用敷料、创伤敷药等具有很大的应用潜力。
因此,深入研究其制备方法和抗菌性能,对于拓展其应用领域具有重要意义。
二、材料与方法1. 材料ε-聚赖氨酸、光固化剂、溶剂等。
2. 制备方法首先,通过适当的溶剂将ε-聚赖氨酸溶解,然后加入光固化剂,利用光固化技术制备ε-聚赖氨酸水凝胶。
具体步骤包括:溶解、混合、光固化等。
3. 抗菌性能测试通过细菌培养实验对制备的ε-聚赖氨酸水凝胶进行抗菌性能测试,观察其在不同条件下的抗菌效果。
三、结果与讨论1. 制备结果通过控制适当的条件,成功制备了ε-聚赖氨酸水凝胶。
其具有良好的光固化性能,可以在适当的光照条件下快速固化。
此外,该水凝胶具有良好的生物相容性和生物可降解性。
2. 抗菌性能分析实验结果表明,ε-聚赖氨酸水凝胶具有良好的抗菌性能。
在一定的光照条件下,该水凝胶对多种细菌均有一定的抑制作用。
而且,该水凝胶的抗菌性能随浓度的增加而增强,其抑菌作用持续时间较长。
与传统的抗菌剂相比,ε-聚赖氨酸水凝胶的优点在于其可以快速地被微生物降解并从体内清除,降低长期使用的潜在风险。
此外,由于该水凝胶具有良好的生物相容性,可以用于医用敷料等生物医学领域。
四、结论本研究成功制备了光固化ε-聚赖氨酸水凝胶,并对其抗菌性能进行了详细的研究。
结果表明,该水凝胶具有良好的光固化性能和生物相容性,同时具有显著的抗菌效果。
抗菌水凝胶在生物医学领域的研究进展

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[|]。
抗菌水凝胶敷料的研究进展

抗菌水凝胶敷料的研究进展一、本文概述抗菌水凝胶敷料作为一种新型的生物医用材料,近年来在医疗领域的应用日益广泛。
其独特的抗菌性能以及良好的生物相容性使得其在伤口愈合、感染控制等方面展现出巨大的潜力。
本文旨在全面综述抗菌水凝胶敷料的研究进展,从抗菌水凝胶敷料的定义、分类、抗菌机制、制备方法以及临床应用等方面进行详细阐述。
本文还将对目前抗菌水凝胶敷料研究中存在的问题和挑战进行探讨,并展望其未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的综述,旨在为相关领域的研究人员提供全面的参考和借鉴,推动抗菌水凝胶敷料的研究和发展。
二、抗菌水凝胶敷料的基础理论抗菌水凝胶敷料的研究与应用,根植于材料科学、生物医学、微生物学等多个学科交叉的理论基础。
其核心在于将水凝胶的高吸水、保水性能与抗菌剂的抗菌效果相结合,创造出一种既能提供湿润环境促进伤口愈合,又能有效抑制细菌感染的新型敷料。
水凝胶是一种由亲水性高分子通过化学或物理交联形成的三维网络结构,能够在水中迅速吸收并保留大量水分而不溶解。
这种特性使其成为理想的伤口敷料材料,因为它能够在伤口表面形成一个湿润的环境,有利于上皮细胞的迁移和增殖,促进伤口愈合。
抗菌水凝胶敷料的关键在于其抗菌性能的实现。
这通常通过在水凝胶中添加抗菌剂来实现,抗菌剂可以是无机抗菌剂(如银离子、锌离子等)、有机抗菌剂(如季铵盐、抗生素等)或天然抗菌剂(如壳聚糖、蜂胶等)。
这些抗菌剂通过破坏细菌的细胞壁、抑制细菌的代谢或干扰细菌的DNA复制等方式,达到杀灭或抑制细菌生长的目的。
抗菌水凝胶敷料还需要具备良好的生物相容性和生物降解性。
生物相容性是指材料在与生物体接触时,不会引起生物体的排异反应或毒性反应。
生物降解性则是指材料能够在生物体内或体外环境中逐渐分解,避免对生物体造成长期负担。
抗菌水凝胶敷料的研究进展不仅取决于水凝胶和抗菌剂的性能优化,还需要关注敷料的生物相容性和生物降解性。
未来,随着材料科学和生物医学的不断发展,抗菌水凝胶敷料有望在伤口愈合领域发挥更大的作用。
碳量子点的抑菌性能研究

杆菌还被广泛应用于研究重金属[8]、除草剂[9]及纳 米材料[10]等外源性物质的毒性。
本文工作采用抗坏血酸和赖氨酸、抗坏血酸和 乙二胺 2种原料,在水溶液中制备了 2种氮掺杂碳 量子点,选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为实验 菌种,用药敏法进行了抑菌实验,测定了 2种氮掺杂 碳量子点的抑菌性能,以更直观的现象观察氮掺杂 碳量子点的抑菌性能。通过本实验的研究,改变合 成材料而改变碳量子点的抑菌性能,降低它对细胞 的毒性,使其具有很好的生物兼容性,拓宽了碳量子 点在生物分析中的应用,对碳量子点在生物技术和 医学细胞技术的应用有一定的参考价值。
2 抑菌性实验
23 空白对照样片的制备 取无菌干燥的直径为 5mm的滤纸片,每片滴
加无菌纯水 20mL,干燥后备用。 24 染菌平板的制备
用接种环蘸取浓度为 107 ~108 cfu·mL-1的试 验菌悬液,在营养琼脂培养基平板表面上均匀涂抹 3次,每次涂抹转动平板 60°。盖好平板,置于室温 干燥 5min。 25 量子点的抑菌活性测定
收稿日期:2019 10 25 基金项目:延安大学青年基金项目(YDQ2017-29) 作者简介:赵 艳(1984—),女,陕西临潼人,延安大学实验师。
第 4期 碳量子点的抑菌性能研究
51
置 120°烤干 2h,保存备用);DNP-9162型电热恒 温培养箱(上海精宏实验设备有限公司);微量移液 器(5mL-50mL,可调式);游标卡尺(成都量具刃 具总厂);一次性塑料平板;接种环;玻璃试管。
分别合成两种碳量子点(CQDs): 抗坏血酸和乙二胺为原料合成的 CQDsA[11]:称 取 01862g抗坏血酸,加入 50mL水溶解于烧杯 中,磁力搅拌 10min后,加入 500mL乙二胺,置于 圆底烧瓶中,于 363K下回流 3h,冷却至室温,过滤 得到透明的黄色上清液,用水定容至 250mL,其浓 度为 254×10-2mol/L(以碳计)。 抗坏 血 酸 和 赖 氨 酸 合 成 的 CQDsB[12]:称 取 01981g抗坏血酸和 01658g赖氨酸于 50mL烧 杯中,加入 20mL超纯水充分搅拌溶解后放置微波 炉内,550W 功率下微波 20min,无色透明溶液变 成淡黄色透明溶液,表明 CQDs逐渐形成。为去除 大颗粒 物 质,以 转 速 1000r/min离 心 10min,用 022μm滤膜纯化上清液,透析 12h,取上清液得到 CQDs溶液,其浓度为 675×10-2mol/L(以碳计)。
水凝胶中的抗菌技术

水凝胶中的抗菌技术
陈雨默;杨瑞昊;吴勇杰;张更鑫;孙康;陶可
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2024(55)3
【摘要】细菌感染及其耐药性是当今世界面临的巨大健康难题之一,每年给全世界造成了巨大的人员伤亡和经济损失。
水凝胶是一种三维聚合物网络结构胶体,其亲水性好,具备独特的三维网络、良好的生物相容和细胞粘附性,因而水凝胶是一种适用于抗菌领域的新型生物材料,也有望于成为解决抗生素耐药性的潜力抗菌材料。
根据相应的抗菌方式,水凝胶中的抗菌技术可以大致归纳为以下几类:(i)负载抗菌物质水凝胶;(ii)具有固有抗菌活性水凝胶;(iii)利用光响应疗法的抗菌水凝胶。
文章简略介绍各种水凝胶抗菌技术的基本原理,方法和应用,并对未来存在的困难和挑战进行初步探讨。
【总页数】9页(P3001-3008)
【作者】陈雨默;杨瑞昊;吴勇杰;张更鑫;孙康;陶可
【作者单位】上海交通大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】O644.1;O636.9;R318.08
【相关文献】
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用前景4.水凝胶敷料与负压封闭引流技术联用在四肢开放性骨折患者中的应用效果
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碳量子点 交联 水凝胶
碳量子点交联水凝胶碳量子点是一种具有独特光电性质的纳米材料,其在近年来引起了广泛的研究兴趣。
交联水凝胶则是一种由交联聚合物构成的材料,具有优异的吸水性能。
将碳量子点与交联水凝胶相结合可以增强材料的光学特性和机械强度,因此在多个领域中都具有潜在的应用价值。
首先,让我们来了解一下碳量子点的基本概念。
碳量子点是一种尺寸在纳米级别的碳基材料,通常由石墨烯或碳纳米管等碳纳米材料经过化学方法处理得到。
碳量子点具有优异的光学性质,如荧光特性和可调控的波长。
这使得碳量子点在光电子器件、生物成像和光催化等领域中具有广阔的应用前景。
然而,碳量子点的应用受限于其相对较小的体积和低的机械强度。
为了克服这些限制,研究人员开始将碳量子点与交联水凝胶相结合。
交联水凝胶是一种由交联聚合物网络构成的材料,其具有优异的吸水性能和机械强度。
通过将碳量子点嵌入交联水凝胶的网络中,可以在保持碳量子点光学性质的同时增强材料的机械强度。
为了制备碳量子点交联水凝胶材料,可以采用多种方法。
一种常用的方法是通过原位聚合实现碳量子点的自组装和交联聚合物的形成。
这种方法可以通过在溶胶中添加交联剂来交联碳量子点,形成具有网状结构的水凝胶材料。
同时,可以通过调节交联剂的用量和聚合物的化学结构来控制材料的机械性能和吸水性能。
碳量子点交联水凝胶材料具有多种潜在的应用。
首先,在光电子器件领域,碳量子点的光学性质可以用于制备光电二极管、太阳能电池等器件。
通过将碳量子点嵌入交联水凝胶的电极中,可以增强器件的稳定性和光电转换效率。
其次,在生物成像领域,碳量子点交联水凝胶材料可以用作纳米探针,用于活细胞成像和药物递送。
碳量子点的荧光特性可以通过交联水凝胶实现其稳定的水散性,减少对细胞的有害影响。
此外,碳量子点交联水凝胶材料还可以用于环境污染治理和能源存储等领域。
总之,碳量子点交联水凝胶是一种具有潜在应用价值的纳米材料。
通过将碳量子点嵌入交联水凝胶的网络中,可以在保持碳量子点光学性质的同时增强材料的机械强度和吸水性能。
量子点掺杂水凝胶光纤
量子点掺杂水凝胶光纤
量子点掺杂水凝胶光纤是一种新型的光纤材料,它结合了量子点和掺杂水凝胶的特性。
这种光纤在生物成像、光学传感器和光通信等领域有潜在的应用价值。
首先,量子点是一种新型的荧光材料,由于其独特的光学和电学性质,被广泛应用于生物成像、显示技术和太阳能电池等领域。
掺杂水凝胶则是一种具有高度亲水性和生物相容性的聚合物材料,广泛用于组织工程、药物输送和生物传感器等领域。
将量子点掺杂到水凝胶中,可以制备出一种新型的光纤材料。
这种光纤具有优异的光学性能和生物相容性,可以用于生物成像、光学传感器和光通信等领域。
例如,在生物成像方面,这种光纤可以用于标记细胞或组织,提高成像的分辨率和灵敏度;在光学传感器方面,这种光纤可以用于检测生物分子或化学物质;在光通信方面,这种光纤可以用于传输光信号,具有高带宽和低损耗的优点。
总之,量子点掺杂水凝胶光纤是一种具有优异光学性能和生物相容性的新型光纤材料,在生物成像、光学传感器和光通信等领域有广泛的应用前景。
水凝胶nature文章
水凝胶nature文章
【原创版】
目录
1.水凝胶的概述
2.水凝胶在 Nature 杂志上的研究进展
3.水凝胶的应用领域
4.我国在水凝胶研究方面的贡献
正文
水凝胶是一种高分子网络结构,可以吸附大量水分子的材料。
由于其高水含量、柔软性、生物相容性和可控的物理化学性质,水凝胶在生物医学、环境保护和智能材料等领域具有广泛的应用前景。
近年来,随着研究的深入,水凝胶在 Nature 等国际顶级学术期刊上的研究文章不断涌现。
水凝胶在生物医学领域的应用主要包括药物递送、组织工程和伤口敷料等。
例如,研究者已经开发出多种基于水凝胶的药物递送系统,可以实现药物的持续释放和靶向递送。
此外,水凝胶还可以用于制备生物相容性的组织工程支架,促进细胞生长和组织再生。
在伤口敷料方面,水凝胶具有良好的保湿和抗菌性能,有助于伤口愈合。
环境保护是水凝胶的另一个重要应用领域。
水凝胶的高吸水性使其成为一种理想的土壤保湿剂,可以提高土壤的水分保持能力,促进植物生长。
此外,水凝胶还可以用于水处理和油水分离等环境问题。
我国在水凝胶研究方面取得了显著的成果。
我国科研人员在材料制备、性能优化和应用拓展等方面做出了许多创新性贡献。
这些研究成果不仅在国内产生了广泛影响,也得到了国际同行的认可。
我国水凝胶研究的发展,离不开政府和企业的支持,以及广大科研人员的辛勤付出。
总之,水凝胶作为一种具有广泛应用前景的新型材料,在生物医学、
环境保护等领域具有重要的研究价值和应用潜力。
量子点在生物分析中的应用
量子点在生物分析中的应用量子点是一种纳米尺度的半导体材料,因其独特的物理和化学性质,近年来在生物分析领域得到了广泛的应用。
本文将介绍量子点在生物分析中的一些主要应用,包括荧光标记、生物传感器、药物输送以及光热治疗等。
1、荧光标记量子点的一个显著特性是它们能够产生强烈的荧光。
与传统的荧光染料相比,量子点具有更高的荧光强度和稳定性,这使得它们成为生物分析中的理想荧光标记物。
例如,科学家们可以利用量子点将目标物标记为特异性抗体,从而可以追踪和定位肿瘤、病毒和其他病原体。
2、生物传感器量子点另一个重要的应用是作为生物传感器。
由于量子点对环境变化高度敏感,它们可以用于检测生物分子间的相互作用。
例如,研究人员可以使用量子点检测DNA、蛋白质和细胞之间的相互作用。
这些信息有助于我们更深入地理解生物学过程,并可用于开发新的治疗方法。
3、药物输送量子点还可以用于药物输送。
由于量子点的尺寸较小,它们可以进入细胞内部,因此可以作为药物的载体。
通过将药物包裹在量子点中,研究人员可以更精确地将药物直接输送到目标细胞,从而减少副作用并提高治疗效果。
4、光热治疗量子点还可以用于光热治疗。
当量子点受到激光照射时,它们会产生热量,这可以用作杀死癌细胞或其他病原体。
与传统的放疗和化疗方法相比,光热治疗具有更高的精确性和更少的副作用。
总结量子点在生物分析中的应用提供了许多独特的优势,包括高荧光强度、对环境变化的敏感性以及能够进入细胞内部的能力。
这些特性使得量子点成为生物分析中的强大工具,并有望在未来为医学研究和治疗带来革命性的变化。
量子点是一种由半导体材料制成的纳米粒子,具有独特的光学和电学性质。
近年来,随着量子点技术的不断发展,其在生物和医学领域的应用也取得了重要进展。
本文将介绍量子点在生物和医学中的应用及其技术原理、研究现状和未来发展前景。
在生物和医学中,量子点可以用于疾病检测、药效评估等疾病诊断与治疗方面。
例如,量子点可以作为荧光探针,用于检测生物样本中的特定蛋白质、核酸等生物分子。
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1. Introduction
Due to broad diversity of major efficiency in biological field and optoelectronic, nanotechnology is currently a severe area of scientific research. Nowadays, the study of semiconductor nanoparticles has much consideration because of their novel electronic and optical properties [1]. Nanoparticles (NPs) such as PbS, CdSe and CdS have thin band gap semiconductor quantum dots which have been used as photocatalysts in recently. Among all, silver sulfide nanoparticles are major materials as photocatalysts. Ag2S is a direct, thin-band gap semiconductor with good optical limiting and great chemical stability properties [2–4]. Ag2S has a direct band gap (0.9–1.05 eV), and large absorption coefficient which demonstrates a performance semiconductor material for photovoltaic application [2]. The unparalleled properties of Ag2S NPs led to diversity of applications, such as, in light emitting diodes and switches, photo-detectors, solar cells, magnetic field sensors, IR detectors, optical filters, photoconductors and room temperature oxygen sensors [1,3,5,6].
journal homepage: /locate/jphotobiol
Structural, optical, photoluminescence and antibacterial properties of copper-doped silver sulfide nanoparticles
article info
Article history: Received 26 March 2015 Received in revised form 22 May 2015 Accepted 25 May 2015 Available online 27 May 2015
Keywords: Cu doped Ag2S Photoluminescence Photocatalytic degradation Antibacterial activity
The Cu doped Ag2S Nanoparticles (Ag1ÀxCuxS where x = 0.00, 0.05, and 0.10) were synthesized according to the following procedure: Freshly prepared 50 mL of aqueous solution of 0.1 M Na2S was added dropwise to 50 mL of 0.1 M solution of AgNO3 and 50 mL of 0.1 M solution of CuSO4Á5H2O using vigorous stirring and then added 0.05 g of PVP capping agent. After the completion of reaction, the solution was aged for 45 min. The residual solution was filtered and washed several times with distilled water. The
⇑ Corresponding author.
E-mail address: ali.fakhri88@ (A. Fakhri).
/10.1016/j.jphotobiol.2015.05.013 1011-1344/Ó 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
Doping is a commonly applied method to treat magnetic, electrical and optical properties of semiconductor compounds, used in making most optoelectronic and electronic devices. Among transition metal ions, copper (Cu) is the major promising dopant, because of its catalytic activity [7–9]. Therefore, the characterization of transition metal ion states is vion and analytic instruments
A scanning electron microscope (SEM); JEOL JSM-5600 Digital Scanning Electron Microscope, transmission electron microscopy (TEM, JEM-2100F HR, 200 kV), and X-ray diffractometer (XRD) Philips X’Pert were used for samples characterization. UV–vis DRS mensuration was performed in a double beam spectrophotometer (JASCO V-550). The SEM (JSM 6701F—6701) was using for examination of surface morphology. Photoluminescence studies were performed using TEC Avaspec 2048 Spectrophotometer (excitation source = Xenon arc lamp 450 W). The catalyst compositions were analyzed with an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX-700HS, SHIMADZU).
Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 149 (2015) 78–83
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Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology
In the present work, synthesis of un-doped and Cu2+ doped Ag2S nanoparticles, and morphological, spectroscopic, structural properties were studied in detail. These materials may have potential application in lighting devices and solar cells.
2. Material and methods
In this study, raw materials were purchased from Sigma– Aldrich Ltd.
2.1. Synthesis of un-doped and Cu doped Ag2S NPs
Ag2S NPs was synthesized by a co-precipitation method. Briefly, 50 mL of Na2S solution (0.001 M) was added dropwise to 50 mL of AgNO3 solution (0.001 M) at 80 °C. PVP solution was added to the above mixture, once it attained 60 °C. Then solutions were stirred under magnetic stirrer for 3 h until it turned into a light brown color with black precipitates on the surface and then calcined at 100 °C for 30 min.
abstract
The Ag2S and Cu doped Ag2S nanoparticles were prepared by simple chemical co-precipitation method and characterized by XRD, SEM, EDX, TEM, PL and UV–vis spectra. The photocatalytic activity of Ag2S and Cu doped Ag2S nanoparticles were investigated with Ofloxacin antibiotic, which is part of the fluoroquinolone family. The morphological study indicated that the products were spherical shape in with diameter size of 30 nm. The photocatalytic results demonstrated that the Cu doping increased the photocatalytic efficiency of Ag2S nanoparticles. The outcome of antibacterial experiment under visible light irradiation indicate that the Cu doped Ag2S nanoparticles represent increased antibacterial performance compared with un-doped Ag2S nanoparticles.