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纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能及相关机制研究

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【作者】 王孟珍孙昊宇龙茜林志芬

【Author】 Wang Mengzhen;Sun Haoyu;Long Xi;Lin Zhifen;State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, College of Environmental Science and Engineering, Tongji University;

【通讯作者】 林志芬;

【机构】 污染控制与资源化研究国家重点实验室同济大学环境科学与工程学院

【摘要】 抗生素的滥用导致细菌耐药问题日益严重,人类迫切需要开发出新的抗菌药物以减少细菌耐药问题。基于纳米银制备而成的纳米银复合材料在兼顾纳米银抗菌性能的同时不仅能够克服单一纳米银释放速度快、不稳定等缺点,还能缓解细菌耐药的问题,因此被认为是一类具有广泛应用前景的新型抗菌剂。已有研究表明,单一纳米银与某些抗生素的联合使用可以达到协同抗菌效果,但目前尚缺乏对纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能及机制的研究。本文首先制备出3种不同结构的纳米银复合材料,包括二氧化硅-聚多巴胺-纳米银复合材料(SiO2-PD-AgNPs)、纳米银@二氧化硅复合材料(AgNPs@SiO2)和纳米银@二氧化硅-聚多巴胺-纳米银复合材料(AgNPs@SiO2-PD-AgNPs)。随后测定了纳米银复合材料对大肠杆菌(Escherichia coli, E. coli)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis, B. subtilis)的单一毒性效应。结果显示,AgNPs@SiO2-PD-AgNPs复合材料对2种菌的单一毒性均大于其余2种纳米银复合材料。因此,笔者以AgNPs@SiO2-PD-AgNPs作为代表,测定了纳米银复合材料与硫酸卡那霉素(kanamycin sulfate, KS)/盐酸土霉素(oxytetracycline hydrochloride, OH)的二元联合抗菌性能,发现AgNPs@SiO2-PD-AgNPs与KS联合可以对E. coli产生协同效应。协同效应产生的主要原因可能是:AgNPs@SiO2-PD-AgNPs释放出的纳米银会和KS发生键合反应生成KS-纳米银复合物,导致纳米银释放出大量的Ag+增加了细胞膜的通透性,从而使得进入细菌内的Ag+和KS比单独作用时进入胞内的抗菌剂增多,产生更强的抗菌性能,从而表现出协同抗菌效应。本研究基于新型纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能实验探究了纳米银复合材料与特定抗生素联合用药的最佳组合和相关机制,为今后开发新型抗菌材料提供了新思路并为相关联合用药提供参考。

【基金】 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室自主研究(重点)项目(PCRRK16007);水体污染控制与治理科技重大专项(2018ZX07109-1);上海市科学技术委员会科研计划课题资助项目(17DZ1200103,14DZ2261100);环境化学与生态毒理学国家重点实验室开放基金课题资助项目(KF2016-11);111工程资助项目;上海“超级博士后”激励计划项目(2019194);博士后创新人才支持计划资助项目(BX20190247);中国博士后科学基金资助项目(2019M661624)
【所属期刊栏目】 专论 (2020年02期)
  • 【分类号】R318.08
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