AgO纳米颗粒对水中常见细菌的灭活作用机理研究

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AgO纳米颗粒具有高效杀菌、广谱抑菌、无毒性等优点,在水处理中具有广阔的应用前景。然而,AgO纳米颗粒对细菌的杀灭作用机理不清楚,使得AgO在水净化处理方面的应用和推广受到限制。针对这一实际问题,本文利用化学氧化法制备了AgO纳米颗粒,以典型革兰氏阳性金黄色葡葡球菌和革兰氏阴性大肠杆菌为研究对象,采用不同浓度的AgO杀菌剂分别对PBS缓冲液和去离子水中金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行处埋,并用平板计数技术、XRD、XPS、活性氧试剂盒、PI染色、K+泄漏、DNA和蛋白质泄露、电子显微技术等研究AgO钠密颗粒的杀菌能力、杀灭细菌后的化学组成变化、细菌对AgO处理后的细胞回应以及AgO纳米颗粒的二次杀菌效果。  结果表明:化学氧化法制备的AgO纳米颗粒呈近四方体形状,粒径分布为30-16nm。AgO纳米颗粒对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性大肠杆菌均具有强的杀菌活性:AgO纳米颗粒浓度为20mg/L、在PBS缓冲液中与细菌作用25min时,初始菌悬液浓度为1.38×108CFU/mL的金黄色葡萄球菌和初始菌悬液浓度为3.5×107CFU/mL的大肠杆菌分别有99.88%和98.77%被杀灭;当AgO纳米颗粒浓度增加至5000nig/L时,两种细菌被全部杀灭。PBS增强了AgO纳米颗粒的杀菌效果,但导致部分AgO还原成Ag3PO4。AgO纳米颗粒对金黄色葡萄球菌具有完全的二次杀菌能力,对大肠杆菌具备二次杀菌能力但是不能完全杀灭大肠杆菌。AgO纳米颗粒二次处理金黄色葡萄球菌和大肠杆菌后收集到的物质为AgO、Ag3PO4在AgO纳米颗粒对金黄色葡葡球菌和大肠杆菌进行处理的过程中,AgO纳米颗粒、溶出的银离子首先与细胞壁和细胞膜发生反应,使得细菌细胞膜的酶失活,损伤细胞的呼吸系统,引起活性氧含量明显减少;同时细菌细胞壁、细胞膜受到损伤,导致细菌细胞膜透过性改变,膜结构变形,使AgO纳米颗粒和银离子通过损伤的细胞膜进入细胞内部,使细菌DNA凝聚,DNA失去复制能力,并与细胞内敏感物质进一步反应,使得细胞膜的损伤加剧,导致细胞膜内物质如K+、DNA、蛋自质发生泄漏,并且AgO纳米颗粒浓度越大,泄漏量越大,最终引超细胞死亡。
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