cu-%272%2b--zno%2fcp-蒙脱石及其杀菌机理的研究

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1、中文摘要浙江大学博士后研究报告饲用抗生素的大量使用及环境污染的同益加重，最突出的问题之一是各种病原耐药菌的产生。这些耐药菌已对人的身体健康、生存环境造成了危害，甚至还威胁到整个人类的生命安全。为了减少抗生素的使用，消除耐药菌所带来的危害，研制和开发新的无公害的抗生素替代品已迫在眉睫。本研究以蒙脱石(MMT)、硫酸锌、硫酸铜、氯化十六烷基吡啶(cP)等为主要原料，研制无机／有机复合抗菌材料——cu”-ZnO／CP．MMT。在MMT的悬浮液中，Zn2+按MMT离子交换容量(CEC)的摩尔比0．75倍量加入，经碱沉淀和煅烧，然后在ZnO／M

2、MT的悬浮液中，cu2+和CP分别按蒙脱石CEC的O．75倍和0．4倍的量加入，可得到Cu2+、ZnO和cP含量(重量百分比)分别为3．04％、3．71％和6．62％的抗菌材料。Cu2+-ZnO／CP．MMT晶体结构和表面特性表征结果表明：在MMT基质上承载cu2+、ZnO和cP后，(1)MMT的层间距和iL径增大；(2)CEC、比表面积、微孔比表面积和微孔体积缩小；(3)外表面积和孔体积增大；(4)总电荷密度、层间电荷和端面电荷的绝对值下降；(5)Zeta电位发生反转，由负变为正；(6)随着介质pH值增加，材料Zeta电位下降；(7

3、)介质离子强度对材料Zeta电位的影响相对较小。提示：与MMT相比，Cu2+-ZnO／CP．MMT离子交换吸附能力减弱，而静电吸附和范德华力吸附能力增强，这有助于Cu2+-ZnO／CP—MMT对细菌的选择性吸附。以大肠柯菌ATCC25922为试验菌株，比较研究了MMT、ZnO／MMT、Cu．ZnO／MMT和Cu．ZnO／CP—MMT吸附细菌的能力与机理。结果表明：(1)所试材料与细菌作用1．5h后可达到吸附平衡；(2)吸附率大小顺序为Cu2+．ZnO／CP．MMT>Cu．zno／MMT>ZnO／MMT>MMT；(3)大肠杆菌在所试材料

4、上的吸附等温线均能较好的符合Freundlish和Langmuir等温线方程，但与BET等温式的吻合性相对较差；介质pH值、离子强度和吸附温度对MMT基矿物材料吸附细菌的能力有不同程度的影响；(4)MMT基矿物材料吸附细菌是一个吸热过程，在所试温度范围内，是热力学自发过程；(5)扫描电镜和原子显微镜观察显示，大中文摘要渐江大学博士后研究报告肠柯菌在Cu”一ZnO／CP．MMT材料表面有很好的吸附作用。提示：Cu2+．ZnO／CP．MMT吸附细菌的能力之所以强，可能是源于表面张力、表面粗糙度、范德华力、静电作用、疏水作用等共同作用的结果

5、。以大肠杆菌ATCC25922和鼠伤寒沙门氏菌ACTT14028为试验菌株，比较研究Cu2+-ZnO／CP．MMT的抗菌活性。结果表明：(1)Cu2+_ZnO／CP．MMT具有较高的抗菌活性，其对大肠卡T菌的最小抑菌浓度和最小杀菌浓度分别为31I．tg／mL和62．5I_tg／mL，对鼠伤寒沙门氏菌的分别为16p．g／mL和62．5“g／mL；(2)Cu2+_ZnO／CP-MMT对所试菌均产生抗生素后效应和持续抑菌效应：(3)125“g／mL浓度的Cu2+．ZnO／CP—MMT能在12h内杀灭大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌，而250pg／m

6、L浓度时能在6h内杀灭大肠杆菌，4h内杀灭鼠伤寒沙门氏菌。以大肠杆菌A1℃c25922和鼠伤寒沙门氏菌ACTTl4028为试验菌株，研究了Cu2+．ZnO／CP．MMT的杀菌机理。结果表明：(1)Cu2+-ZnO／CP．MMT可引起细菌细胞形态发生改变，细胞膜遭到破坏，胞内容物外溢，菌液中K+浓度和相关胞内酶活性升高；(2)Cu2+-ZnO／CP．MMT对细菌呼吸代谢系统产生影响，能抑制细菌三羧酸循环途径，进而影响细菌的能量代谢；(3)光对Cu2+-ZnO／CP．MMT的抑菌活性未产生显著影响：(4)在所试验的范围内，未见细菌对Cu2

7、+-ZnO／CP—MMT产生耐药性。综上所述，Cu2+-ZnO／CP．MMT的杀菌机理是：细菌首先与Cu2+-ZnO／CP．MMT材料发生吸附效应，然后，使细菌细胞膜疏水性改变和镶嵌蛋白变性，细菌形态发生改变，细菌细胞膜损伤，杀菌元素进入胞内，抑制细菌的呼吸系统和三羧酸代谢系统，进而使细胞萎缩和胞内物外泄，细菌死亡。关键词：蒙脱石．cu2+，ZnO；氯化十六烷基吡啶：抗菌材料；晶体结构；表面特性；杀菌活性；杀菌机理：大肠卡T菌；沙门氏菌ABSTRACT浙江大学博士后研究工作报告Oneofthebadresultsfromoveruse

8、ofantibioticsinanimalandthepollutionoftheenvironmenthasbeentherapidevolutionofpathogenicbacteriathatareresista