原位法纳米银海藻纤维的制备及其抗菌机理和细胞毒性作用机制研究

The development of differential alginate fiber based on the theory study of alginate fiber and blending with nanotechnology is of importance to enlarge its application field and elevate application value. Silver nanoparticles (AgNPs) are highly effective against bacteria, however, AgNPs tend to aggregate easily, the modifiers of AgNPs are easily produce foam, all these seriously affect the spinning of alginate fiber with AgNPs. Therefore, this program presents a new method of preparing alginate fiber with Ag NPs via in situ method. Firstly, study on the preparation of sodium alginate-AgNPs, the stabile mechanism and interaction of sodium alginate and AgNPs will be elaborate; Then, alginate fiber with Ag NPs will be further prepared via in situ method, Characterization of AgNPs size and distribution in the fibers, Analysis of effect of AgNPs on the structure and properties of fiber, establishing the relationship between structure and properties of the fiber. Study on the antibacterial properties of the prepared fibers and investigation on its antibacterial mechanism via migration behavior of AgNPs in the application process and the effect on the bacterial cell wall, cell membrane, DNA, proteins, et al.. In vitro cytotoxicity evaluation explores possible cell toxicity mechanism. All these research is of great theoretical significance to speeding up the development of alginate fiber with Ag NPs and its later applied.

海藻纤维是一种海洋再生纤维，以海藻纤维为基础进行理论研究，融合纳米技术，开发差别化海藻纤维，对扩展海藻纤维的应用范围，提高其应用价值具有重要意义。为克服直接添加纳米银法中纳米银需要表面改性、改性剂易发泡严重影响纺丝，添加过程难避免纳米银聚集堵塞喷丝孔等弊端，本课题提出一种原位法制备纳米银海藻纤维的新方法。拟通过海藻酸钠基纳米银的合成研究，阐述海藻酸钠在纳米银合成过程中的作用和稳定机理；进而原位法制备纳米银海藻纤维，表征纳米银在纤维中的粒径、分布状况及稳定性，分析纳米银对纤维结构和性能的影响，建立纤维结构与性能的关系；系统研究纳米银海藻纤维的抗菌性能,纳米银在应用过程中的迁移行为，纤维对细菌的细胞壁、细胞膜、DNA、蛋白质等的影响，深入探讨其抗菌机理。通过体外细胞毒性评价，初步探讨其对细胞的毒性作用机制。这些问题的研究对加快开发纳米银海藻纤维及其后期应用具有重要理论指导意义。

海藻纤维是一种海洋再生纤维，以海藻纤维为基础进行理论研究，融合纳米技术，开发差别化海藻纤维，对扩展海藻纤维的应用范围，提高其应用价值具有重要意义。为克服直接添加纳米银法中纳米银需要表面改性、改性剂易发泡严重影响纺丝，添加过程难避免纳米银聚集堵塞喷丝孔等弊端，本课题提出一种原位法制备纳米银海藻纤维的新方法。通过海藻酸钠基纳米银的合成研究，合成了海藻酸钠基AgNPs，确定了海藻酸钠基AgNPs的最佳合成条件，得出了海藻酸钠大分子对AgNPs的作用及稳定机理，合成的AgNPs具有优良的稳定性，海藻酸钠大分子链的羟基和羧基在AgNPs的合成过程中起到重要作用，既可以做还原剂，也是稳定剂。进一步通过原位法制备了纳米银海藻纤维，并通过SEM、TEM、XRD、XPS等方法进行了表征。纳米银在纤维中分散较均匀，粒径大约20nm。通过抗菌性能研究，包括抗菌性定性测试（抑菌圈法），定量测试：抗菌率测试和循环抗菌性、对菌体细胞生长曲线的影响，对菌体细胞微结构的影响等，探讨了纳米银海藻纤维的抗菌机理。制备的纳米银海藻纤维具有良好的抗菌性能和循环抗菌耐久性，纤维可抑制了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌两种菌体的分裂繁殖，使两种细菌生长受阻，纤维处理后菌体细胞壁、细胞膜变得模糊，很多菌体细胞已裂解，最终导致细菌死亡。选用HELA (宫颈癌)细胞作为受试细胞，通过体外细胞毒性评价，研究了纳米银海藻纤维的体外细胞毒性。用CCK-8试剂盒和流式细胞计检测细胞的增殖和凋亡情况。结果表明纳米银海藻纤维，特别是纳米银含量较高的纤维，处理时间较长时对HELA细胞具有高的致死率。这些问题的研究对纳米银海藻纤维制备和后期应用具有重要的理论指导意义。. 另外，在海藻酸钠纳米银的研究基础上对海藻酸钠纳米金，银金双金属纳米粒子的制备和应用和进行了初步研究，制备了海藻酸钠-纳米金，银金双金属纳米粒子，用于催化还原4-NP和双氧水检测。. 研究成果发表SCI论文5篇，申请发明专利3项，其中2项已授权。培养博士研究生1人，硕士研究生2人。