摘要：

为控制有害微生物的生长繁殖,避免细菌的传播和感染,研发高效无毒且效力持久的抗菌剂是一项与人类健康生活息息相关的重要课题.目前无机抗菌剂的研究多以重金属和半导体化合物为主,部分材料的抗菌机理不明,并且氢氧化物固体材料的抗菌性研究还是空白.针对以上问题,本论文研究了纳米Mg(OH)2的抗菌性能及抗菌机理,并加以应用. 首先考察了悬浊液中纳米Mg(OH)2对大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,吩嗪伯克氏菌的抗菌性能,结果表明在纳米Mg(OH)2的作用下,细菌存活率随着时间的增长而降低,且细菌死亡不可修复;与其它纳米材料包括CuO,NiO以及粘土的抗菌效率相比,对革兰氏阳性菌,纳米Mg(OH)2的抗菌效率低于CuO,而对革兰氏阴性菌,与CuO类似,高于NiO,展示了纳米Mg(OH)2作为抗菌剂的良好应用前景.另外,实验建立了多次顶空抽提气相色谱技术(MHE-GC)对微生物生长情况进行检测,绘制了大肠杆菌生长曲线,避免了原顶空法实验工作量和误差较大的问题.与比浊法相比,MHE-GC法可以早1.2 h检测出大肠杆菌的生长速率,具有更高的灵敏度;其对大肠杆菌数目的检测结果与平板菌落计数法结果一致,表明MHE-GC法具有较高的精确度. 其次,以大肠杆菌为测试对象,对纳米Mg(OH)2的抗菌机理进行了讨论.实验结果表明Mg(OH)2纳米颗粒悬浊液中的OH和Mg2+对大肠杆菌的生长并无杀灭作用,但pH---10的碱性溶液对大肠杆菌的繁殖有一定的抑制作用;其杀菌过程在黑暗中也可进行,表明纳米Mg(OH)2杀菌并不依赖于光源.提出胞吞一离解机理,即Mg(OH)2纳米颗粒由胞吞作用进入细胞内部,在细胞体内的水性环境中释放大量OH-,破坏了细胞体内正常的中性环境,引起核酸和蛋白质的化学变性,从而导致细菌死亡.实验结果证实阻碍或促进细胞对Mg(OH)2的胞吞作用,比如选用微米级Mg(OH)2颗粒,加入能量抑制剂,引入长时间的紫外光照等,都严重影响了杀菌过程的进行. 最后,将纳米Mg(OH)2的抗菌性加以应用,制备了抗菌纸和PVDF/Mg(OH)2共混膜.采用湿部添加法制备了纳米Mg(OH)2抗菌纸,对纸张样品中Mg(OH)2的留着率和纸张抗菌性能进行考察,结果表明纳米Mg(OH)2的留着率高于75%,可以满足实际应用的要求;在实验操作条件下,添加3 wt%Mg(OH)2纳米颗粒的纸张样品对大肠杆菌在18 h内可以达到100%的杀菌率,具有良好的应用前景.采用相转化法制备了PVDF/Mg(OH)2共混膜,实验测定了共混膜的组成结构,机械稳定性,牛血清白蛋白(BSA)吸附量等,并考察了Mg(OH)2纳米颗粒对膜孔结构和渗透性能的影响.结果表明Mg(OH)2纳米颗粒的添加,改变了PVDF/Mg(OH)2共混膜的孔结构和亲水性,当PEG浓度为5wt%时,共混膜处理含菌溶液的滤饼阻力与PVDF原膜相比下降为原来的1/5,显著提高了膜的抗生物污染性.

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