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纳米载铜硅酸盐对水产病原菌的吸附、杀菌活性及其在罗非鱼上的应用效果与机理研究

胡彩虹  
【摘要】:长期使用抗生素和抗菌药物,造成诸如细菌抗药性、耐药基因转移、水产品中药物残留等不良后果,直接或间接威胁人类健康,而且由于长期滥用抗生素引起水环境污染,导致养殖环境恶化,生态平衡失调。因此,开创新的科研途径,研发安全无公害的新型抗菌材料已迫在眉睫。 采用纳米无机材料为载体,担持抗菌金属离子而制成的金属系纳米无机抗菌材料,具有稳定性好、不易使细菌产生耐药性、作用持久,使用安全等优点。层状硅酸盐材料MMT的结构、化学键、类质同像代替、层间域与层电荷、阳离子交换等本质属性决定了MMT的纳米属性。MMT纳米属性是纳米化处理与加工的基础。本课题以MMT为材料构建纳米硅酸盐(Layer silicate Nanoparticle,LSN);从水产病原菌电性、疏水性和细胞膜的特异性着手,对纳米硅酸盐进行改性以提高其对水产病原菌的吸附选择性;在此基础上,在硅酸盐纳米材料上负载具有抑菌作用的铜,构建了纳米载铜硅酸盐(Cu-loaded silicate Nanocomposite,CSN),并在以下几个方面开展研究:(1) 以LSN为对照,研究CSN的结构;CSN的吸附、杀菌活性和机理;CSN对嗜水气单胞菌粘附罗非鱼上皮细胞的阻断作用及其对嗜水气单胞菌粘附引起鱼上皮细胞膜损伤的影响;(2) 以LSN、硫酸铜和黄霉素为对照,研究CSN对罗非鱼的应用效果和机理;(3) 通过罗非鱼养殖15天不换水试验,研究CSN对养殖水体水质和菌群的影响。 主要研究结果如下: 1.CSN的平均粒径为41nm。CSN所载铜主要是以水合或复合阳离子的形式,以离子交换的方式进入硅酸盐晶格层间,还有少量铜以化学吸附的形式进入Si-O四面体和Al-O八面体的微孔中,所载铜可降低硅酸盐所带负电荷的密度,这有助于CSN与细菌间的静电吸附作用。与LSN相比,CSN的外比表面积、孔体积和孔径增大,而总比表面积、微孔比表面积、微孔体积则减小。 2.CSN的Zeta电位随pH升高(pH值2~10)而增大,当pH=4.8时,Zeta电位从负值转变为正值;LSN、嗜水气单胞菌、副溶血弧菌、荧光假单胞菌的Zeta电位随pH升高而降低。当pH=6时,材料和细菌的Zeta电位均随离子强度的增大而增大。


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