开题报告内容:
一. 课题研究背景
大量出现工业半导体纳米材料因为其独特的物理性质得到了广泛的应用,但是它们对细菌及其微环境的影响,特别是对致病菌的影响却鲜有人关注。工业半导体纳米材料包含了多种重金属,对细菌具有毒性,对细菌的微环境有影响。虽然一些半导体纳米材料是低毒性的,释放到水体中的量不足以杀灭微生物。但是,其中包含的重金属污染物可能在环境中对微生物产生了自然选择作用,过去就有报道称重金属产生的环境压力筛选出了耐药菌或者维持了耐药菌的种群优势。这是因为,在环境细菌中, 细菌对重金属的耐受和抗生素的耐受在基因上有关联性,对重金属耐受的细菌可能也会对抗生素耐受,反之亦然。而半导体纳米材料可以看作是一种特殊的重金属化合物,它具有粒径小,比表面积大,水溶性和稳定性好的优势。因此,类似于重金属,半导体量子点也可能会成为细菌的环境压力,这种环境压力强弱可能因为其化学组成或者生物稳定性的不同而有差异。因此,有必要研究暴露于半导体量子点后,致病菌的药物敏感性的变化。
近年来,三元量子点CuInS2(CIS)由于其独特的光学特性因此受到了广泛的关注,它具有潜在的应用价值。其可以用光伏材料,也可以用于生物标记。这些材料使用之后,一旦容器或者装置废弃,这些材料很容易降解并扩散到环境中。研究发现,在酸性和碱性条件下(pH = 2或12),最初单分散的水溶性的CdSe量子点很容易絮凝,但是同时很快(lt; 1=''gt;)释放出大量含Cd和Se元素的物质。他们还发现,对于细菌而言,这种破坏后的纳米材料比破坏前具有更大的影响。总之,量子点破坏后会释放大量有毒的重金属元素,产生环境污染,对细菌具有毒性。因此,有必要使用破环后的量子点研究其对致病菌的影响。
有实验首次发现CdSe量子点可以诱导铜绿假单胞菌PAO1耐药基因的表达,增加了细菌的最小抑菌浓度50~100 %。该实验也启发我们使用毒性更小的CIS研究其对致病菌金黄色葡萄球菌的影响。金黄色葡萄球菌是一种重要病原菌,是最常见的感染致病菌,可引起多种严重感染,比较难治愈,被称为a well-armed virulent pathogen 。特别是其中的耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)更为棘手,它对beta;-内酰胺类和头孢类抗生素均耐药,它可以通过改变抗生素作用靶位,产生修饰酶,降低膜通透性等不同机制,对氨基糖苷类、大环内酯类、磺胺类、四环素类、氟喹喏酮类、利福平均产生不同程度的耐药,唯对万古霉素敏感,被称为超级细菌。27
因此,为了研究量子点对细菌产生的环境压力与细菌抗生素敏感性变化的内在联系,本实验采用CuInS2量子点和其酸破坏产物研究其对金黄色葡萄球菌(CMCC 26003和 ATCC 25923)对14种抗生素药物敏感性的影响。这14种抗生素是根据临床和实验室研究规范(CLSI)选择的,分别是红霉素、克拉霉素、苯唑西林、青霉素、复方新诺明、四环素、氯霉素、呋喃妥因、诺氟沙星、米诺环素、利福平、环丙沙星和头孢西丁。金黄色葡萄球菌(CMCC 26003)对青霉素和头孢西丁耐受,是MRSA;金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)对青霉素和头孢西丁敏感,是甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌(MSSA)。实验中,还考察了CuInS2量子点浓度和量子点暴露时间长短对金葡菌抗生素敏感性的影响。
二.课题实验设计
1.合成量子点的原料
AgI(99%), InI3(99.999%),双(三甲硅基)硫醚([(Me3Si)2S],98%),巯基乙酸(TGA)和三正辛基膦(TOP,90%)从 Alfa Aesar(UK)购入。油胺(OLA,8090%)从Acros Organics(USA)购入。
2. 量子点酸破坏方法
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