硫酸掺杂聚苯胺涂层的快速表面光热杀菌性能

首次采用硫酸掺杂聚苯胺(PANI)作为光热材料制备光热杀菌涂层,以闪光灯为光源,将其用于表面快速光热杀菌。研究了材料的吸光和光热转换性能,考察了不同照射距离对PANI涂层的影响,并进行了杀菌实验。实验结果表明,通过硫酸掺杂可提高材料对可见光的吸收和光热转化性能;过近的照射会使材料发生热熔融和脱掺杂。由杀菌实验发现,硫酸掺杂PANI杀菌涂层仅通过毫秒级的闪光照射即可实现高效杀菌。不同光照距离下,涂层的杀菌率及重复使用性有“TradeOff”关系,照射距离在3cm时,涂层同时具有高的杀菌性能和良好的重复使用性。

铁离子掺杂聚苯胺涂层的光热杀菌性能

选用聚苯胺(PANI)作为光热材料,采用三氯化铁作为掺杂剂制备铁离子掺杂PANI纳米线,通过静电吸附将铁离子掺杂PANI纳米线均匀负载于纤维素膜表面,形成了PANI杀菌涂层,采用红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究材料的结构;通过紫外可见吸收光(UV-vis)和光热升温测试研究材料的吸光和光热性能;通过热重分析仪(TG)研究材料的热稳定性,以闪光灯作光源,选大肠杆菌作为试验菌株,研究涂层的光热杀菌性能。结果表明,铁离子与PANI发生络合,铁离子掺杂PANI的吸光强度、光热转换性能、热稳定性比酸掺杂PANI明显增加,酸掺杂PANI涂层杀菌率为76%,铁离子掺杂PANI涂层杀菌率可达100%。

铜基靶向纳米粒子用于食源性致病菌的检测及灭活

该文合成具有近红外激光响应和高光热转换性能的4-巯基苯硼酸修饰的硫化铜纳米颗粒(CuS@MPBA NPs),用于食源性致病菌检测和灭活。以常见的食源性致病菌大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)为模型菌,CuS@MPBA NPs上的4-巯基苯硼酸与致病菌表面糖类物质的顺式二醇结合,吸附在致病菌表面,形成CuS@MPBA NPs和致病菌的复合物。通过离心可将复合物与剩余的CuS@MPBA NPs分离,沉淀中的复合物在激光照射下可使溶液温度升高,对细菌进行基于温度的灵敏检测,对E.coli和S.aureus的检测范围均为10 CFU/mL~107 CFU/mL。同时,在基于温度的检测过程中,细菌可以随着温度的升高被灭活,使检测和灭活同时完成,对E.coli和S.aureus的抗菌效率高达98.3%和98.7%。

复合磁性纳米粒子用于食源性致病菌特异性检测及灭活

该实验合成具有光热转换性能的万古霉素修饰的磁性氧化铁纳米粒子(Fe3O4@Van),建立一种基于化学发光的革兰氏阳性菌快速检测与光热灭活一体化平台。万古霉素的羰基和氨基可以与革兰氏阳性菌细胞壁的肽聚糖形成氢键,使Fe_(3)O_(4)@Van与细菌发生特异性结合生成复合物,通过磁分离从复杂基质中捕获和提取细菌。细菌分泌的过氧化氢酶对鲁米诺-过氧化氢化学发光体系具有抑制作用,随着溶液中细菌数量的增加,化学发光强度逐渐降低,该方法对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的检测范围为10~105CFU/mL。同时,因Fe_(3)O_(4)@Van具有出色的光热转换能力,用808 nm激光照射检测后的Fe_(3)O_(4)@Van与细菌复合物可实现细菌的高温灭活,对S.aureus的抗菌效率高达98.6%。该文基于Fe_(3)O_(4)@Van构建的新平台为准确、高效地检测和灭活致病菌提供新的思路。

基于光活性纳米材料的光杀菌技术研究进展

抗生素的出现改写了人类命运,但耐药菌的出现使得细菌感染治疗变得困难,甚至无药可用,开发新型抗感染策略势在必行。紫外线可以有效杀灭细菌,但高密度的紫外线易引发皮肤癌,使用场景有限。太阳能总光谱中可见光和近红外光的能量占比很大,但是直接照射却无法高效杀死细菌。光活性纳米材料的发展为开发可见光和红外光响应的新型抗菌剂和抗菌策略提供了新契机。依据光活性纳米材料的杀菌机制进行分类,总结了利用可见光和近红外光高效杀菌的几种常见杀菌技术,重点介绍了近5年光动力和光热杀菌及其相关技术的重要进展与应用,力求用通俗易懂的语言向大家传播光杀菌技术的原理、现状及未来发展前景,丰富生物工程相关专业的课堂教学内容,拓宽学生学术视野,提升专业素养。