石墨烯负载Ag-M (M=Fe, Co, Ni) 二元合金纳米粒子三维多孔复合材料的构筑及其抗菌性能

基本信息
批准号:51572114
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:杨娟
学科分类:
依托单位:江苏大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周亚洲,朱佳,马双彪,钟涛,郑思辉,高帅,陈如
关键词:
石墨烯抗菌性能石墨烯基三维网络二元合金纳米粒子自主装
结项摘要

Micro-component and structure control can be an effective approach for tuning the physical and chemical properties of bimetallic nanoparticles (NPs) containing active metal such as Fe, Co, Ni, which have been extensively studied in recent years. Bimetallic Ag-M (M=Fe, Co, Ni) NPs with bioactivity are selected as the research subject here. A new kind of antibacterial material with high efficient, long term and high safety will be obtained via the constructing of 3D graphene-based porous composite with Ag-M (M=Fe, Co, Ni) bimetallic NPs embedded. Effects of experimental conditions on the micro-component and structure of the NPs, effects of surface chemical status on the porous structure of the graphene-based 3D framework and the dispersibility of NPs in the porous framework will be investigated and the regularity between the preparation parameters and micorstructure of the obtained composite will be illustrated. Interaction between the Ag-M NPs and bacteria will be studied and the influence of the interaction mode on the stability and safety of the obtained antibacterial materials will be investigated in detail and the antibacterial mechanism will be put forward. Studies here will provide the fundamental research theories for the structural design and control of the bimetallic NPs, construction and structural control of the graphene-based 3D composite with NPs embedded and the antibacterial mechanism of bimetallic Ag-M NPs. The research results will also promote the application of graphene-based 3D composite with NPs embedded in the fields of biomedicine and new energy.

针对含有活泼金属如Fe、Co、Ni等的二元合金纳米粒子制备过程中微观组成和结构调控这一难点和热点问题展开研究,选择具有生物活性的Ag-M (M=Fe, Co, Ni) 二元合金纳米粒子为研究对象,通过构筑石墨烯负载二元合金纳米粒子的三维多孔复合材料,制备得到高效、持久、安全的新型抗菌材料。探讨制备工艺条件对合金纳米粒子微观组成和结构的影响机制,分析表面化学状态对纳米粒子在石墨烯表面的分散状态和三维石墨烯孔道结构的影响机制,阐明制备工艺参数对复合材料微观结构调控的规律。研究不同结构Ag-M 二元合金纳米粒子与细菌的相互作用,探讨纳米粒子与石墨烯作用方式对其稳定性和安全性的影响,揭示其抗菌机理。通过本项目的研究,不仅为二元合金纳米粒子的结构设计及调控,石墨烯负载纳米粒子的三维复合材料构筑以及Ag-M纳米粒子抗菌机理研究提供理论基础,更为进一步拓展其在生物医学领域、甚至是能源领域的应用奠定基础。

项目摘要

选择具有生物活性的纳米Ag以及Ag-M (M=Fe, Co, Ni) 二元合金纳米粒子为研究对象,通过构筑石墨烯和石墨相氮化碳负载纳米粒子的三维多孔复合材料,制备得到高效、持久、安全的新型抗菌材料。对所得材料的微观结构进行详细表征,探讨制备工艺条件对纳米粒子微观组成和结构的影响机制,阐明制备工艺参数对复合材料微观结构调控的规律。通过详细表征所得材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌及杀菌性能,探讨材料微观结构与其抗菌性能和生物相容性的关系,揭示其抗菌机理。创新性提出通过采用具有光催化活性的石墨相氮化碳为载体,或者负载具有光催化性能的纳米粒子,实现了光催化抗菌,发现所制备的g@AgCl/PDA/g-C3N4复合材料,当pH值调至9时,材料上纳米颗粒分散最为均匀。复合材料具有更加优异的光催化抗菌性能,MIC值最低可以降至25 ppm。该材料对正常细胞HOSEpic和HUVEC毒性较低,而对卵巢癌细胞A2780和SKOV3毒性较高,所以该材料在生物领域具有很好的研究前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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