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目前,随着病原体的耐药性日益增加,公共卫生问题变得越来越严重,寻找新的抗菌材料已成为亟需解决的问题。近年来,石墨烯由于其具有较大的表面积和优异的电子俘获转移能力,在抗菌材料领域备受关注。然而,单一石墨烯材料并不能满足作为抗菌材料的使用要求,因此必须寻找复合抗菌材料来增强其抗菌活性。众所周知,银纳米粒子(Ag-NPs)和铜纳米粒子(Cu-NPs)自身具有优异的抗菌活性,但是由于纳米粒子在使用过程中很容易发生聚集,降低使用效率,如果以石墨烯(G)作为Ag-NPs和Cu-NPs的载体,可以保持纳米粒子的分散性,并增强其抗菌性能。在本文中,我们通过一种简便的快速刻蚀的方法制备了介孔石墨烯(M_pG)负载孪晶银(Ag-M_tNPs)纳米复合材料,其表现出优异的抗菌性能。通过Ag-NPs辅助氧化刻蚀工艺在石墨烯上构建了均匀的介孔结构,同时,构建了银纳米粒子的多孪晶结构,该制备过程简单易行,可大规模应用。所制备的Ag-M_tNPs尺寸分布在8-10 nm范围内,并且均匀地分散在M_pG的表面上。与传统的银/石墨烯(Ag-NPs/G)纳米复合材料相比,石墨烯中独特的介孔结构以及Ag-NPs的多重孪晶结构的协同作用显著提高了Ag~+的释放速率,从而显著的增强了孪晶银/介孔石墨烯(Ag-M_tNPs/M_pG)纳米复合材料的抗菌活性。此外,我们将此方法成功拓展到制备铜/石墨烯(Cu-NPs/G)纳米复合抗菌材料。本论文对Ag-M_tNPs/M_pG和Cu-NPs/G纳米复材料的制备、表征以及抗菌性能进行了系统的研究,如下所示:(1)Ag-M_tNPs/M_p G纳米复合材料的制备与表征:首先,通过浸渍法将Ag-NPs负载在传统的石墨烯上(Ag-NPs/G)。然后,通过Ag-NPs辅助的氧化刻蚀工艺,在初始石墨烯载体上成功制备了尺寸范围为5-10 nm的介孔。在刻蚀过程中,在介孔石墨烯上同时生成了具有孪晶结构的Ag-NPs。对上述制备的材料采用TEM、SEM、Raman和XRD等进行表征。(2)复合材料的抗菌性能研究:对不同刻蚀时间的Ag-M_tNPs/M_pG复合材料的抗菌性能进行系统研究与对比。采用纸片扩散法和菌落计数法评价了Ag-NPs/G,Ag-M_tNPs/M_p G-2h和Ag-M_tNPs/M_pG-5h对大肠杆菌的抗菌活性,结果表明Ag-M_tNPs/M_pG-2h具有比Ag-NPs/G和Ag-M_tNPs/M_p G-5h更强的抗菌性能,抗菌率可以达到100%。一方面,介孔结构有利于细菌的进入,石墨烯中的大表面积和介孔结构改善了银纳米颗粒与细菌之间的接触面积。另一方面,介孔结构有利于Ag-NPs和石墨烯之间的电荷转移相互作用,从而诱导产生更多的活性氧物质(ROS),这会导致细菌产生氧化应激而失活。较强的氧化应激和Ag-NPs的杀灭作用显着提高了Ag-M_tNPs/M_pG纳米复合材料的抗菌活性。此外,Ag-NPs的多重结构可能伴随着氧空位,不饱和配位等的产生,这可以促进活性氧(ROS)的产生和Ag~+的释放,从而引起更强大的抗菌活性。本文针对介孔石墨烯负载多孪晶银纳米粒子设计了一种新方法,该方法在生物医学领域具有潜在的应用前景。(3)Cu-NPs/G纳米复合材料的制备、表征及抗菌性能研究:通过浸渍法将Cu-NPs负载在传统的石墨烯上(Cu-NPs/G)。制备过程更简单,并且不添加任何还原剂。Cu-NPs均匀地分散在石墨烯的表面上,不发生聚集,且粒径较小。表明采用浸渍方法成功制备了Cu-NPs/G纳米复合材料。对上述制备的材料的结构采用HAADF-STEM、Raman和FTIR等进行表征,并对其抗菌性能进行了研究,结果表明该材料具有良好的抗菌活性,该方法为设计新型石墨烯基抗菌材料提供了可行的途径。