白芨提取物生物合成纳米银及其生物活性研究

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植物还原法是现今生物法制备纳米银颗粒的重要手段之一,是目前受到广泛认同的绿色合成方法。白芨(Bletilla striata)为兰科(Orchidaceae)白芨属(Bletilla)的多年生草本植物,主要分布在我国秦岭、淮河以南大部分地区,主要用于治疗肺伤咳血、衄血、金疮出血、痈疽肿毒、溃疡疼痛等症状,作为还原剂和保护剂制备纳米银的研究至今未见报道。纳米银作为一种新型的高效杀菌剂,具有安全性高、稳定性好、广谱杀菌性和不易产生耐药性等优点,被广泛应用于多个领域,尤其是生物医学领域。为了进一步开发白芨的药用价值,本文使用白芨提取物作为还原剂和保护剂绿色还原制备纳米银颗粒,并对所制备纳米银颗粒的性能进行研究。主要研究内容如下:(1)利用超声波水提法制备白芨提取液,将其作为还原剂和保护剂制备纳米银(BS-AgNPs)。研究白芨提取物用量、硝酸银浓度、反应时间和反应温度等制备条件对BS-AgNPs产量的影响,通过单因素法和响应曲面法优化BS-AgNPs制备条件,确定BS-AgNPs最佳制备条件:白芨提取液用量28.6 mL,硝酸银浓度3.9 mmol/L,反应时间2.1 h,反应温度87℃(总体系为50 mL)。制备得到的BS-AgNPs溶液为金黄色,在431 nm处一个明显的纳米银特征吸收峰。BS-AgNPs颗粒的粒径范围在45.71~121.89 nm之间,平均粒径81.7 nm,粒径呈现正态分布,分散较好。扫描电子显微镜(SEM)图像显示BS-AgNPs为近球形颗粒。(2)BS-AgNPs对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均有优异的抑菌能力,对枯草芽孢杆菌的抑菌性能最强。BS-AgNPs对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的最小抑菌浓度(MIC)分别为0.90μg/mL、3.59μg/mL和0.45μg/mL,最小杀菌浓度(MBC)为3.59μg/mL、14.38μg/mL和1.80μg/mL。并以MIC和MBC为参考设置浓度,进行抑菌动力学实验,结果表明,BS-AgNPs确实能够有效的抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的生长。以相同浓度的BS-AgNPs、硝酸银和氨苄西林(Amp)对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌进行抑菌圈实验,结果表明,BS-AgNPs对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有优于Amp的抑菌性能。(3)BS-AgNPs对DPPH和ABTS自由基均有的一定清除能力,当BS-AgNPs浓度为0.35 mg/mL时,对DPPH自由基清除率达到69.32%;当BS-AgNPs浓度为40 mg/L时,对ABTS自由基的清除率达到了91.31%。同时测定了BS-AgNPs的总抗氧化能力,当BS-AgNPs浓度达到0.5 mg/mL时,BS-AgNPs的最大总抗氧化能力大约为同浓度下纯抗氧化剂抗坏血酸(Vc)的21.60%。结果表明,BS-AgNPs在低浓度下也能有效的清除DPPH自由基和ABTS自由基,其中对ABTS自由基的清除能力更强。(4)以聚乙烯醇(PVA)和BS-AgNPs为原料,冷冻-解冻法制备BS-AgNPs水凝胶敷料。相关实验证明,BS-AgNPs水凝胶具有如下优点:(1)透光性较好,便于观察创面的愈合情况;(2)吸水率达到91.5%,能够有效地维持创面潮湿的环境,促进创面愈合;(3)对革兰阳性菌和革兰阴性菌的生长均有显著的抑菌作用。
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