【摘 要】
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新冠肺炎疫情全面爆发,对预防病菌、病毒等微生物引起环境健康问题的研究迫在眉睫。相比于抗生素,光动力抗菌的无机纳米材料具有广谱抗菌能力,同时能很好的避免细菌和病毒的耐药性。然而目前这类材料难以兼顾生物活性与抗菌性,不利于生物体内使用;第二其光吸收范围窄以及光生载流子分离效率低,影响了抗菌能力。因此,开发设计具有生物相容性的智能型光抗菌材料及高效光动力抗菌材料将具有重要的研究意义和应用价值。可控的外加
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新冠肺炎疫情全面爆发,对预防病菌、病毒等微生物引起环境健康问题的研究迫在眉睫。相比于抗生素,光动力抗菌的无机纳米材料具有广谱抗菌能力,同时能很好的避免细菌和病毒的耐药性。然而目前这类材料难以兼顾生物活性与抗菌性,不利于生物体内使用;第二其光吸收范围窄以及光生载流子分离效率低,影响了抗菌能力。因此,开发设计具有生物相容性的智能型光抗菌材料及高效光动力抗菌材料将具有重要的研究意义和应用价值。可控的外加电刺激既能有效杀菌也能提高细胞活性,为实现智能光动力抗菌材料提供了全新的思路。为此,我们设计合成了具有良好生物相容性和光电响应能力的Bi OCl纳米片,利用其各向异性层状结构产生的优异光电响应能力,研究了其光控表面电势作用下的抗菌能力及生物活性,并探索了其在智能促进生物组织修复中的应用;另外一方面,针对Bi OCl光响应范围窄、载流子分离效率低的不足,我们从氧空位、异质结和晶格匹配的协同角度,设计Bi2Mo O6/Bi/OV-Bi OCl三元复合纳米生物抗菌材料,研究了其光动力抗菌能力及生物活性。主要研究结果如下:利用生物活性分子甘露醇作为溶剂,我们得到具有良好分散性、亲水性,宽度为约为100 nm,厚度约为30nm的Bi OCl纳米片。KPFM、表面光电压和光电流测试表明,甘露醇修饰的Bi OCl纳米片表现出良好的、可重复的光电响应能力。体外实验表明,在光照条件下,甘露醇修饰的Bi OCl纳米片具有较高的表面电势（约82mv）可以在30min内杀死几乎所有大肠杆菌和金黄色葡萄球杆菌;而黑暗条件下Bi OCl纳米片具有相对较低表面电势（约28mv）,此时其表现出较高的生物活性,能促进BMSCs细胞的增殖。体内研究表明,采用智能型光抗菌材料能显著促进缺损感染的皮肤组织的再生。我们利用通过两步溶剂热法,成功构建了Bi2Mo O6/Bi/OV-Bi OCl的Z型异质结结构。通过VASP计算表明Bi2Mo O6与OV-Bi OCl具有合适的能带匹配,而实验表明Bi2Mo O6/Bi/OV-Bi OCl三元异质结可实了现从紫外光到近红外光的全光谱的吸收。光电化学测试表明,相比于Bi OCl纳米片,三元复合抗菌材料表现出更为优异的光生载流子分离能力。在可见光照射下,Bi2Mo O6/Bi/OV-Bi OCl表现出良好的光动力抗菌能力,能够在30min内将大肠杆菌和金黄色葡萄球杆菌几乎全部杀灭。而CCK-8和细胞死活实验则证实,表现出良好的生物相容性。
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