论文总字数：23420字

摘 要

氧化石墨烯是一种特殊的纳米材料。是将石墨烯经过化学修饰后的一种衍生物，具有多种含氧官能团，比如羟基、羧基以及环氧基等官能团。这些含氧官能团能够使它以单层薄片的形式稳定地分散在水中。而其单层碳原子骨架，使氧化石墨烯具有很大的比表面积，这些结构赋予了氧化石墨烯非常特殊的理化性质。比如氧化石墨烯拥有非常良好的水溶性和抑菌效果。而在近些年来，关于氧化石墨烯的研究和报道越来越多，其良好的应用潜力也慢慢突显出来。大量的研究表明，氧化石墨烯在药物运输、细胞成像、细菌检测、基因转染以及抗菌等方面都有巨大的应用前景。

虽然围绕着氧化石墨烯，涌现了大量的研究，但关于其是否具有抑菌活性和抗菌的机制也存在着相当大的争议。有研究认为氧化石墨烯对细菌和真菌的都有着很高效的抗菌活性，认为其和细菌的细胞膜、DNA以及蛋白质等发生作用，从而启动一系列作用来导致细菌的死亡。而有的研究者则认为，氧化石墨烯的抗菌能力很弱或者没有抗菌能力，甚至有的报道还认为氧化石墨烯促进了细胞膜的形成和细菌的增殖。铜绿假单胞菌是革兰氏阴性致病菌，针对氧化石墨烯是否抗菌的争议，我们以铜绿假单胞菌为对象，对氧化石墨烯的抗菌效果进行了研究，同时对其抗菌的机制进行了探索。希望能够比较深入的了解其抗菌的机理，为氧化石墨烯在生物学和医学上的应用做出一些基础的准备工作。

关键词：氧化石墨烯，铜绿假单胞菌，抗菌作用

Abstract

Graphene oxide is a unique nanomaterial, a derivative chemically modified by graphene with various oxygen-containing functional groups, such as hydroxyl, carboxyl and epoxy groups. These groups enable it to disperse steadily in water in the form of a single layer sheet. And the single layer carbon atom skeleton constructs a large specific surface area for graphene oxide, which gives it unique physicochemical properties, for instance, fairly good water-solubility and bacteriostatic effect. In recent years, the applying potential of graphene oxide has been prominent gradually due to increasing studies and reports. Plenty of research shows that there are great applying prospects of graphene oxide in drug transportation, cell imaging, bacterial detection, gene transfection and antibacterial.

Although a lot of research revolving around graphene oxide has sprung up, whether it possesses bacteriostatic activity and antibacterial mechanism existing to considerable disputes as well. Some scholars consider that graphene oxide possesses highly effective antibacterial activity against both bacteria and fungus, and believe that it reacts with bacterial cell membrane, DNA and proteins, etc. thus priming a series of effects leading to bacterial death, while some researchers suggest that graphene oxide possesses weak or no antibacterial activity, and some even report that graphene oxide promotes cell membrane formation and bacterial proliferation. In terms of the controversy of whether graphene oxide is antibacterial, we did research on antibacterial effect of graphene oxide and made a study of its antibacterial mechanism taking pseudomonas aeruginosa as the research object. It is hoped that the antibacterial mechanism of graphene oxide can be in-depth understood, so as to make some basic preparations for its application in medicine and biology.

KEY WORDS: Graphene Oxide（GO）, Pseudomonas Aeruginosa, bactericidal effect,

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 氧化石墨烯简介 1

1.2.1 石墨烯及氧化石墨烯的性质 1

1.2.2 氧化石墨烯的制备 3

1.2.3 氧化石墨烯的抑菌机制 3

1.3 铜绿假单胞菌简介 4

1.4 选题意义 5

第二章 氧化石墨烯抗菌活性研究实验 6

2.1 实验材料和仪器 6

2.1.1 实验菌种 6

2.1.2 实验试剂和溶液 6

2.1.3 溶液和试剂配制 6

2.1.4 仪器 7

2.2 实验方法 8

2.2.1 菌株PA14和GFP-PA14的复苏与保存。 8

2.2.2 琼脂扩散实验 8

2.2.3 氧化石墨烯的即时杀菌实验 9

2.2.4 铜绿假单胞菌的蛋白泄露实验 10

2.2.5 氧化石墨烯对铜绿假单胞菌代谢活性的影响分析实验 11

第三章 实验结果与讨论 13

3.1 菌种的复苏与保存 13

3.2 琼脂扩散实验 13

3.3 即时杀菌实验 14

3.4 细菌蛋白泄露实验 15

3.5 氧化石墨烯对细菌的代谢影响分析 16

3.6 小结 17

第四章 总结与展望 18

参考文献 19

致 谢 21

绪论

引言

在我们的生存环境中，存在着很多肉眼不可见的微生物^[1]，它们和我们的生活息息相关。微生物的种类多种多样，包括细菌、蓝细菌、真菌、支原体、衣原体以及谈之让人色变的病毒等等。但是实际上，这些微生物大部分都不具备致病能力，和人类的传染病没有关系，反而对人类的生活有所帮助。他们作为食物链中的一环，充当自然界的分解者，维持环境的化学能量平衡，分解毒害物质。与人类的健康、医药制备等方面关系密切。但是，这些微生物中也有一小部分是致病菌，会引起人类疾病爆发。我们根据它们致病的环境，将他们分为致病菌和条件致病菌。

自从人们对微生物的研究逐渐深入之后，出现了很多对付致病微生物的方法，人们利用物理或者化学方式对细菌进行杀灭或者阻碍其繁殖，来防止病原微生物对人类的损害。尤其是在以青霉素为代表的一大批抗生素被发现以来，抗生素在临床医疗中发挥出了巨大的作用^[2]。再加上生物制药工艺的发展，使各类抗生素可以大量制备，从而应用于临床医疗当中，致病菌得到了有效的遏制。但是在近二十多以来，抗生素的大量使用使得病原微生物对抗生素产生了很强的抗药性。不断涌现出新型的耐药菌，甚至出现了“超级细菌^[3]”。这些新型的耐药菌的出现使得抗生素治疗的效果不停下降，甚至完全失去治疗效果。疗效的下降使临床要加大抗生素的用量，从而加速了耐药菌的形成。而滥用的抗生素还对食品和饮用水造成了污染，带来了食品安全和生命健康方面的问题。

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