当前,由抗生素引发的细菌耐药性的问题已经引起了人们的广泛关注,开发出具有高效抗菌作用且能有效避免细菌抗性的新型抗菌剂成为了研究热点。纳米酶作为一种新型人工酶,因其具有类过氧化物酶和类氧化酶等类酶活性,对活性氧(ROS)的产生起着至关重要的作用。因此,纳米酶在ROS介导的抗菌领域具有广阔的应用前景。但ROS的高活性和扩散距离有限,使得所产生的ROS难以有效作用于细菌,从而影响了纳米酶的抗菌活性。目前,利用光催化技术改善纳米酶抑菌活性,制备具有光响应的纳米酶是光催化抑菌Liquid biomarker领域的研究前沿。石墨氮化碳(g-C_3N_4)因其优越的物理化学特性和生物相容性被广泛应用于光催化领域。但g-C_3N_4较小的比表面积,较低的可见光利用率、较差的导电性以及电子-空穴对的快速重组等缺点限制了其在光催化抗菌方面的应用。因此本论文以制备具有优异光催化性能、高酶活性、高效抗菌性能和良好的生物相容性的g-C_3N_4基纳米酶为主线,通过对其改性前后形貌特征、催化性能及抗菌性能变化的研究,对其光催化抗菌机理进行探讨,并CB-839为其在抗菌领域的进一步应用打下基础。本论文的具体研究内容如下:1、Cu-CDs-g-C_3N_4的光催化抗菌性能研究通过煅烧法将Cu-CDs与g-C_3N_4进行掺杂合成了Cu-CDs-g-C_3N_4复合纳米酶。该纳米酶的能量带隙较Cu-CDs和g-C_3N_4明显降低,从而加速了光声载流子的分离效率,所以Cu-CDs-g-C_3N_4具有优异的可见光响应特性。酶活性测定实验表明Cu-CDs-g-C_3N_4在可见光的照射下能催化H_2O_2产生更多的ROS。体外抗菌实验表明,在可见光的照射下,Cu-CDs-g-C_3N_4对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)表现出优异的广谱抗菌作用,其抗菌率可达99.9%。最后,依据ROS测定及细菌形态完整性的观察等试验结果,发现羟基自由基能够破坏细菌细胞完整性从而发挥抑菌作用。2、光-声增强g-C_3N_4-Cu-TCPP的过氧化物酶样活性的抗菌性能研究虽然光动力疗法已在抗菌方面已经取得了很大的进展,但因可见光的穿透深度有限,所以单一可见光激发的光动力疗法发挥的抗菌作用十分有限。而声动力疗法则能很好的弥补这个缺陷。因此,本研究以声敏剂中-四-(4-羧基苯基)卟吩(TCPP)和g-C_3N_4为原料,Cu为界面连接剂,采用共组装的方法合成了具有高效光声催化活性的g-C_3N_4基复合纳米酶(g-C_3N_4-Cu-TCPP)。酶活性测定实验表明光声能够增强g-C_3N_4-Cu-TCPP的类过氧化物酶活性,增加ROS的产生,从而对革兰氏阴性菌(E.coli和耐氨苄西林大肠杆菌(AREC))和革兰氏阳性菌(S.aureus和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA))产生较强的抑菌作用,抑菌效率可达99.9%。体外抑菌实验结果表明,g-C_3N_4-Cu-TCPP通过破坏细胞完整性和产生ROS发挥协同抑菌作用。另一个可能的原因是在光声增强引起的电荷转移下产生了大量的空穴(h~+)和电子(e~-),这对g-C_3N_4-Cu-TCPPP的抗菌能力做出了很大的贡献。3、具有氧空位的Ce O_2-g-C_3N_4抗菌性能研究相较于可见光来说,近红外光因具有更强的组织穿透性和热效应而能发挥更强的抗菌作用。本研究合成了一种具有近红外光响应特性的Ce O_2-g-C_3N_4复合纳米酶。通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手MDV3100段确认了纳米酶的形貌特征和化学结构。通过酶活测定实验发现,与Ce O_2和g-C_3N_4相比,复合纳米酶表现出更优异的类过氧化物酶活性,且其类过氧化物酶活性具有近红外光依赖特性。基于近红外光对Ce O_2-g-C_3N_4类过氧化物酶活性的激活作用,使用平板计数法对Ce O_2-g-C_3N_4的抗菌性能进行了研究。在红外光照10 min后,Ce O_2-g-C_3N_4对E.coli和S.aureus,甚至于对两种耐药菌(AREC和MRSA)的抗菌率可达到99.9%。此外,通过测定细胞内ROS的产生情况及SEM观察细菌形态的实验进行了抗菌机理的验证,发现Ce O_2-g-C_3N_4主要通过产生ROS和破坏细菌细胞膜产生杀菌作用。实验结果表明,纳米酶在光动力疗法和化学动力疗法协同下具有更强的抗菌效果。综上所述,对g-C_3N_4材料进行改性,获得的Cu-CDs-g-C_3N_4、g-C_3N_4-Cu-TCPP和Ce O_2-g-C_3N_4具有良好的光催化性能,可在纳米酶催化抗菌方面实现应用价值。