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摘要

通过检测自由基脂质过氧化强度(FRLP)和抑菌作用的反应，研究了磁性纳米粒子引起的基本物理因素(恒定磁场和吸附)对微生物的影响。研究表明，磁铁矿纳米颗粒对不同微生物群的FRLP反应强度不同。确定了影响发光强度最终指标的最重要因素白色念珠菌，埃希氏杆菌属杆菌和Pseudomonas绿脓杆菌是由纳米颗粒诱导的恒定磁场。相反，吸附是金黄色葡萄球菌的最重要因素。研究发现，所有微生物经磁铁矿纳米颗粒处理后，脂质自由基的消耗率都能可靠地降低。微生物研究的结果埃希氏杆菌属杆菌、肺炎克雷伯菌和葡萄球菌奥里斯结果表明，磁铁矿纳米颗粒对细菌的抑菌作用明显。视觉上，与对照相比，通过减少营养培养基上的菌落数量来检测。结果表明，经过磁性纳米颗粒处理的生理盐溶液(NaCl)对所研究的微生物也有显著的抑菌作用。这种效应可以用磁性纳米粒子改变微生物水的极化结构的机理来解释。研究发现，磁铁矿纳米颗粒诱导的抑菌作用的表达程度与FRLP反应强度的标志有关。对金黄色葡萄球菌的最大抑菌作用表现在磁铁矿纳米颗粒的第二种变体应用中，其中吸附机制比磁场作用更为显著。相反，最大抑菌效果埃希氏杆菌属杆菌和肺炎克雷伯菌在第三种变体中发现，与微生物纳米颗粒接触的时间显示，因此，恒定磁场的作用是确定的。

关键字

磁铁矿纳米颗粒、微生物、自由基、过氧化脂质、极化结构、抑菌作用

介绍

今天，全世界的注意力都集中在细菌对抗生素的耐药性问题上——这是对人类最严重的威胁之一。首席医疗官莎莉·戴维斯女士警告说，如果这个问题在20年后得不到解决，即使是小手术也可能导致无法治疗的感染而死亡。在英国，尽管MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)和艰难梭状芽胞杆菌等细菌在医院的感染率大幅下降至10年前的水平(下降了80%)，但这些细菌正在被机会主义细菌所取代埃希氏杆菌属杆菌和肺炎克雷伯菌它成为医院感染最常见的病原体之一。英国每年约有5000名患者死于血液感染，其中一半是由耐药微生物引起的。抗菌素耐药性不仅对英国而且对全世界都是一颗定时炸弹。许多专家认为，在未来，所有的抗生素都将变得无用，人类不得不拒绝服用它们。即使是现在，新抗生素的数量也已经大幅减少。抗生素耐药性导致人们长时间患病，并增加重要感染。耐药微生物还导致医疗援助支出增加，因为а延长了在诊所的停留时间，这种情况需要更密集的治疗。开发基于纳米颗粒的新型抗菌药物是解决这一问题的真正途径之一。关于研究磁铁矿纳米颗粒对微生物影响的第一批科学出版物出现在1998年。磁性纳米颗粒对某些病原体的抑菌作用得到了可靠的信息。 Also, it was discovered that magnetite nanoparticles significantly increase the sensitivity of pathogens to antibacterial medications [2]. Action of nanoparticles and nanocapsules on microorganisms was tested before. The bacteriostatic and bactericidal effects of nanoparticles were confirmed [3-5]. Furthermore, an example of studying human erythrocytes showed that the magnetite nanoparticles altered reliably the polarizable structure of the water sector of cell microenvironment and as a result their permeability [6].

因此，通过对上述数据的分析，我们有机会高度乐观地探讨一个新的发展方向——基于磁铁矿纳米颗粒的抗菌药物。它们的作用机制将与细胞存在的物理因素的变化有关。但目前对磁性纳米粒子对微生物的物理影响机制仍然知之甚少，我们研究的主要目的就是找出它们。

主要的目标研究磁性纳米颗粒的基本物理因素对不同类群微生物的影响。

为了实现这一目标，我们设置了以下任务:

-研究磁铁矿纳米颗粒对不同细菌培养物中自由基过氧化脂质(FRPL)强度的影响;

——探索磁铁矿纳米颗粒对微生物的直接抑菌作用;

-研究以前由磁铁矿纳米颗粒处理过的生理盐溶液(NaCl)的抑菌作用;

-建立研究结果与磁铁矿纳米颗粒主要物理因素之间的因果关系。

材料和方法

材料

磁控吸附剂(MCS-B)的胶体溶液。MCS-B的基础是磁铁矿纳米颗粒(Fe_3.O_4.)．纳米颗粒的大小为6 ~ 12 nm;NPs的总吸附表面在800 ~ 1200 m之间^2./ g;饱和磁化强度_s=2.15 kA/m；体积浓度q=0.00448；粘度ƞ=1.0112 cSt；ζ-电位=-19mV；先前由磁铁矿纳米颗粒处理过的盐水NaCl。贝卢斯科娃应用纳米技术实验室已经生产出了磁铁矿纳米颗粒。

研究的对象

白色念珠菌ATCC 885/653，埃希氏杆菌属杆菌写明ATCC 25922,Pseudomonas绿脓杆菌写明ATCC 9027,葡萄球菌奥里斯写明ATCC 25923,克雷伯氏菌肺炎写明ATCC 700603。

研究方法

采用半发光法测定了自由基过氧化脂质(FRPL)的强度，并在国家科学中心哈尔科夫物理与技术研究所安装了多通道光电倍增管PMT-140[7]。将研究对象置于37℃恒温试管中，置于光电倍增管(PMT)阴极端时间测量处。PMT的固有噪声在30-70脉冲/秒范围内。采用不同的半发光反应，揭示了FRPL中不同含量氧产物的性质。采用化学发光法测定了鲁米诺+细菌培养基中超氧阴离子自由基的含量。在恒温比色皿中放置1.5 ml 0.075%鲁米诺+ 0.25 ml细菌培养基+ 0.25 ml 0.1%的磁铁矿纳米颗粒溶液。以0.05 ml 3% Н进行诱导_2.О_2.．在三个阶段确定了光强:I阶段- I最大确定，II阶段- I最终确定，III阶段-光∑之和。

细菌培养物的制备

菌体在Mueller-Hinton琼脂上培养24 h后，用McFarland标液0.5 NaCl进行微生物悬液培养。然后将起始浓度滴定至10对应的浓度^4.．播种金黄色葡萄球菌在Mueller-Hinton介质上进行;大肠杆菌和k .肺炎-在Endo中。

抑菌作用已在以下变种中进行了研究

变种1 -控制;变种2 -研究磁铁矿纳米颗粒(MCS-B)与微生物短期接触后的抑菌作用;变种3——微生物与MCS-B接触24小时后;变种4 -在与之前用MCS-B处理过的NaCl盐接触24小时后。评估与控制进行了比较。

采用学生标准的变异统计参数化方法对所得结果进行统计处理。

结果和讨论

FRPL在各种细菌培养基中的研究强度结果如表1所示。

表1。研究各阶段变异细菌培养的自由基过氧化强度指标(M±M;n = 10)。

类型的对象	我最大, 小鬼/秒	我最后一次, 小鬼/秒	光的总和 ∑
白色念珠菌	16385±210	720±98	2520*102.± 210
白色念珠菌+磁性纳米颗粒	6646±178 *	700 ± 76***	1745×102.±100 *
大肠杆菌	2086±99	583 ± 90	1452×102.±97
2021年版权燕麦。所有权利reserv 大肠杆菌+磁性纳米颗粒	827±50 *	432±88 * * *	1063×102.±102 * *
金黄色葡萄球菌	7384±122	1179±70	3748 × 102.±171
金黄色葡萄球菌+磁性纳米颗粒	4471±121 *	673 ± 70*	2625×102.± 154*
铜绿假单胞菌	6245±102	820±65	3215×102.± 200
绿脓杆菌+磁性纳米粒子	2648±99 *	778±55 * * *	2734×102.±132 * *

由表1的数据可知，引入H后的首次发光强度_2.O_2.与对照组相比，经磁铁矿纳米颗粒处理后的所有研究微生物的（I max）（p<0.001）可靠地减少了2-2.5倍。这是由于磁铁矿纳米颗粒吸附导致脂质过氧化产物总量减少[8]。

然而，在I最终指标的II阶段与对照的微生物，如白色念珠菌,埃希氏杆菌属杆菌和Pseudomonas绿脓杆菌(p > 0.05)。相反，I的最终指数与对照有可靠的差异(p<0.001)金黄色葡萄球菌．这说明在金黄色葡萄球菌的细菌培养中，磁性纳米粒子的吸附活性在物理作用中比恒定磁场的作用更重要。

III阶段研究(4分钟确定∑- sum光照)表明，在细菌培养基被磁铁矿纳米颗粒处理后，自由基脂质消耗速度可靠地降低了所有微生物。这一现象与纳米粒子的磁场作用补充的吸附效应有关。恒磁场诱导(功率300 ~ 400 kA/m)去质子化(活性转移)的抗自由基酶防御。结果脂质过氧化物的合成和次级自由基反应被阻断，抑制脂质过氧化[9]。

在细菌培养中自由基过氧化强度下降的指标中补充了磁铁纳米颗粒抑菌作用的研究数据(图1)。

图1。

图1可以证明对细菌培养物的抑菌效果大肠杆菌和k .肺炎在磁铁矿纳米颗粒与微生物接触24小时后测定。因此，营养培养基上的菌落数量显著减少。

对细菌的最大抑菌作用金黄色葡萄球菌在与微生物纳米颗粒的短期接触中发现了变异(变异2)。

如果第二种和第三种变体中的抑菌作用机制可以从纳米颗粒吸附活性的位置来解释，那么在第四种变体中，微生物仅与之前由纳米颗粒处理过的盐水NaCl接触，则不包括吸附作用。这种效应的机理可以解释为氢质子的迁移率增加，并在经过磁铁矿纳米颗粒处理后改变其空间取向。因此，细胞水的极化结构被修改并改变其渗透性[10]。在分析所有收到的研究数据后，我们得出结论，抑菌作用的表达程度与FRLP反应强度的标记相关。

所以，最大的抑菌效果金黄色葡萄球菌在磁铁矿纳米颗粒的第二种应用中，吸附机制比磁场作用更重要。相反，抑菌效果最大埃希氏杆菌属杆菌和肺炎克雷伯菌在第三种变体中发现，与微生物纳米颗粒接触的时间显示，因此，恒定磁场的作用是确定的。所收到的数据证实了纳米粒子所引起的磁场对水结构的影响强度，这是由于先前被磁铁矿纳米粒子处理过的盐水NaCl的抑菌作用。

因此,它被发现的影响磁铁矿纳米粒子的基本物理因素(恒定磁场和吸附)在不同组的微生物和事实,这两个因素对微生物有影响,但影响不同的因素决定的可靠地依赖个人研究微生物的性质。

结论

1. 通过对磁铁矿纳米颗粒的反应强度和抑菌作用的考察，扩大了磁铁矿纳米颗粒物理因素对微生物影响机理的研究范围。
2. 结果表明，不同类群微生物上的磁性纳米颗粒引起的FRPL反应强度不同。
3. 结果表明，对发光强度的最终指标有较大影响的因素白色念珠菌，埃希氏杆菌属杆菌和Pseudomonas绿脓杆菌是纳米粒子诱导的恒定磁场。吸附对金黄色葡萄球菌的影响最大。
4. 结果表明，所有微生物经磁铁矿处理后，自由基脂质消耗速率均可靠降低
5. 微生物学研究的结果埃希氏杆菌属杆菌、肺炎克雷伯菌和葡萄球菌奥里斯结果表明，磁铁矿纳米颗粒对细菌的抑菌作用明显。视觉上，与对照相比，通过减少营养培养基上的菌落数量来检测。
6. 实验结果表明，经过磁铁矿纳米颗粒处理的NaCl盐对微生物也有明显的抑菌作用。这种效应可以用磁性纳米粒子改变微生物极化结构水的机理来解释。
7. 研究发现，磁铁矿纳米颗粒诱导的抑菌作用的表达程度与FRLP反应强度的标志有关。对金黄色葡萄球菌的最大抑菌作用表现在磁铁矿纳米颗粒的第二种变体应用中，其中吸附机制比磁场作用更为显著。相反，最大抑菌效果埃希氏杆菌属杆菌和肺炎克雷伯菌在第三种变体中发现，与微生物纳米颗粒接触的时间显示，因此，恒定磁场的作用是确定的。

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