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稀土离子与稀土氧化物抗菌剂的抗菌机理
发布时间：
2022-12-10 14:56
来源：
广州晶傲
一、稀土离子的抗菌机理介绍
1、稀土离子与细胞壁和细胞膜发生相互作用，改变细胞结构，影响细菌的生理活动甚至导致细菌死亡。肽聚糖是革兰氏阴性菌细胞壁的主要组成成分之一，稀土离子可与肽聚糖中的碳基和羧基发生作用。研究结果表明，在低浓度稀土离子时，肽聚糖构象部分改变，细胞壁由密实变得松弛并产生缝隙，胞外营养物质可以更好地通过细胞壁，促进细胞生长；在高浓度稀土离子时，肽聚糖构象彻底改变，缝隙过大形成通道，胞内容物流失，同时胞外大量稀土离子进入胞内，与胞内的DNA、蛋白质和酶等发生反应，抑制细菌正常生理活动，致使细菌死亡。细胞膜上有许多Ca2+受体蛋白，由于稀土离子与Ca2+在性质和结构方面相似，因此稀土离子可取代受体蛋白结合位点的Ca2+，但稀土离子不能完成Ca2+在细菌生命活动中所发挥的功能，从而致使细菌死亡。研究发现，La3+破坏了细胞膜结构，增强了细胞通透性，溶菌酶透过细胞膜直接杀死大肠杆菌，这是因为La3+和Ca2+有着极其相近的离子半径和配位特性，La3+侵占了受体蛋白结合位点的Ca2+；同时通过ICP测试细胞上清液，发现上清液中含有大量的Ca2+，进一步说明Ca2+被La3+大量取代致使细菌死亡。
2、稀土离子可与细菌胞内的DNA、蛋白质和酶等发生作用，干扰细菌的正常生理活动，破坏基因的遗传和表达，致使细菌死亡。稀土离子可使DNA双螺旋结构变得紧密，碱基对自由移动困难，抑制DNA的复制与转录，阻碍细菌的繁殖。
二、稀土氧化物抗菌机理介绍
稀土氧化物的抗菌机理大多是光催化作用。当给予纳米稀土氧化物一个能量高于其自身吸收阈值的光照时，价带电子吸收能量后发生电子跃迁到导带上，并在价带上留下相应的空穴，在材料表面即形成了光生电子空穴对，光生电子空穴对与环境中的空气和水分发生反应，产生大量具有强氧化性的活性氧(ROS)·0H和·02-，细胞正常的生命活动需要微量的ROS参与，但过量的ROS会破坏细胞结构。
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