使用光学相干断层扫描技术对氧化石墨烯膜上生物膜发展的细菌灭活和原位监测

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摘要

为了推进基于GO的环境应用,本文我们探讨了氧化石墨烯(GO)表面涂层的抗生物污损特性和机理。使用真空过滤技术制造柔性且机械稳定的GO膜,并研究其灭活细菌生长和随后的形成生物膜的能力。我们的初步结果证实,GO膜由于其独特的物理化学表面特性,对浮游细胞增殖具有优异的抗菌活性。基于光学相干断层扫描(OCT)的细菌生物膜进化的非破坏性原位监测

并且行为表明GO表面在连续流动条件下最初抑制生物膜生长24小时,但在长期操作(48小时)下不能完全避免生物膜发育。我们进一步证实,在GO膜上观察到的生物膜是高度不稳定的并且可逆地附着,并且可以在温和的漂洗下方便地从表面除去。最后,我们证实,直接细菌-GO接触后,GO同时诱导细胞膜破裂和氧化应激

随后细胞内细胞器的降解/释放,从而导致细菌灭活或细胞死亡。我们相信我们的研究结果将为GO涂层膜的抗生物污染特性提供新的理解,并突出其在膜基水和废水处理技术中的实际应用潜力。

图文速览

图一

GO纳米片的表征(a)C 1 s解卷积XPS光谱(b)FTIR光谱(c)拉曼光谱

图二

膜的表征(A)PVDF膜表面的SEM图像(B)GO涂布的PVDF膜表面的SEM图像(C)放大图GO膜表面在皱褶表面上显示纳米片边缘(D)GO膜表面的倾斜视图确认微皱纹涂层结构(E,F)分别为PVDF和GO膜的AFM图像(G)GO膜顶部表面的3D模型。

图三

3.PVDF和GO膜上的细菌细胞活力(a)GO表面上细胞存活率的百分比(b)GO表面上细胞存活率的百分比曝光时间的函数(c)细菌菌落的数码照片。 每个值代表三次独立实验的平均值,±SD。 星号表示对照组和GO治疗组之间的统计学显着性。 注意:星号*,**和***分别表示p <0.05,p <0.01和p <0.001。

图四

5.SEM图像(A)PVDF膜表面上的大肠杆菌细胞的(B)GO膜表面上的大肠杆菌细胞(C)大肠杆菌细胞上的高分辨率图像GO膜上的GO膜(D)金黄色葡萄球菌细胞表面(E)GO膜表面的金黄色葡萄球菌细胞(F)金黄色葡萄球菌细胞的高分辨率图像GO膜。 图B和E中的箭头表示暴露于GO表面时细胞内组分的损失。



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