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摘要:耐药菌株的出现是当前公共健康面临的严峻挑战,急需发展新的杀菌方式。纳米TiO2材料作为光催化剂表现出安全高效的抗菌活性,使其在抗菌领域的应用越来越广。本文综述了光催化纳米TiO2材料的抗菌机制及其影响因素。
[硕士论文] 贾璐
口腔医学 山东大学 2017(学位年度)
摘要:目的:
  探究光催化二氧化钛纳米棒微阵列(TiO2 nanorod arrays,TNRs)的抗真菌及抗细菌的作用。
  方法:
  采用水热反应和烧结技术在纯钛(titanium,Ti)表面制备金红石晶型的TNRs。通过扫描电镜(scanning electron microscopy, SEM)、透射电镜(transmission electron microscope,TEM)、原子力显微镜(atomic forcemicroscopy, AFM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)以及接触角测量对TNRs进行表面表征。经降解甲基橙(methyl orange,MO)溶液评价TNRs的光催化活性。选择白色念珠菌(Candida albicans,C.albicans)作为抗真菌实验的研究对象,伴放线聚集杆菌(Aggregatibacter actinomycetemcomitans,A.actinomycetemcomitans)及牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis,P.gingivalis)作为抗细菌实验的研究对象,检测紫外光催化TNRs对此三种微生物的生物膜态和浮游态的抑制作用,纯Ti作为对照。针对C.albicans生物膜,采用结晶紫法(crystal violet assay)和XTT法(XTT assay)分别对其生物膜的量和生物膜活性进行半定量分析,并采用激光共聚焦显微镜(confocal laserscanning microscope,CLSM)及Image J软件定量分析其生物膜内死菌比例及生物膜厚度;针对Aa和Pg形成的单菌种生物膜,分别进行活/死菌染色后用CLSM观察并定量分析生物膜内死菌比例及生物膜厚度;针对此三种微生物的浮游态,均采用菌落计数法(colony-forming assay)统计分析。活性氧(reactive oxygenspecies,ROS)荧光定量检测法(fluorogenic quantitative assay)进一步探究光催化TNRs的杀菌机制。
  结果:
  采用水热反应和烧结技术在Ti表面成功制备出TNRs。TNRs呈致密有序状垂直分布于Ti表面,粗糙度比Ti大,亲水性比Ti好。单一纳米棒的粗度约为100nm,属于金红石晶型。光催化TNRs对MO溶液的降解呈一级动力反应,具有高效稳定性。结晶紫和XTT结果表明,经过2h紫外光催化TNRs相比于紫外光照Ti能够显著降低C.albicans生物膜的生物量(p<0.01)及其生物膜活性(p<0.01)。CLSM原位观察可见,TNRs表面形成的C.albicans生物膜多数呈现酵母相,而Ti表面的多数呈现菌丝相。CLSM三维扫描及软件定量分析得,光催化TNRs不仅能显著增加C.albicans生物膜内死菌比例(p<0.01),而且能明显降低其生物膜厚度(p<0.01)。对生物膜态的Aa和Pg的检测结果表明,相同紫外光照射后,TNRs表面的Aa或Pg生物膜比Ti表面生物膜内的死菌比例明显增加(p<0.05),但生物膜厚度的降低未见明显差异(p>0.05)。菌落计数结果表明,对这3种初始浓度为1×106 CFU mL-1的浮游态微生物,光催化TNRs相比于紫外光照Ti表现出显著增强的抗真菌和抗细菌效果(p<0.01)。荧光定量检测法得出光催化TNRs显著高效的抗菌作用与细胞内大量活性氧的产生有关。
  结论:
  本实验经过简单易行的水热反应和烧结技术在纯Ti基质上成功制备出金红石晶型的TNRs。紫外光催化该TNRs对浮游态和生物膜态的C.albicans、Aa及Pg,均表现出极强的抗真菌及抗细菌作用。细胞内大量活性氧的产生解释了这种安全高效、无耐药性的杀菌效果。这种在Ti表面发生反应而获得的安全高效的光催化抗微生物的特性,为口腔内应用的Ti材料的表面改性提供新思路,从而有望降低义齿性口炎、种植体周围炎等材料相关感染的发病率以及减少抗生素的滥用。
[硕士论文] 贾璐
物流工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,我国电子商务经历了巨大的发展浪潮,其背后提供服务的是处在风口浪尖上的物流行业。分拣环节是自动化物流环节中的关键一环,其高效性和精准性制约着整个物流服务的质量。多层穿梭车系统是自动化拣选系统中关键的一部分,它综合地运用信息化中央集控调度系统和机械化任务执行系统,以实现“货到人”方向的物流流通。密集库是按信息系统的编码存储原则,尽最大可能将货物通过三维空间上的紧密压缩,使货架与货物之间形成一个高密度且规律排列的集合,从而极大地提升了仓储空间利用率。多穿系统与密集库的配合使用,正是呈现出小批量、多批次、组合化等特点的电商企业订单拣选效率低下的克星。
  本课题来源于某W电商平台的多层穿梭车自动化密集立体库项目。在电商海量订单的前提和分拣作业快速响应机制的背景下,本文针对采用“货到人”拣选模式的多层穿梭车密集库,介绍了库存量单位SKU等基本的仓储物流概念和多穿系统密集库的基本组成:仓储运输机械系统和管理监控信息系统两大部分,以及系统的作业流程、作业效率指标等。
  本文主要研究以下两方面的问题:一方面是库存箱间的库存量合并策略问题,简称库存箱合箱问题。本文汲取实际运营中的经验,制定了库存箱合箱的标准,将部分剩余库存量较小的库存箱作为主要研究对象,在考虑SKU相关性的基础上,引入了SKU的实际体积,提出了考虑SKU体积的启发式库存箱合箱策略,将相关性强并且符合体积存放原则的SKU进行两两合箱操作,将提高货物存储效率指标和订单拣选效率指标作为衡量合箱效果优良的标准。另一方面是基于合箱策略的巷道内穿梭车效率优化问题。本文分析了多巷道多层混放方式是使得多层穿梭车密集库系统出库效率更高效的存储方式。在多层穿梭车密集库系统中合箱策略背景下,建立了巷道内穿梭车工作量平衡的问题模型,提出了巷道内穿梭车工作量平衡的启发式策略,在一定程度上直接疏解了少数巷道内穿梭车积压出库任务的瓶颈问题,并间接地提升了系统的拣选作业效率指标,得到了有助于实际运营的仓储和调度策略。以上两方面研究均以实际运营过程中的真实分拣订单为基础,通过实例数据加以验证,最终作业效率的优化结果体现在货物存储效率指标和订单拣选效率指标的提高上。
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