新型抗菌纳米复合材料的构建及其在治疗细菌感染上的研究

来源 :湖南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jfsagskalg
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细菌感染的威胁正在不断增加,特别是抗生素耐性细菌感染,发展抑制耐药性细菌感染的高效治疗策略迫在眉睫。具有独特抗菌机制的纳米材料显示出治疗耐药菌感染的巨大潜力。尽管传统的银纳米因其广谱的抗菌性能被广泛用作抗菌剂,但是稳定性差导致其对耐药菌感染的治疗效果并不令人满意。因此,对传统的银纳米进行设计和改进以提高其稳定性和改善其抗菌性能具有重要意义。本文基于石墨烯量子点分散性好、生物相容性高、制备简便等优点,构建了稳定性及抗菌性能提高的石墨烯量子点-银纳米复合材料并对其抗菌应用进行了研究;基于普鲁士蓝生物相容性高、光热性能强等优点,构建了光热治疗/银纳米协同的多功能抗菌体系聚多巴胺包裹普鲁士蓝负载银纳米复合材料并对其抗菌应用进行了研究。主要研究内容如下:(1)石墨烯量子点-银纳米复合材料的制备及应用。首先,以天然聚合物淀粉为前体,通过绿色简便的水热法制备出了石墨烯量子点,进一步制备出了石墨烯量子点-银纳米复合物,通过透射电镜、Zeta粒径电位、X-射线衍射、X-射线光电子光谱、紫外吸收光谱、红外光谱对复合材料进行了表征。为了评估复合材料的体外抗菌能力,我们通过琼脂扩散法、浊度法、光密度法、荧光染色法、扫描电镜表征、ATP检测法、蛋白定量法考察了其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抗菌效果。为了评估复合材料的体内抗菌能力及体内安全性,我们建立了耐药菌感染的Balb/c小鼠伤口模型,通过监测伤口愈合率及伤口区域炎症反应评价复合材料在体内的抗菌及促进伤口愈合效果。通过血液生化分析及病理组织学评价复合材料在体内的安全性。实验结果表明:我们成功制备出了稳定性提高的表面均匀涂覆石墨烯量子点的银纳米,即石墨烯量子点-银纳米复合材料。相比于银纳米,复合材料具有更高的抗菌性能,它能够通过破坏细菌膜、诱导活性氧产生、降低ATP水平、引起细菌内部组分泄漏等机制杀死耐药菌,而且复合材料能够更加快速地促进伤口愈合,对机体无明显毒性。(2)聚多巴胺包裹普鲁士蓝负载银纳米复合材料的制备及应用。首先,通过水热法制备出普鲁士蓝,进一步在普鲁士蓝表面修饰聚多巴胺及原位生长银纳米制备出了聚多巴胺包裹普鲁士蓝负载银纳米复合物,通过(1)中的表征手段对复合材料进行表征。利用近红外激光器对复合材料的光热性质进行表征。为了评估复合材料协同光热的体外抗菌能力,我们通过涂板法及(1)中的实验方法考察了联合策略对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、抗氨苄青霉素的大肠杆菌及耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抗菌效果。为了评估复合材料协同光热在体内抗菌能力及体内安全性,我们建立了耐药菌感染的Balb/c小鼠及MKR糖尿病小鼠伤口模型,通过监测伤口愈合率、伤口区域炎症反应、伤口区域菌落数量及血管内皮生长因子表达水平评价联合抗菌策略在体内的抗菌及促进伤口愈合效果。通过血液生化分析及病理组织学评价复合材料在体内安全性。实验结果表明:我们成功制备出了具有光热能力的聚多巴胺包裹普鲁士蓝负载银纳米复合材料。相比于光热或复合材料单模式抗菌,复合材料协同光热具有更高的抗菌性能,联合策略也能够通过破坏细菌膜、诱导活性氧产生、降低ATP水平、引起细菌内部组分泄漏等机制杀死耐药菌,而且联合抗菌策略能够有效清除伤口组织的细菌、诱导血管内皮生长因子表达及减轻炎症反应,更加快速地促进慢性伤口愈合,对机体无明显毒性。综上所述,本研究成功构建出具有抗耐药菌兼具促进伤口愈合能力的石墨烯量子点-银纳米复合材料,能够协同光热具有多功能抗耐药菌兼具促进慢性伤口愈合能力的聚多巴胺包裹普鲁士蓝负载银纳米复合材料,为临床上治疗耐药菌感染提供了富有转化前景的候选策略。
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