近年来,细菌感染已成为世界范围性的健康问题。在传统的抗菌疗法中,人们广泛地应用抗生素,而细菌生物膜的形成可以在一定程度上保护细菌,导致其不能被完全消除,而且还会引发细菌的突变。为了避免在细菌感染的治疗中过度使用抗生素,人们对新型抗菌材料进行了大量的研究。以纳米技术为基础的抗菌材料因其具有较高的抗菌活性、良好的稳定性和较低的哺乳动物细胞毒性而备受关注。光热疗法是一种新兴的生物治疗手段,因其无创、快速的恢复能力、较轻的不良反应,使其可用于体表细菌感染灶的治疗。因此,纳米材料的光热治疗对细菌感染的医学防护具有良好的应用前景。核工业和电离辐射在日常生活中的广泛应用,在给人们带来方便的同时也存在着一定的风险。人为操作的失误或自然灾害的破坏,都可能导致核电站放射性核素的泄露。泄露的放射性元素长期存在自然环境中,可通过食物链进入人体,从而造成持续性的辐射损伤。放射性元素进入人体后,会产生反应性活性氧分子使机体处于氧化应激状态,最终造成不可逆的损伤。辐射防护纳米颗粒可以降低电离辐射对正常组织的损伤,其防护机制主要是有效地清除电离辐射产生的多种活性氧自由基以及将放射性核素排出体外,从而保护机体内环境。因此,研究新型高效的辐射防护纳米颗粒用于清除体内活性氧和放射性核素具有重要意义。本论文拟采用具有多种功能的普鲁士蓝纳米颗粒用于细菌感染和辐射等医学防护的研究。具体内容如下:(1)乙酰半胱氨酸修饰普鲁士蓝纳米颗粒用于光热杀菌和局部感染病灶的治疗本研究主要通过乙酰半胱氨酸修饰的普鲁士蓝纳米颗粒(AC-PB)进行近红外光热杀菌和体表脓肿的治疗。其中普鲁士蓝充当有效的光热剂,乙酰半胱氨酸是优异的稀释剂。乙酰半胱氨酸包裹在普鲁士蓝的表面以减少热量释放,并可以使其在脓肿中很好地分散。在980 nm近红外激光照射下,AC-PB具有较强的协同光热杀菌能力。50 μg/mL的AC-PB可以消除高达74%的革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和高达75%的革兰氏阴性大肠杆菌。通过皮下注射AC-PB可以有效地将近红外激光的能量转换成热能,对浅表脓肿起到很好的治疗效果。抗菌机制表明AC-PB可以破坏细菌的生物膜最终导致细菌死亡。因此,该研究为临床上治疗广谱的细菌感染和浅表脓肿提供了新的途径。(2)活性氧响应聚乙二醇-苯硼酸-普鲁士蓝纳米颗粒用于辐射防护研究本研究主要通过聚乙二醇苯硼酸包裹普鲁士蓝形成的纳米载体用于清除体内的活性氧和放射性核素。其中普鲁士蓝对放射性核素137Cs有良好的吸附作用,同时,普鲁士蓝还具有清除电离辐射引发的活性氧自由基的能力。研究发现电离辐射条件下普鲁士蓝纳米颗粒可以促进过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的形成,有效清除自由基保护机体。同时普鲁士蓝纳米颗粒中对铯离子具有良好的吸附能力,当初始铯离子浓度为223 ppb时,血液中的去除效率达到83.6%。24 h在动物体内对铯离子的去除效果也达到33.63%(初始铯离子浓度300 ppb),相当于同等浓度下传统口服促排药物48 h的促排效果,从而更有效地保护了机体免受辐射损伤。因此,该研究为临床上治疗体内放射性铯离子的辐射防护提供了新的途径。