基于纳米金的抗菌材料的制备及其应用研究

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在使用抗生素对抗细菌感染的过程中,细菌也逐渐对药物产生抗性。加之抗生素的不规范使用、滥用,更加加速细菌产生耐药性的过程。耐药菌的大量出现已经严重威胁人类健康,然而新型抗生素的研发速度却不能跟上耐药菌的出现速度,无法应对“细菌耐药”这一全世界共同面对的难题。因此,研究安全、高效且不易引起细菌产生耐药性的新型抗菌剂是当今“对抗细菌耐药”这一应用研究领域的热点。随着科学技术的发展,纳米材料由于其具有独特的表面效应、尺寸效应、量子效应等,在现代生物医学领域具有良好的应用前景,目前被广泛应用于疾病诊断和治疗等领域的研究。基于金的新型纳米材料由于拥有良好的生物相容性、独特的物理化学性质和简单方便的合成及修饰方法,近年来引起研究者广泛关注,也是我们课题组关注的重点。因此本文旨在通过简单的方法制备基于金纳米材料的新型抗菌剂,研究其体外抗菌活性,并探索其在治疗皮肤感染中的实际应用。具体包括如下4个部分:1. 通过一步法合成具有光热光动力性能的二维(2D)金钯(Au Pd)纳米片。通过TEM、XRD、UV-Vis光谱等对其结构进行表征;利用热成像仪及温度测试对其体外光热性能进行表征;利用荧光探针对其体外光动力性能进行表征;最后通过菌落计数法研究了其在近红外光照下的体外抗菌性能。结果显示金钯纳米片具有独特的类“W”形状,厚度极小(~1.5 nm),具有显著的光热效应(η=76.6%),同时能产生活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS),用1 W/cm2的808 nm激光照射5 min,Au Pd纳米片可以消除100%的代表性革兰氏阴性菌(大肠杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)。具有进一步作为体内抗菌剂使用的价值。2. 为了提高Au Pd纳米片的体内抗菌效果,首先用能够靶向识别金黄色葡萄球菌的多肽分子修饰Au Pd纳米片,并进行表征;之后验证其体外对金黄色葡萄球菌的靶向性;在确认了靶向性金钯纳米片具有良好的生物相容性之后,将其应用于皮下感染的小鼠的治疗。结果表明靶向肽能够成功修饰在金钯纳米片表面,使其对金黄色葡萄球菌具有靶向性,生物相容性好,在体内仍具有良好的光热和光动力性能,可促进皮下感染小鼠的伤口愈合。3.1,2部分所论述的材料是通过尾静脉注射进入小鼠体内,靶向治疗皮下感染。接下来针对另一类皮肤感染即表皮感染,我们制备了更容易使用的抗菌敷料。首先一步法合成已报道的具有良好抗菌活性的金纳米颗粒(DAPT-Au NPs),之后利用具有良好生物相容性的丝素蛋白(Silk Fibroin,SF)与之简单混合,晾干成膜(DAPT-Au-SF MMM),并对其进行一系列性能表征。结果表明DAPT-Au NPs尺寸小、稳定性好,具有良好的对大肠杆菌的抗菌活性;制备的敷料亲水性好,利于混在其中的抗菌金纳米颗粒的释放;具有良好的耐折性,和伤口有一定粘附性,不易从伤口脱落,但加水后又可轻松取下,利于后续动物实验操作。4. 测试3中抗菌膜释放抗菌剂DAPT-Au NPs的能力。同时测试了复合膜在体外对敏感菌和耐药菌的抗菌活性、细胞毒性,评估其做活体实验的可行性。之后在大鼠表皮伤口耐药菌感染模型中验证该抗菌敷料的治疗效果。结果显示抗菌敷料仍完全保留DAPT-Au NPs的抗菌活性,能够有效杀死大肠杆菌的敏感菌株和耐药菌株;生物相容性好,能够促进大鼠表皮耐药菌感染伤口的愈合。
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