基于聚集诱导发光分子的抗菌纳米纤维制备及其生物学性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dengggaowanyuan
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细菌感染一直是公共卫生安全的重要威胁之一,致病菌引起的急性或慢性疾病不仅危害到人类健康,并且每年都在世界范围内造成巨大的经济损失。而抗生素的过度使用导致了耐药细菌的产生,这给细菌感染的治疗带来了新的难题。开发一种高效、稳定、安全的抗菌策略迫在眉睫。针对临床上对优异抗菌材料的迫切需求,本论文以AIE分子为核心,设计制备了以两亲性分子为外壳的AIE纳米纤维,同时利用一系列具有不同氨基酸序列的多肽对其进行功能化修饰,构建了多肽-AIE纳米纤维。本论文研究了所构建多肽-AIE纳米纤维的体外、体内生物学性能,并揭示了多肽序列对纳米纤维生物学性能的影响规律,具体如下。首先,本论文利用DSPE-PEG2000和DSPE-PEG2000-Mal分子修饰AIE分子2-{3-[5-(4-Diphenylamino-phenyl)-thiophen-2-yl]-1-phenyl-allylidene}-malononitrile,构建AIE纳米纤维,并在纤维中引入马来酰亚胺基团(-Mal);利用马来酰亚胺基团与多肽分子中的巯基(-SH)进行加成反应,在纤维表面接枝了抗菌肽(HHC36,KRWWKWWRR)、聚赖氨酸(CKn)、聚精氨酸(CRn)和聚色氨酸(CWn)多肽。研究了所构建纳米纤维的活性氧生成效率和光稳定性等理化性能。其次,本论文研究了所构建多肽-AIE纳米纤维的体外生物学性能,并揭示了多肽序列对纳米纤维生物学性能的影响规律。结果表明,由长链聚赖氨酸(CK18)修饰的AIE纳米纤维可以更加有效地聚集和荧光标记细菌,并能够通过光动力疗法高效杀灭细菌,其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等多种致病菌都达到了95%以上的抗菌率。抗菌机制研究结果表明,纳米纤维通过破坏细菌的膜结构实现细菌的杀灭。同时,所构建的多肽-AIE纳米纤维对多种癌细胞具有优异的示踪和杀灭效果,荧光共定位技术揭示纳米纤维进入癌细胞后迅速在脂滴位置聚集,并通过光动力疗法破坏癌细胞结构。最后,本论文利用C57小鼠,构建了皮肤伤口感染模型,研究了多肽-AIE纳米纤维的体内生物学性能。结果表明,经体外实验筛选出的纳米纤维可以有效抵御伤口细菌感染,杀死95%以上的感染细菌,减少伤口周围炎症细胞的产生,有效促进了伤口处的皮肤愈合。综上,本论文利用一系列不同氨基酸序列的多肽对AIE纳米纤维进行修饰,构建多肽-AIE纳米纤维,实现了对细菌的聚集、示踪和抑制等功能,为应对细菌感染这一临床挑战提供了一种新的策略。
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