新型铋基纳米复合材料的制备与协同抗菌性能研究

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由于抗生素的滥用,多重耐药性菌株数量的增多对全球公共卫生安全造成了巨大的威胁。耐药菌会导致持续性的细菌感染,这种感染具有复发性、顽固性和高死亡率。此外,新的抗生素发展缓慢,为了更好保护现有抗生素的有效性,研究设计不依赖抗生素来克服细菌耐药性问题的治疗方法是非常重要的。光热疗法(PTT)是一种很有前途的治疗方法,铋基材料中Bi2S3常被用作PTT治疗剂,并因其良好的生物相容性、低成本、生物可降解性、高稳定性和无明显副作用而获得广泛关注。PTT治疗剂在近红外(NIR)激光照射下可以产生热能,高温会对细菌产生损害。但只使用Bi2S3材料,单一PTT模式很难获得满意的抗菌效果,将PTT和化学动力治疗(CDT)整合是提高抗菌效率的前瞻性方法。铜基纳米材料是一种重要的化学动力学治疗剂,其中Cu2Se纳米酶具有过氧化物酶的活性,可以催化芬顿反应,即Cu+离子与内源性过氧化氢(H2O2)反应生成高毒性羟基自由基(·OH)。芬顿反应是化学动力学治疗(CDT)的主要策略,在温和的酸性微环境中,Cu基材料的芬顿反应速率比传统Fe基材料快160倍左右。一旦CDT与PTT结合,膜在受损状态下会提高对热的敏感性和渗透性,不仅可以有效缩短治疗时间,而且可以降低PTT带来的副作用。我们以铋基材料Bi2S3为基质,与Cu2Se复合,来提高铋基复合材料近红外吸收,提高光热转化效率,同时引发协同效应,有效杀灭细菌而不出现耐药性。本研究成功构建了Cu2Se@Bi2S3纳米复合材料,并将它用作CDT和PTT联合治疗剂。我们通过SEM、TEM、Zeta电位、XPS、XRD等表征研究了Cu2Se@Bi2S3的基本形态、成分构成、表面电荷;通过TMB法研究了Cu2Se@Bi2S3的过氧化物酶性能;通过升温表现和光热转化效率的计算研究了Cu2Se@Bi2S3的光热性能,此外我们研究了Cu2Se@Bi2S3对抗氧化物质谷胱甘肽(GSH)的氧化还原过程。在Cu2Se@Bi2S3的抗菌性能研究中,Cu2Se@Bi2S3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好抗菌效率。治疗浓度的Cu2Se@Bi2S3几乎没有细胞毒性,在小鼠急性伤口感染模型实验中能够有效促进伤口的消炎和愈合。
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