新型谷胱甘肽-纳米银复合材料的制备及其在银敷料中的应用

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皮肤是人体表面最大的器官,起着很重要的作用,它主要保护器官免受机械损伤和感染,是人体一道天然的保护屏障。而当皮肤受到擦伤、刺伤、烧伤、外科伤口或慢性伤口等形式的损伤时,保护屏障就被破坏了,相反,感染的机会就大大增加了。因此,伤口敷料对于保护皮肤免受外部环境的影响是很重要的。伤口敷料是为覆盖伤口,防止伤口感染和皮肤损伤而开发的一种含有抗菌剂的材料。常用的抗菌剂有青霉素等抗生素类药物。在过去的几十年里抗生素已经挽救了数百万条生命,大大延长了人类的预期寿命,并得到了广泛的利用。这不仅是因为其高效的杀菌能力,还因为它对哺乳动物细胞的低毒性,抗生素的发现是现代医学中最令人兴奋的事件之一。但由于抗生素的过度使用和滥用,导致了许多耐药性细菌的出现,使得抗生素治疗细菌感染的效果降低,死亡率、发病率和与长期治疗相关的费用显着增加,对人类造成了更大的威胁。因此迫切需要开发一种抗菌效果显著且不易产生耐药性的新型抗菌剂。银基抗菌材料作为一种能有效杀死细菌的材料已经被人类使用很多年了。近年来,随着纳米技术的快速发展,纳米银由于具有更强的抗菌活性、不易产生耐药性等优点,被广泛应用于医疗与生活中。但随着人们对纳米银材料的接触越来越紧密,其安全问题也引起了人们的高度重视。,其安全问题也受到了大家的重视。研究发现纳米银对哺乳动物细胞存在着不可忽视的毒性,这限制了其在临床医学上的使用。为了解决上述问题,我们制备了一种具有良好抗菌性且细胞毒性较低的谷胱甘肽-纳米银(GSH-AgNPs)复合材料,并进行了一系列详细的研究:1.GSH-AgNPs复合材料的制备及其表征利用L-抗坏血酸为还原剂,GSH作为稳定剂,合成了一系列的GSH-AgNPs复合材料。利用紫外可见光分光光度计(UV-vis)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱分析仪(EDS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)等仪器对GSH-AgNPs复合材料的粒径大小、形貌、组成、银的化合价态、稳定性等性能做了详细的研究。2.GSH-AgNPs复合材料的抗菌性能、细胞毒性及抗菌机理研究以GSH-AgNPs复合材料作为抗菌剂,详细研究了该材料中的GSH与Ag+摩尔比、GSH-AgNPs的浓度对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌性能的影响,对小鼠成纤维细胞(L929)的细胞毒性影响,得到了最佳的GSH-AgNPs复合材料,并以此为实验材料研究了其对E.coli和S.aureus的抗菌机理,最后将其与市面上某含银材料进行了性能对比。实验表明,以n(GSH):n(Ag+)=1:2所制备出的GSH-AgNPs复合材料的抗菌活性最好且其细胞毒性较小,成本较低;其抗菌机理分为两类,对E.coli的主要杀菌机理可能是纳米粒子与细菌细胞壁相互作用,致使细胞通透性改变,最终导致细菌死亡;而对S.aureus的主要抗菌机理则是纳米粒子直接进入细菌体内,与细菌内部物质相互作用,导致细菌胞内物质外泄,最终使得细菌死亡。GSH-AgNPs复合材料与当前市面上某种含银抗菌材料的抗菌性及细胞毒性进行比较得知,在具有相同抗菌活性的情况下,我们所合成的GSH-AgNPs复合材料的细胞毒性远远小于含银抗菌材料的细胞毒性,并且符合我国Ⅱ类医疗器械的安全性要求,有希望作为一种新型的且生物相容性较好的抗菌剂应用。3.GSH-AgNPs复合材料的应用将具有最佳性能的GSH-AgNPs复合材料作为抗菌剂浸染到脱脂棉纱布上得到含银纱布,利用FT-IR、SEM、EDS、XPS等仪器对其形貌、元素组成、化学键及银的化合价态进行了详细的研究。除此之外,以E.coli和S.aureus作为实验菌,根据国家标准方法,研究了含银纱布对E.coli及S.aureus的抗菌活性,并利用MTT法研究了其对L929的细胞毒性。结果表明,所制备的含银纱布是通过酯化反应获得的,并且其表面含有大量的粒径较为均一的GSH-AgNPs纳米粒子;其对为E.coli抗菌活性100%,对S.aureus抗菌活性为95.45%,细胞存活率为72.32%,符合国家标准,有望成为一款新型的抗菌敷料使用。
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