【摘 要】
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细菌感染是威胁人类健康的世界性难题,也是科研领域的一大挑战。纳米酶兼具优异的催化活性和物理化性特性,被称为“下一代抗生素”。然而,由于相对较低的催化效率、生物相容性和有限的抗菌效果,其应用潜力严重受限。在此,为了探索更加安全高效的纳米酶抑菌材料,本文通过简单的溶剂热的方法制备了具有优良的过氧化物酶催化活性的双金属化合物钼酸亚铁(FeMoO4)和黄铜矿(CuFeS2)纳米材料,分别对其抗菌性能和治疗
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细菌感染是威胁人类健康的世界性难题,也是科研领域的一大挑战。纳米酶兼具优异的催化活性和物理化性特性,被称为“下一代抗生素”。然而,由于相对较低的催化效率、生物相容性和有限的抗菌效果,其应用潜力严重受限。在此,为了探索更加安全高效的纳米酶抑菌材料,本文通过简单的溶剂热的方法制备了具有优良的过氧化物酶催化活性的双金属化合物钼酸亚铁(FeMoO4)和黄铜矿(CuFeS2)纳米材料,分别对其抗菌性能和治疗伤口感染中的应用潜力进行研究。主要研究内容如下:一、为了开发生物相容性好、催化活性强的纳米酶抑菌材料,我们采用一步溶剂热的方法制备了具有优异的过氧化物酶(POD)催化活性的钼酸亚铁(FeMoO4)纳米材料。所制备的FeMoO4纳米材料由二价铁Fe(II)和钼酸根(Mo O42-)组成,这有利于增强FeMoO4纳米酶的催化活性。通过酶促动力学研究,与天然辣根过氧化物酶(HRP)和其他过氧化物酶模拟物相比,所制备的FeMoO4具有较低的Km值和较高的Vmax,这意味着FeMoO4过氧化物酶对底物的亲和力和催化效率更高。利用FeMoO4高效的过氧化物酶催化活性,在低浓度的H2O2存在条件下,该纳米酶表现出高效的抗菌能力,能够有效杀灭革兰氏阴性菌大肠杆菌(E.coli)。该纳米酶具有良好的生物相容性,我们将其用于治疗大鼠伤口感染,结果表明FeMoO4纳米酶抗菌体系具有优异的抗菌能力,能够有效抑制伤口感染,促进伤口愈合。二、虽然过氧化物酶介导的化学动力疗法(CDT)能够有效抗菌,但是较窄的抗菌谱、单一的治疗方式以及高剂量的用药等因素严重限制抗菌效果。为了开发生物安全的、高效的和具有广谱抗菌能力的纳米酶抗菌体系,我们利用兼具光热效应和过氧化物酶活性的CuFeS2纳米粒子(NPs),构建了光热和化学动力治疗协同的联合抗菌体系。CuFeS2NPs通过消耗细胞内的谷胱甘肽(GSH)来打破抗氧化平衡,更有利于氧化应激的产生。通过体外抗菌实验证明,在较低的浓度下(2μg/m L)该抗菌体系对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、产超光谱β-内酰胺酶的大肠杆菌(ESBL)和铜绿假单胞菌(PA)都实现了有效杀灭(>99%)。大鼠伤口愈合实验进一步表明,该抗菌体系凭借优异的抗菌能力能够有效治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)感染的伤口,促进伤口愈合。本研究表明,优异的抗菌能力和良好的生物相容性使得CuFeS2 NPs成为具有广阔应用前景的抗感染纳米酶。
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