抗生素复合纳米材料的合成及其抗胞内菌研究

来源 :军事科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yy838026
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
胞内菌感染是临床抗感染治疗中面临的棘手问题。胞内寄生菌侵入真核细胞生存、繁殖,不仅可以躲避抗生素和体液免疫的杀灭作用,而且也会随着寄主细胞播散导致新的感染。目前,胞内菌感染临床治疗策略是长周期、大剂量使用抗生素。然而,现有抗生素近三分之二不能有效进入细胞,并且存在胞内蓄积能力弱、活性低的问题,长期大剂量使用抗生素不良反应大,胞内感染也无法得到有效治疗。如何使抗生素高效进入真核细胞发挥药效,成为亟需解决的科学难题。通过载体将抗生素运送进入细胞是解决途径之一。国内外许多课题组通过实验方法合成纳米药物载体,负载抗生素进入细胞,提高抗生素的胞内抗菌活性。石墨烯(Graphene,Gr)是一种新兴纳米材料,由sp2杂化碳原子组成的蜂巢结构紧密相连的片层结构排列的二维材料,具备优异的纳米特性,比表面积大,而且纳米片层的两个面都可以吸附药物。石墨烯作为纳米药物载体极具应用价值,其通过共价键或非共价键的方式将药物负载在片层结构上,具有高效的药物的负载能力、可控制释放等优点。氧化石墨烯(GO)除保有了石墨烯家族材料的优良的纳米特性外,相比于石墨烯,其表面存有许多含氧基团,使其具备了良好的水溶性、可修饰性和更低的生物毒性,具备更好的生物学应用前景,成为了药物运输研究方向的重要候选载体。但是GO在生理溶液中,由于各片层之间所带电荷被溶液中的离子屏蔽,容易发生聚集、沉淀,导致活性表面降低大大限制了其生物学应用。本研究利用具有良好溶解性的两亲性大分子聚合物聚乙二醇(PEG)对GO进行功能化修饰,解决了其在生理溶液中聚集、沉淀的问题。此外,鉴于聚乙烯亚胺(PEI)常用于基因转染和药物运输,穿膜肽R8、MPG、hpp10也可以将功能性大分子物质带入细胞,本研究将这四种物质分别与GO结合,筛选出了能够协同提高纳米载体胞内递送效率的组分PEI,通过条件优化和对比评价制备了可有效负载抗生素进入细胞的石墨烯基纳米载体GO-PEG-PEI,提高了抗生素对胞内菌的清除能力。在菌种选择方面,本研究在前期的研究发现,革兰氏阳性菌和阴性菌在细胞壁结构上的不同会导致对纳米材料敏感性的差异。为避免因结构不同可能导致的对纳米载体作用的影响,本研究选取了MRSA和鼠伤寒沙门氏菌分别作为革兰氏阳性菌及革兰氏阴性菌的代表菌种,分别建立了MRSA及鼠伤寒沙门氏菌胞内寄生菌模型,考察负载抗生素的纳米复合材料对两种胞内菌的清除效果。第一部分利用PEG对GO进行功能化修饰,解决了GO在生理溶液中容易发生聚沉的问题,再分别连接穿膜肽(R8、MPG、hpp10)、PEI功能分子,制备了GO-PEG-R8,GO-PEG-MPG,GO-PEG-hpp10和GO-PEG-PEI四种纳米复合材料。结合构效关系,对比分析了不同实验因素对纳米材料表征的影响,确定了先合成GO-PEG,再修饰穿膜肽、PEI的方案,通过能否递送绿色荧光蛋白(EGFP)质粒入胞内表达对四种纳米复合材料的入胞效果进行比对筛选,最终三种连接穿膜肽的纳米复合材料均未能递送EGFP质粒进入细胞内表达,而GO-PEG-PEI成功将EGFP质粒递送至细胞内表达EGFP。PEI本身作为一种基因转染试剂,将其修饰到GO,不仅降低了PEI的用量和毒性,而且发挥了GO载量高的优势,实验中合成的GO-PEG-PEI粒径为155.10±4.16 nm,电位为41.82±2.61 m V,荧光显微镜证实其可递送EGFP质粒进入细胞,具有较高的纳米载体应用价值。第二部分利用第一部分合成的纳米复合材料GO-PEG-PEI负载万古霉素(VAN)进行胞内菌清除实验,以MRSA为胞内模式菌,建立胞内MRSA模型,评价了所合成纳米复合材料的胞内菌清除效果。实验结果表明,纳米复合材料GO-PEG-PEI对万古霉素载药量达到20%,包封率达到25%;负载万古霉素的GO-PEG-PEI组对胞内MRSA的清除率(作用2 h、4 h分别为80.45%、80.19%)显著高于万古霉素组(作用2 h、4 h分别为55.78%,58.12%)。细胞毒性实验结果表明负载万古霉素的GO-PEG-PEI/VAN细胞毒性小,生物相容性好。第三部分利用合成的纳米载体GO-PEG-PEI负载庆大霉素(GEN)进行胞内菌清除实验,以鼠伤寒沙门氏菌为胞内模式菌,建立胞内鼠伤寒沙门氏菌模型,评价了所合成纳米复合材料的胞内菌清除效果。实验结果表明,纳米复合材料GO-PEG-PEI对庆大霉素载药量达到7%,包封率达到7.5%;负载庆大霉素的GO-PEG-PEI组对胞内鼠伤寒沙门氏菌的清除率(作用2 h、4 h分别为73.45%、72.67%)显著高于庆大霉素组(作用2 h、4 h分别为38.05%,19.33%)。细胞毒性实验结果表明负载庆大霉素的GO-PEG-PEI/GEN细胞毒性小,生物相容性好。综上所述,本研究合成了GO-PEG-PEI纳米载体,具有良好的递送药物和基因入胞并发挥作用的功能,且细胞毒性低;基于GO-PEG-PEI纳米材料,通过分别负载万古霉素和庆大霉素,制备获得抗生素复合纳米材料,显著提高了胞内MRSA和鼠伤寒沙门氏菌的清除效果,为今后抗胞内菌感染方面的研究和应用提供了研究思路和方法借鉴。
其他文献
液态特种功能材料多数含有大分子物质,通常呈现粘弹性非牛顿特征,针对其在武器化应用中高效撒布、弹药安全设计及稳定发射的军事需求,提炼出聚合物溶液空化流动和射流破碎两个基础科学问题,系统开展聚合物稀溶液文丘里空化流动及射流破碎研究,主要研究内容和创新成果如下:基于文丘里非定常空化流动多视角、高时空分辨率测量,开展过滤水、三种浓度甘油溶液、不同分子量不同浓度聚合物溶液系列空化流动实验。依据实验流体空化流
广州市越秀区东风西路小学创建于1942年,拥有东风、盘福、双井、流花四个校区。学校以"尚德多元"为办学理念,秉承"活泼、友爱、奋发、向上"的校训,形成了"学得活、负担轻、素质高"的办学特色,先后获得全国科研兴教示范基地、全国优秀家长学校、全国优秀少先队集体、全国德育示范校等荣誉称号。
期刊
造血干细胞分化成熟为具有功能的红细胞是一个复杂的过程,涉及到众多的细胞事件,如谱系决择、形态结构改变、细胞代谢变化以及周期调控等。红系分化过程受到细胞外信号、细胞内转录调控以及染色质组表观遗传变化等的协同调控,其调控异常往往会导致贫血、白血病等多种疾病的发生。因此,研究红系分化调节机制对认识细胞分化调控过程及红系分化失调相关疾病具有重要意义。GATA-1(GATA binding protein
志贺菌是一种革兰氏阴性肠杆菌,其污染的水或食物进入人体后可引发细菌性痢疾(志贺菌病)。全球每年约有1.647亿人感染志贺菌病,导致约110万人死亡,对人类健康构成了重大威胁。我国志贺菌病问题也十分严重,其发生率自2005年起连续四年在所有传染病中位列前四,是我国传染病防控的一大挑战。志贺菌根据生化反应特征和O抗原构造差异可分为福氏、宋内、痢疾和鲍氏四个血清群,其中福氏志贺菌是全球尤其是亚洲地区引起
心血管疾病是导致全球范围人类死亡的第一疾病,而高脂血症是心血管疾病的主要危险因素之一。目前,治疗药物靶向LDL、Lp[a]和富含TG的VLDL以降低动脉粥样硬化性心血管疾病的风险。但仍存在现有药物难以治愈的严重的血脂异常,以及对现有药物的不良反应,因此对具有新降脂机制的药物研发具有迫切需求。SAK-HV是我们室前期研制的具有溶栓和抗凝功能的重组蛋白,在药效学研究中能够降低高脂Apoe-/-动物模型
在高中班级德育工作中,班主任既要修炼育人内功,同时还需借助民主管理策略,打造高效的班级管理队伍,多管齐下,为学生的成长和发展构筑心育之桥。
核与辐射突发事件发生后,对伤员进行快速的剂量评估是临床诊断和展开救援的关键。电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance,EPR)可以对牙齿中电离辐射产生的自由基进行特异性检测以评估辐射剂量。通常牙齿剂量EPR测量方法使用离体牙齿样品进行测量,离体测量受限于有创的采样方式,多应用于回顾性的剂量评估中。而在体测量方法可以不经采样,直接对人牙齿进行EPR测量来评估受照射
异基因造血干细胞移植是许多血液系统恶性疾病患者获得治愈的希望,而移植后的并发症却制约着移植的最终疗效。急性移植物抗宿主病(acute graft-versus-host disease,aGVHD)是异基因造血干细胞移植后特有的移植相关并发症,其发生率占移植病人的40%-60%,而其死亡率更是高达10%。急性GVHD是由供者T细胞识别并攻击受者组织抗原而导致的免疫性疾病,其一线治疗方案是激素。但是
炭疽芽胞杆菌(Bacillus anthracis)是人畜共患传染病——炭疽(anthrax)的病原体。炭疽危害巨大,作为五大人畜共患传染病之一,可以通过食草类哺乳动物传染人类。感染途径主要有三种,即皮肤、肠、肺途径,分别造成皮肤炭疽、肠炭疽、肺炭疽,其中,皮肤炭疽约占炭疽总感染率的95%以上,主要表现为皮肤炭疽痈,肠炭疽和肺炭疽约占5%,肠炭疽主要表现为消化系统黏膜水肿和淋巴结肿大,肺炭疽主要表
学位