【摘 要】
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沸石咪唑骨架材料(ZIFs)一类新型金属有机骨架材料,与聚合物之间具备良好的相容性。将ZIFs掺入聚合物基质后,能提高目标组分的溶解度和扩散性,因此相比较于其他MOFs,ZIFs更适用于制备混合基质膜。在多种不同类型的ZIFs中,ZIF-8由于良好稳定性以及简易的合成方法备受关注。本论文通过混合基质法,将掺杂尼氟酸(NIF)的ZIF-8颗粒与海藻酸钠(ALG)溶液共混后,制备出一种高效抗菌,具有响
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沸石咪唑骨架材料(ZIFs)一类新型金属有机骨架材料,与聚合物之间具备良好的相容性。将ZIFs掺入聚合物基质后,能提高目标组分的溶解度和扩散性,因此相比较于其他MOFs,ZIFs更适用于制备混合基质膜。在多种不同类型的ZIFs中,ZIF-8由于良好稳定性以及简易的合成方法备受关注。本论文通过混合基质法,将掺杂尼氟酸(NIF)的ZIF-8颗粒与海藻酸钠(ALG)溶液共混后,制备出一种高效抗菌,具有响应性的低毒性抗菌生物膜(ZIF-NIF-ALG),该薄膜可以负载抗生素,同时作为掺杂尼氟酸ZIF-8颗粒的载体,在生物体伤口处发挥抗菌消炎的疗效。本文探究了ZIF-NIF-ALG抗菌膜的结构,载药性质及其抗菌机制。本文首先使用一步合成法,通过掺杂尼氟酸对ZIF-8进行改性,制备了抗菌性更强的ZIF-NIF颗粒:尼氟酸与2-甲基咪唑同时作为配体与Zn(II)竞争性配位,通过调整尼氟酸的掺杂量,得到了不同形态的ZIF-NIF颗粒。其中掺杂量为15%的ZIF-NIF颗粒与海藻酸钠溶液共混后制备了得到了ZIF-NIF-ALG抗菌膜,整个合成过程简单绿色,条件温和。SEM,FITR,BET,和PXRD等实验结果均表明,掺杂了尼氟酸之后的ZIF-NIF颗粒孔径增加,比表面积减小,形态从规则六面体转变为棒状。分析可知尼氟酸的掺杂并不是简单的孔径吸附或者表面吸附,尼氟酸的加入改变了ZIF-8的配位环境,这种合成方式防止尼氟酸外泄,并且合成后还能再次吸附其他药物分子,形成双载药系统;因为锌离子与海藻酸钠分子的螯合作用,ZIF-NIF颗粒与海藻酸钠具有良好相容性,合成的生物膜机械性能增强;当ZIF-NIF颗粒赋形成为膜状之后,更适用于作为体外长期药物释放系统。基于合成后的ZIF-NIF-ALG抗菌膜,探究了该膜在细菌感染后微酸的环境下,能否成功释放抗菌因子以达到良好的抗菌效果。结果表明:复合抗菌膜展现了良好的载药性及p H响应释放性;随着氟尼酸掺杂含量不断增加,其抑菌效果也不断提高,由于氟尼酸本身具备的抗菌性,存在浓度依赖现象;通过对不同材料的抗菌性评估,数据表明ZIF-NIF-ALG膜对革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌都具有良好的抑菌性。最后,研究了ZIF-NIF-ALG抗菌膜抗菌机制以及生物相容性,通过对其细菌形态、呼吸代谢、细菌细胞膜的完整性的检测性实验,推断ZIF-NIF-ALG膜的部分抑菌机制主要是通过释放金属离子和药物分子来影响细菌呼吸代谢,破坏其细胞膜结构从而抑制细菌的繁殖;该膜同时具有良好的生物相容性,在MTT实验中展现出低毒性,在溶血实验中显示出对血液的相容性良好。相比较于单纯的ZIF-8粉末来说,经过修饰之后其生物相容性有所提高。该研究为开发新型的抗菌剂提供了初步的理论支持及实验指导。
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