【摘 要】
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细菌感染的治疗是皮肤伤口愈合管理的重要组成部分。严重的感染不仅会阻碍伤口愈合的进展,细菌还可能逐步侵入深层组织,导致器官衰竭甚至死亡。在临床实践中,利用抗生素仍然是治疗伤口感染的主要方法,然而抗生素治疗不仅引发全球关注的耐药性问题,而且缺乏加速伤口愈合的能力,因此迫切需要能够替代抗生素对抗细菌感染的方法。近年来纳米材料因其成分多样性和可调节的物理化学性质,为对抗细菌感染提供了新的途径。有内在抗菌性
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细菌感染的治疗是皮肤伤口愈合管理的重要组成部分。严重的感染不仅会阻碍伤口愈合的进展,细菌还可能逐步侵入深层组织,导致器官衰竭甚至死亡。在临床实践中,利用抗生素仍然是治疗伤口感染的主要方法,然而抗生素治疗不仅引发全球关注的耐药性问题,而且缺乏加速伤口愈合的能力,因此迫切需要能够替代抗生素对抗细菌感染的方法。近年来纳米材料因其成分多样性和可调节的物理化学性质,为对抗细菌感染提供了新的途径。有内在抗菌性能的纳米材料能够通过细胞膜损伤、氧化应激损伤等多种抗菌机制损伤细菌,或辅以光、声、磁场等外部手段而达到理想的抗菌效果,从而避免抗生素的使用,减少耐药菌发展的可能性。然而通过单一模式的抗菌作用途径具有有限的作用效果,更重要的是因有效作用剂量大而具有潜在的毒性作用或损伤正常组织的风险。针对上述问题,本文受临床联合用药启发,提出了一种多模式联合温和抗菌的策略。利用制备的铜硅纳米线的光热性能、催化性能以及铜离子的释放,在温和的条件下有效抗菌,避免高浓度的材料或者高温光热带来的对正常组织的毒性作用或热损伤;同时材料释放具有生物活性的铜离子和硅离子能够促进血管生成和伤口愈合,从而实现有效对抗细菌的同时促进伤口愈合。本论文主要工作如下:1)铜硅纳米线的制备及性能研究首先,本研究以硅酸钠和硝酸铜为原料,通过水热法合成了铜硅纳米线(Cu Si NWs)并通过理化性质表征证明其成功合成。通过SEM分析其形貌,直径在10nm左右,EDS分析表明其上Cu、Si、O元素的均匀分布。通过XRD、FTIR、UVvis NIR对纳米线的物相组成和光谱学性质进行分析,主要物相组成为Cu O/Si O2,并且在400-1000nm波长范围内有宽吸收峰。ICP测试表明,铜硅纳米线能够释放铜离子和硅离子。光热实验表明,铜硅纳米线具有良好的、具有浓度依赖和功率依赖特性的近红外(NIR)光热性能,并且具在良好的光热循环稳定性。通过催化实验,验证了铜硅纳米线的类POD酶、OXD酶以及CAT酶催化性能。铜硅纳米线的离子释放能力、光热能力以及催化活性为其用于温和抗菌及促进创面愈合提供了基础。2)铜硅纳米线用于感染创面治疗的体内外效果评价首先,通过体外细胞实验验证合适浓度的铜硅纳米线的体外促进HUVEC增殖的作用。浓度为31.25μg/m L的铜硅纳米线表现出对HUVEC增殖的最强作用,并且能使得HUVEC迁移率增加了32.06%,管形成则增加了68.72%,并且促进促进成血管相关基因VEGF,b FGF和HIF-1α的m RNA表达。接着,体外抗菌实验表明铜硅纳米线具有抗金黄色葡萄球菌和大肠肝菌的作用,抑制率分别为38.69%和70.93%,在NIR辅助下抑菌率则分别可达到99.35%和94.19%。表明铜硅纳米线良好的体外促血管形成能力以及多模式协同抗菌效果。最后,通过体内构建小鼠感染创面模型来研究体内对小鼠感染创面的治疗效果。体内实验结果表明,铜硅纳米线在NIR辅助下多模式协同对感染创面具有较高的抗菌效率和加速伤口愈合的能力。经过组织学分析,明确其可以通过促进肉芽组织再生、胶原沉积和血管生成来促进伤口愈合。综上,本文针对感染创面治疗中,抗生素带来的耐药性风险以及创面愈合能力不足,制备了具有光热性能、催化活性、能够释放铜离子、硅离子的铜硅纳米线进行多模式联合温和有效抗菌并减少副作用,同时促进创面愈合。因此铜硅纳米线可能是治疗感染伤口的良好候选者,本研究为纳米材料用于感染创面的治疗提供了新的可能。
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