无机纳米材料的表面化学及其抗菌性能的研究

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pengxiubin
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背景及目的:
  随着纳米技术和纳米医学的快速发展,纳米材料因其易于制备,可降解,对正常生物组织的刺激小等优异性能,在医学领域已取得广泛应用,如医学基础研究、临床诊断与治疗、药物的生产与传送以及植入性材料的开发等。1980年以来,纳米技术开始应用于眼科,逐渐在眼病诊疗方面发挥重要的作用。目前,通过纳米技术能够更加深入地研究和描述眼部各种组织的结构和形态,克服眼部药物穿透性差、生物利用度低的不足等缺陷,同时也为眼部炎症和肿瘤的治疗以及眼眶骨的修复提供了许多新思路、新方法。基于此,本论文从无机纳米材料的医学应用以及表面化学入手,通过表面修饰手段,系统地探索了金纳米双锥的光热杀菌效果以及氧化石墨烯复合物的抗菌性能,从而开发了无机纳米材料在眼科炎症方面的新应用。
  方法:
  1.(D/L)-谷氨酸修饰的金纳米双锥的制备及其抗菌效果的研究:
  首先采用种子合成法以及刻蚀方法合成金纳米双锥,同时用(D/L)-谷氨酸对金纳米双锥进行手性修饰,通过透射电镜、紫外-可见吸收光谱、圆二色光谱等方法对手性金纳米双锥进行了表征。同时采用MTT法测定手性金纳米双锥对L929成纤维细胞增殖存活率的影响。在此基础上,通过接触培养、琼脂平板计数、活/死细菌染色等实验方法观察手性金纳米双锥在体外对表皮葡萄球菌的抗菌效果。为了验证手性金纳米双锥在体内的光热杀菌效果,建立了Sprague-Dawley大鼠皮下表皮葡萄球菌感染模型。在第10天对皮肤组织进行H&E染色,随后对各组大鼠进行伤口愈合情况评定。
  2.铜离子-氧化石墨烯复合材料的制备及其抑制细菌性角膜炎的研究:
  首先制备分散性良好的铜离子-氧化石墨烯复合材料,并通过紫外光谱和红外光谱等表征手段对材料的结构和性质进行表征。通过L929成纤维细胞毒性实验测定铜离子-氧化石墨烯复合材料的生物相容性。在此基础上,通过接触培养、琼脂平板计数、活/死细菌染色等实验方法观察铜离子-氧化石墨烯复合材料在体外对金黄色葡萄球菌以及铜绿假单胞杆菌的杀菌以及生物膜抑制效果。此外,通过建立兔铜绿假单胞杆菌角膜炎模型观察材料抑制细菌性角膜炎的效果,在处理后第1天、3天、5天和7天观察实验兔各组角膜炎发展情况,随后进行角膜组织H&E染色。
  结果:
  1.实验结果证明,手性金纳米双锥表现出较高的光热转换效率和较低的细胞增殖毒性。同时,D/L-谷氨酸修饰的金纳米双锥相对于未经手性修饰的金纳米双锥表现出更强的细菌细胞壁/膜结合力,因此具备良好的光热杀菌效果细菌生物膜清除活性。Sprague-Dawley大鼠皮下感染实验结果表明,手性金纳米双锥在近红外激光的照射下,可以促进感染伤口的愈合,起到治疗炎症疾病的作用。
  2.铜离子-氧化石墨烯复合材料具有良好的生物相容性,同时拥有优异的杀菌效果。比起单一的氧化石墨烯和铜离子,铜离子-氧化石墨烯复合材料具有更强的抑制细菌生物膜能力。此外,兔铜绿假单胞杆菌角膜炎实验结果证明,复合材料在体内可以明显抑制兔角膜炎的发展,而任何单一组分并没有抑制炎症发展的效果。
  结论:
  手性金纳米双锥和铜离子-氧化石墨烯复合材料通过低毒和高效的抗菌策略,在对抗与细菌生物膜相关的细菌感染方面展现了巨大的优势,为眼科炎症的诊疗提供了新思路。
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