基于微纳结构的复合表面的构建及其光动力抗菌性能研究

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以光敏剂孟加拉玫瑰红(RB)为杀菌剂,金属有机骨架(ZIF-8)为药物载体,选取具有较好生物相容性的聚己内酯(PCL)为聚合物基质,通过静电纺丝,制备了表面具有微纳结构形貌的光动力杀菌杂化纤维膜(RB@ZIF-8@PCL)。首先,以RB、硝酸锌、2-甲基咪唑为原料,通过“一步法”,制备了负载有RB的RB@ZIF-8。利用傅里叶红外光谱仪、紫外可见光分光光度计、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、场发射透射电镜、动态光散射仪对所得纳米粒子的化学结构、形貌进行了表征,并利用热重分析仪和紫外可见光分光光度计,对纳米粒子的载药量进行了测量。结果表明,RB的负载不会对ZIF-8的形貌、结构、粒径和结晶度造成影响,RB@ZIF-8的载药量约为11 wt%。随后,以RB@ZIF-8和PCL的共混液为纺丝液,通过静电纺丝,制备了光动力杀菌杂化微纳纤维膜RB@ZIF-8@PCL。利用衰减全反射傅里叶红外光谱仪、场发射扫描电镜、液滴形状分析仪对RB@ZIF-8@PCL的化学结构、表面形貌和表面润湿性能进行了表征。实验结果表明,通过调控杂化纤维膜中的RB@ZIF-8的负载数量可以实现对表面微纳结构的调控。活性氧(ROS)检测试验表明RB@ZIF-8@PCL能够在光照下有效释放单线态氧,且其产生量与负载的RB@ZIF-8以及光照时间等密切相关。体外杀菌实验证明ROS的产生赋予了杂化膜良好的广谱杀菌性能。体内动物实验进一步证明,杂化纳米纤维膜可以有效的灭活感染伤口的细菌,加快感染创口愈合,且不引发溶血现象和组织炎症。因此,该杂化纳米膜在抗感染领域表现出潜在的应用价值。以光敏剂亚甲基蓝(MB)为杀菌剂,介孔二氧化硅(MSN)为药物载体,利用层层自组装(LBL),制备出超疏水抗细菌粘附和光动力杀菌相结合协同抗菌表面。首先,以正硅酸四乙脂(TEOS)为原料,制备了直径约为1200 nm和200 nm的SiO2球。随后,通过静电吸附,将MB负载于MSN内部,制备了MB负载的MSN(MB@MSN)。利用傅里叶红外光谱仪、紫外可见光分光光度计证明MB成功负载于MSN内部,且MB负载量通过计算得为1.4 wt.%。ROS检测实验和体外抗菌实验表明:在光照下,MB@MSN可以有效产生单线态氧,进而对革兰氏阳性菌金黄葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌表现出高效的失活能力。然后,通过表面旋涂以及环氧固化的方法,将直径约为1200 nm SiO2粒子固定于材料表面,制备出一级结构表面。随后,利用LBL,将MB@MSN引入一级微纳结构表面,并利用含氟硅烷偶联剂对表面进行低表面能处理,获得微纳超疏水二级结构表面。利用场发射扫描电镜和液滴形状分析仪,对微纳结构表面的形貌和表面润湿性能进行了表征。实验结果表明,通过LBL成功制备出具有超疏水性能的抗粘附-杀菌协同抗菌微纳结构表面。其表面抗细菌粘附和抗菌性能正在进一步的探索中。
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