智能复合纳米颗粒的制备及其在骨髓炎诊疗一体化的应用研究
研究目的： 利用抗菌肽对UBI29-41对金黄色葡萄球菌的亲和性，结合MnO2在酸性条件下与H2O2智能响应产生氧气可促进光动力治疗的特点，本研究通过设计智能复合纳米颗粒，对骨髓炎进行荧光、光声、磁共振三模态成像及联合治疗，以评估其在骨髓炎诊疗一体化的效果。 研究方法： 以一种简单、重复性高的方法构建多功能纳米颗粒 BSA-MnO2-UBI29-41-ICG-Gent （BMUIG），通过透射电镜（TEM）、动态光散射（DLS）、紫外吸收光谱、Zeta电位变化等检测对所制备的纳米颗粒进行表征检测。将所制备的纳米颗粒BMUI与金黄色葡萄球菌进行共孵育，通过透射电镜、激光扫描共聚焦显微镜、流式细胞仪检测其与金黄色葡萄球菌的亲和性。体外抗菌实验以不同组别药物对金黄色葡萄球菌进行抗菌实验，通过荧光探针染色及吸光度分析检测金黄色葡萄球菌活性。取4周龄雄性ICR小鼠，于胫骨粗隆下方钻一个直径为1.5 mm的圆形单层缺损，注射金黄色葡萄球菌菌液，构建骨髓炎模型。通过尾静脉注射纳米颗粒，进行荧光/光声/磁共振三模态成像，监测纳米颗粒时间分布，并选择富集量最高的时间点引导光动力治疗。于治疗2、4周后进行计算机断层扫描（CT）成像，并取胫骨进行组织染色，评价纳米颗粒的治疗效果。 研究结果： 表征结果显示，成功制备粒径约 50 纳米的片状纳米颗粒 BMUIG，其生物相容性好，可特异性靶向金黄色葡萄球菌，其装载的吲哚菁绿（ICG）可实现荧光和光声成像。在骨髓炎的小鼠模型上，纳米颗粒快速到达骨髓炎病灶区域，12 小时到达富集最高峰，此时BMUIG组的荧光强度和光声强度分别是非靶向BMIG组高3.1倍和1.8倍。在酸性条件下， BMUIG可以与H2O2发生响应，一方面，产生大量氧气，经808 nm激光照射5分钟后，产生更多的单态氧，其产生单态氧的效率是游离ICG的3.1倍，在ICG=20μg/mL，庆大霉素=0.5μg/mL 的浓度下，有效抑制金黄色葡萄球菌活性，降低抗生素的使用剂量。另一方面，BMUIG纳米颗粒中的MnO2被还原成Mn2+，有效缩短组织的纵向驰豫时间和横向驰豫时间，其纵向驰豫率 r1=6.06 mM-1?s-1，是 BMUIG 纳米颗粒的 28 倍，横向驰豫时间r2=44.18 mM-1?s-1，是BMUIG纳米颗粒的98倍。在骨髓炎模型的小鼠上，显著增强骨髓炎病灶区域磁共振信号。对骨髓炎小鼠进行治疗，BMUIG 纳米颗粒组较其他治疗组更高效杀灭金黄色葡萄球菌，CT结果显示2周时BMUIG组有明显的新生骨痂形成，4周后骨缺损部位完全愈合。H&E染色结果显示治疗后2周，BMUIG组骨髓炎小鼠胫骨处没有看到炎症细胞浸润，4周后大量新生骨形成，缺损部位愈合效果较其他治疗组更好。 研究结论： 基于制备的智能复合纳米颗粒 BMUIG，有效靶向金黄色葡萄球菌，实现多模态成像和骨髓炎治疗。本研究结果对于临床骨髓炎的诊断和治疗具有科学意义和应用前景。
骨髓炎;复合纳米颗粒;智能响应;金黄色葡萄球菌;诊疗一体化
汕头大学
硕士
外科学
胡军
2018
中文
R681.2;R318.08
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）