功能化的纳米材料在抗菌领域的应用
纳米材料的发展为开发抗菌药物提供了全新的策略。纳米材料能靶向于细菌感染的部位，选择性杀死细菌，降低药物的毒副作用。尽管纳米材料抗菌的性能优异且正在的进入临床实验阶段，但是目前依旧面临着包括材料生物安全性有待提高，抗菌机制了解不充分等问题。因此，新型的功能化的抗菌纳米材料的研发与应用具有十分重要的意义。本论文基于目前快速发展的材料的功能化技术，开展了功能化纳米材料的制备，表征及其在抗菌方面的应用的研究工作。具体的研究内容由以下的两个部分构成。 第一部分:利用金黄色葡萄球菌的细胞外的囊泡膜包覆的纳米颗粒作为主动靶向运输的载体用于根除细胞内的细菌感染。临床上金黄色葡萄球菌的胞内感染一直是一个难以解决的问题，主要的原因是抗生素很难进入/滞留在吞噬细胞的内部。我们设计了金黄色葡萄球菌的细胞外的囊泡膜包覆的PLGA纳米颗粒(NP@EV)，NP@EV能够主动靶向于被金黄色葡萄球菌感染的巨噬细胞，NP@EV装载抗生素(NP-Antibiotic@EV)之后可有效的提高抗生素对胞内感染菌的作用效果。动物实验模型表明当我们将NP@EV尾静脉注射到菌血症的小鼠体内时，NP@EV主动靶向于转移性的感染器官;同时，NP-Antibiotic@EV赋予了其抗生素明显提高的治疗效率。不仅如此，将纳米颗粒表面包覆的EV换成大肠杆菌的OMV获得NP@OMV将可主动靶向于大肠杆菌感染的巨噬细胞，这表明我们的运输系统具有普适性仅依赖于需要消灭的细胞内特定的病原体。 第二部分:氧化酶模拟物金属纳米颗粒选择性的杀死细菌同时抑制菌膜的形成。近些年来，抗菌纳米酶的出现为开发新型的抗菌试剂提供了很大的可能，然而，纳米酶原位产生活性氧(ROS)用于杀菌，这种抗菌的作用机制使其杀死细菌的同时对哺乳动物细胞也具有一定的损伤。我们设计了可产生表面结合ROS的纳米酶—双金属纳米颗粒银钯(AgPd)合金。AgPd纳米颗粒可产生类似于单线态氧的ROS，附着于颗粒的表面，具有很强的广谱的杀菌效果且只对细菌(包括抗药菌)有效，对哺乳动物细胞无效;将AgPd纳米颗粒作为表面涂层材料能够有效的抑制菌膜的形成。不仅如此，当我们将AgPd纳米颗粒替换成表面可产生结合ROS的热还原性的TiO2时，尽管表面产生的ROS的种类不同，但是我们发现其杀菌能力也具有选择性。这项工作第一次提出了纳米酶选择性杀菌的构建方法，并进一步确定了一种以优先杀死细菌而非哺乳动物细胞的新机制，提出氧化酶类金属纳米材料可作为生物涂层添加剂，用于抑制菌膜的形成，进而实现对基因编码和表现型抗药菌的作用。
纳米材料;功能化技术;囊泡膜包覆;金黄色葡萄球菌;抗菌性能
中国科学技术大学
博士
材料物理与化学
阳丽华
2021
中文
TB383;TQ460.1
2021-06-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）