生物活性酞菁聚合物的构建及光控抗菌研究

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酞菁光敏剂具有化学性质稳定、制备方法简单、结构易于修饰等优点,已应用于新型光动力治疗。水溶性和光敏活性是影响酞菁光动力治疗性能的重要因素。高共轭结构的酞菁具有高单线态氧产率,但其在水溶液中易聚集,进而导致其溶解性和光动力抗菌活性较差。本文针对酞菁的这些不足之处,基于细菌感染部位的微环境特点,构建了一系列基于酞菁光敏剂的新型光动力抗菌聚合物,并应用于治疗细菌感染。本文主要研究内容如下:(1)设计制备酞菁链转移剂与水溶性单体通过可逆加成-断裂链转移聚合得到高分子酞菁光敏剂,经季铵化反应获得正电荷表面,通过静电吸引作用结合在表面带负电的细菌表面。经680 nm光照后,该酞菁阳离子聚合物具有良好的光动力抗菌活性,可同时杀死革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。该酞菁聚合物细胞毒性低,可应用于细菌感染伤口的快速愈合。(2)针对细菌感染部位的微环境特点,设计合成了电荷反转型酞菁聚合物。在正常生理环境中该聚合物呈中性或电负性,当到达感染部位时,聚合物表面电荷由负电荷变为正电荷,与细菌细胞表面的亲和力显著增强,有利于抗菌聚合物在细菌感染部位的富集。基于此,构建了电荷反转酞菁聚合物-银纳米复合材料。在808 nm光照下,该复合材料具有良好的光动力抗菌、光热抗菌以及酸性条件下阳离子抗菌三重抗菌效果,可高效杀死细菌。(3)设计合成了良好水溶性多粘菌素B功能化的酞菁光敏剂,用于光动力抗菌治疗。将酞菁的光动力活性与水溶性多粘菌素B的抗菌能力相结合,在680 nm光照下,该光敏剂能够靶向结合在细菌表面,并快速产生单线态氧,可同时杀死革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。通过抗菌机制研究,制备的酞菁光敏剂可以通过与细菌表面的Ca2+和Mg2+结合,进而破坏细菌细胞膜的完整性。该光敏剂具有优良的生物相容性,能有效促进细菌感染创面的快速愈合,为光动力抗菌治疗和化疗的结合提供了新的发展思路。
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