不同多酚修饰的壳聚糖/铜纳米复合材料的制备及其应用研究

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食源性疾病已成为全球最突出的公共卫生问题之一。在世界范围内,感染食源性病原体(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、李斯特菌、沙门氏菌等)是引起烧伤患者死亡的主要原因。临床上常使用多种抗菌药物预防和治疗细菌感染,但抗菌药物的过度使用和滥用催生了“超级细菌”的出现。为减少抗菌药物的副作用,更好地应对细菌感染,已经提出了许多杀菌策略,例如光热,光催化,纳米递送和金属或金属氧化物等。然而,具有上述杀菌策略的抗菌材料合成过程复杂、生物相容性差、难降解且成本高,其实际应用受到严重阻碍。因此,研究和开发具有优良杀菌性能且具有良好生物相容性、快速杀灭并持久抑制细菌生长的抗菌材料对治疗食源性病原体感染具有重要的发展意义。本论文的主要研究成果如下:(1)不同多酚修饰的壳聚糖/铜纳米复合材料的制备。采用微波辐照法制备了三种多酚(芦丁、单宁酸和没食子酸)修饰的壳聚糖-铜基纳米酶抗菌复合材料:CS-CuRT NCs、CS-Cu-TA NCs和CS-Cu-GA NCs。运用SEM、TEM、XRD、XPS、FTIR等测试方法对复合物的结构、表面态、组成等进行初步的表征,充分证实三种纳米抗菌复合材料的成功制备。利用平板涂布法和细菌形态学观察法共同探究了三种纳米抗菌复合材料对革兰氏阴性大肠杆菌(Escherichia coli,记为E.coli)和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,记为S.aureus)的杀菌效率,并通过观察细菌形态发现,细菌细胞膜被完全破坏,内容物大量释放。此外,GSH、VC底物氧化法和TMB显色试验证实纳米抗菌复合材料优异的双功能酶活性(氧化酶和过氧化物酶),并进一步揭示该类纳米抗菌复合物是通过过氧化氢自给的化学动力治疗过程来实现细菌灭活。噻唑蓝(MTT)比色法考察了三种纳米复合材料对两种常见的模型细胞(增值表皮癌细胞、小鼠胚胎成纤维细胞)的细胞毒性,结果表明三种纳米抗菌复合物具有优异的生物相容性。最终,通过比较三种纳米抗菌复合材料的生物活性,筛选出对2种临床常见病原菌最为敏感的抗菌复合物,进一步用于后续新型医用抗菌创可贴的研制。(2)没食子酸(GA)修饰的壳聚糖/铜膜基抗菌创可贴的制备。受传统创可贴的启发,从上述制备的三种抗菌剂筛选出具有最优活性的抗菌剂CS-Cu-GA NCs,通过简单的流延法技术设计为便携式膜基抗菌创可贴,以便更好地满足实际生活需求。在本文中,我们通过SEM,接触角测定、耐磨性评估、体外粘附力试验及涉水环境下各项指标(防水性、透气性、吸水率、膨胀率等)对自制的膜基创可贴的物理学性能进行探索。此外,采用平板计数法评估了自制的膜基创可贴对两种常见的S.aureus和E.coli的杀菌活性。因此,我们进一步通过构建细菌感染的小鼠伤口模型对自制膜基创可贴的体内药效进行评估,并选取常见的几种市售创可贴作为对照,与自制的膜基创可贴比较,更好地评估其在实际应用中的潜力。最终,通过体外、体内试验充分证实了自制膜基创可贴的广谱抗菌性和实用性。鉴于该产品成本低,方便的优点,有望为开发新型的便携式抗菌产品提供解决方案。
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