多糖基纳米载银材料构建及其协同抗菌研究

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由于抗生素的滥用,细菌耐药性已成为威胁人类健康和安全的重大问题。纳米银作为一种抗菌材料,因其抗菌性能好,抗菌谱较广,且不会导致细菌产生耐药性等特点而备受青睐。然而,纳米银固有的生物毒性限制了其在抗菌领域中的应用。因此,如何降低纳米银抗菌材料的生物毒性越来越受到人们的关注。天然多糖作为一种生物相容性极佳的材料,最适合用于制备低毒性的纳米银抗菌材料。同时,利用具有抗菌性能的物质与纳米银协同使用,能够减少纳米银的用量,从而降低纳米银的生物毒性。本文设计和制备了四种以多糖为载体的纳米银基协同抗菌复合材料,系统研究了他们的协同抗菌性能和机理,并成功促进了被细菌感染伤口的愈合。具体如下:
  (1)以合成的甲壳素纳米微球为载体,采用原位合成方法制备了具有良好孔隙率和润湿性的载银磁性甲壳素微球(Ag-Fe3O4-NMs)。Ag-Fe3O4-NMs能够持续释放Ag+,而且能够催化低浓度的H2O2分解生成起基自由基(·OH)。·OH和Ag+均有更高的抗菌活性,能够避免高剂量的AgNPs和民O2产生的细胞毒性和生物体溶血作用。此外,Ag-Fe3O4-NMs还能够促进成纤维细胞生长,促进被细菌感染伤口的愈合。
  (2)以透明质酸为载体,利用简单的自组装方法制备了一种透明质酸/AgNPs/庆大霉素复合材料(HB/Ag/g)。制备的HB/Ag/g表现出pH或透明质酸酶(HAase)响应的Ag和庆大霉素缓控释释放性能,并具有高效协同抗菌能力。此外,采用简易的浸渍干燥工艺,将HB/Ag/g固定在多巴肢修饰的甲壳素水凝胶(CPH)表面,得到了一种新型的伤口敷料,产品命名为HB/Ag/g@CPH。HB/Ag/g@CPH对细菌的生长和粘附有较强的抑制作用,但不影响细胞的附着生长。最重要的是,HB/Ag/g@CPH能够抑制大鼠伤口中金黄色葡萄球菌的生长,并加速伤口愈合。
  (3)以白木通果皮提取的果胶(CEP)为还原剂和稳定剂,合成银纳米粒子(CEP-AgNPs)。CEP-AgNPs表现出Ag+的缓控释释放性能和显著的抗菌活性。随后,进一步将CEP-AgNPs加工成CEP-Ag抗菌海绵。该抗菌海绵不仅具有优异的吸水性和长效的保水性能,还表现出促进细胞粘附和增殖的特点。最重要的是,CEP-Ag海绵能够抑制伤口处细菌生长,并且为伤口愈合提供所需的潮湿环境,加快感染伤口的愈合。
  (4)以CEP为载体,采用绿色的两步法合成了CEP-Ag@AgCVZnO纳米复合材料。CEP在制备CEP-Ag@AgCl/ZnO后,除了结晶度的变化外,分子结构没有明显的破坏。CEP-Ag@AgCl/ZnO表现出pH响应性释放Zn2+和低剂量释放Ag+的特性。这种选择性释放的特性既能够满足抗菌需求,又能够避免高剂量的Ag+所带来的生物毒性。抗菌实验表明,Ag和Zn的同时使用,能够在保证抗菌性能的同时,降低两种元素的剂量。此外,CEP-Ag@AgCVZnO还表现出良好的光催化抗菌活性。
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