天然多糖基/卟啉纳米粒子的构建及光动力抗菌治疗的应用

作     者：管斌斌 

作者单位：东北师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈莉

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：细菌感染 光动力抗菌疗法 右旋糖苷 卟啉 

摘      要：近年来,随着细菌耐药性严重化,结合光敏剂的纳米材料在光动力抗菌领域受到广泛关注。卟啉是常见大环光敏剂的代表,但因其水溶性较差、聚集诱导猝灭效应,导致单线态氧(O)产率降低,光动力治疗效果往往不及预期。将光敏剂与功能性载体结合,制备纳米抗菌剂的方法能够弥补光敏剂自猝灭以及亲水性差的短板,显著提高O的产率,增强纳米材料的光动力抗菌治疗效果。急性致病菌感染发展迅速,临床上通常以口服或静脉注射抗生素来应对感染,但抗生素对复杂性感染以及耐药菌感染的治疗效果并不好。为解决这一问题,本论文选取氧化右旋糖苷为骨架材料,单氨基卟啉为光敏剂,构建p H响应性纳米材料用于光动力抗菌治疗。具体开展工作如下:(1)选用易化学改性、生物相容性较好的氧化右旋糖苷(ODex)为骨架材料,单氨基卟啉(TPP-NH)为光敏剂模型分子,通过席夫碱反应构建氧化右旋糖苷/卟啉纳米粒子(ODex-TPP),进一步将疏水性抗生素左氧氟沙星(Lev)经亲疏水作用担载到ODex-TPP中,形成抗菌纳米粒子(OTP-Lev)。在酸性条件下,席夫碱键断裂,释放左氧氟沙星和氨基卟啉。左氧氟沙星杀灭以大肠杆菌为代表的革兰氏阴性菌,施加光照,通过光动力抗菌疗法(APDT)杀灭革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌,实现抗生素抗菌与光动力抗菌的联用。经动态光散射(DLS)和扫描电子显微镜(SEM)测得ODex-TPP纳米粒子为大小均一的球形(189±0.55 nm),稳定性较好,尺寸可调节,体外ROS产生能力较强,ODex-TPP纳米粒子生物相容性较好。抗菌实验结果表明,经抑菌圈法测得担载左氧氟沙星后的纳米粒子OTP-Lev浓度为2 mg/m L时对革兰氏阴性菌大肠杆菌抑菌半径达到9 mm;光照条件下,ODex-TPP纳米粒子破坏金黄色葡萄球菌的细胞膜,使细菌失去其表面形态,表现出良好的杀菌效果,实现广谱杀菌的目的。(2)在上一体系的基础上,将具有抗菌性的阳离子聚合物聚赖氨酸(PLL)通过席夫碱反应键合在氧化右旋糖苷/卟啉纳米粒子(ODex-TPP)上,构建抗菌纳米粒子(OTP-PLL)。在细菌环境下,席夫碱键断裂,释放聚赖氨酸和氨基卟啉,实现阳离子抗菌和光动力抗菌联用。OTP-PLL纳米粒子显示为大小均一的球形(332±1.53 nm),尺寸可调节,稳定性较好,ROS产生能力较强,OTP-PLL纳米粒子生物相容性较好。抗菌实验结果表明,在光照的条件下,经抑菌圈法测得2 mg/m L的OTP-PLL对金黄色葡萄球菌抑菌半径为8 mm,对大肠杆菌抑菌半径为6 mm,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出良好的杀菌性能,实现阳离子抗菌与光动力抗菌的联合应用。