巨噬细胞膜包裹载药中空介孔聚多巴胺纳米粒子的抗菌抗炎性能研究

作     者：曲尼色珍 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周延民

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：聚多巴胺 载药纳米粒子 柚皮素 抗生物膜 巨噬细胞极化 

摘      要：研究背景: 皮肤作为人体最大的器官,主要承担着预防微生物和非微生物感染的重要职能。然而,在意外或外科手术、热伤、咬伤和蜇伤后可能出现细菌感染,致病菌紧密粘附在组织的表面,形成细菌生物膜以抵挡免疫清除,并阻止抗生素的渗透,形成顽固感染的伤口。随之,细菌产生的毒素激发免疫系统启动炎症反应来抵御感染。顽固感染的伤口因不受控制的细菌入侵和局部炎症而臭名昭著,这可能引发严重的并发症,尤其是脓毒血症。为了对抗伤口感染,抗生素被滥用,这又将导致病菌抗生素耐药性,对公众健康来说,多重耐药细菌的出现已经成为一种严峻的挑战。光热治疗（Photothermal therapy,PTT）在抑制细菌方面有着广泛的应用前景。然而,PTT过程中产生的高温及活性氧都可能破坏氧化还原平衡,损害邻近正常组织,阻碍感染清除和组织修复。此外,巨噬细胞在感染创口处被激活为M1型,过度释放炎症因子,进而延缓了再上皮化的过程。为了达到理想的疗效和最小的副作用,将PTT与其他技术相结合的协同治疗策略已成为热潮。因此,开发一种调节免疫稳态的光热抗菌材料可能是对抗感染创口,加速创口愈合的一种可靠新策略。 研究目的: 本研究制备了中空介孔聚多巴胺纳米粒子（hPDA NPs）,并负载柚皮素（Naringenin,NAR）,然后在其表面包裹巨噬细胞膜（Macrophage Membrane,MM）形成复合纳米粒子NAR/hPDA@MM（N/hPDA@M）NPs,通过体内外实验探讨其抗细菌生物膜及抗炎效果。 研究方法: 1.我们首先制备hPDA纳米粒子,通过π-π堆积负载NAR,提高NAR的水溶性。其次,在NAR/hPDA纳米粒子表面包裹巨噬细胞膜,即形成NAR/hPDA@MM（N/hPDA@M）NPs。 2.通过透射电镜、紫外吸收光谱、傅立叶变换红外光谱、蛋白免疫印迹等手段对N/hPDA@MNPs进行了表征; 3.采用CCK-8、细胞活/死染色、细胞骨架染色、内脏H&E染色等手段检测N/hPDA@MNPs的生物相容性; 4.通过平板计数法、生物膜活/死染色,扫描电镜,核酸蛋白质泄露等对N/hPDA@MNPs的抗生物膜能力进行了研究; 5.通过活性氧检测、流式细胞术,免疫荧光染色、PCR实验、蛋白免疫印迹等实验检测N/hPDA@MNPs的抗氧化抗炎性能; 6.最后通过小鼠皮肤感染缺损模型再次验证材料的抗菌抗炎能力。 研究结果: 1.制备的N/hPDA@MNPs形态规则,分散均匀,具有良好的光热转化性能。 2.N/hPDA@MNPs生物相容性良好,生物安全浓度为150μg/m L。 3.体外实验结果表明N/hPDA@MNPs具有良好的抗细菌生物膜、抗氧化、抗炎作用。 4.体内实验结果证实N/hPDA@MNPs在***感染的皮肤创口模型中具有良好的抗菌性能,使炎症水平降低,显著加速创口愈合。 结论: 本实验制备的N/hPDA@MNPs具有良好的生物安全性。N/hPDA@MNPs有效中和炎症因子,而后在近红外光（808 nm,1.5 W/cm2）照射下,具有光热疗法与群体感应抑制双功能协同抗菌的作用,有效根除细菌生物膜。此外,N/hPDA@MNPs清除活性氧,抑制NF-κB信号通路活化,从而调节巨噬细胞向M2型活化。这种设计为细菌生物膜感染的皮肤创口治疗提供一种顺序治疗的有效策略。