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锰掺杂抗菌沸石咪唑骨架通过免疫调节加速口腔颌面部感染伤口愈合

锰掺杂抗菌沸石咪唑骨架通过免疫调节加速口腔颌面部感染伤口愈合

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作者：万瑶吉林大学

学位级别：硕士

研究背景:口腔颌面部感染创口由于口腔颌面部位于人体暴露部分,容易受到创伤,为口腔颌面部常见疾病。由于该部位的解剖和生理特点,它不仅是消化道和呼吸道的开口,也是人体重要器官的集中区域。故该部位的感染创口不但能够引起机体重要... 详细信息

研究背景:口腔颌面部感染创口由于口腔颌面部位于人体暴露部分,容易受到创伤,为口腔颌面部常见疾病。由于该部位的解剖和生理特点,它不仅是消化道和呼吸道的开口,也是人体重要器官的集中区域。故该部位的感染创口不但能够引起机体重要组织器官不同程度的反应和功能障碍,而且还会造成颌面型的外形缺陷甚至损毁,从而导致患者产生严重的心理创伤。因此,口腔颌面部感染创口的救治显得尤为重要,其不仅是救治生命,更重要的是使患者的外形和功能尽可能恢复至健康水平。目前,创口清创配合抗生素治疗是临床上口腔颌面部感染创口治疗的常用手段。然而由于抗生素的滥用,细菌感染导致的抗菌耐药性的问题日益严峻。因此,大量抗菌纳米药物涌出减少了细菌感染性疾病中抗生素耐药性问题的出现,但却面临着致病菌过度免疫反应的难题。因此,迫切需要开发一种将抗菌与机体免疫反应调节相结合的纳米药物,达到不仅对致病菌表现出良好的抗菌性能,而且还通过调节巨噬细胞的极性来重塑炎症免疫,从而更有效的治愈口腔颌面部感染创口。实验目的:将可变价态锰均匀掺杂入ZIF-8有机框架中合成Mn-ZIF-8纳米复合物,通过体内和体外实验研究其在口腔颌面部感染创口的治疗中杀菌及抗炎效果。实验方法:1.采用在甲醇体系中常温搅拌的方法合成ZIF-8和Mn-ZIF-8。2.通过扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),紫外光谱,X射线衍射图(XRD),X射线光电子光谱学(XPS),电感耦合等离子体光谱发射光谱学(ICP-OES)等手段对纳米复合物进行表征,并测量纳米复合物的过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的酶活性。3.通过体外实验(CCK-8和细胞染色法)、体内实验(重要组织器官H&E染色法)和血溶性实验评价了Mn-ZIF-8的生物安全性和细胞毒性。4.通过活/死染色,菌落形成单位(CFU)计数,生物膜代谢活性,SEM和TEM,探究了Mn-ZIF-8对致病菌大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)的杀菌能力。5.通过免疫荧光染色及聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)评价Mn-ZIF-8的体外抗炎效果。6.通过小鼠(BALB/c)体内实验评估Mn-ZIF-8对于感染创口的治疗效果,及探究治疗机制。结果:1.Mn-ZIF-8中锰均匀分布在框架中,实现了Mn/Mn的共存。且Mn(20%)-ZIF-8实验组中SOD和CAT酶活性显著增加。2.通过体外和体内的毒性试验,证实Mn-ZIF-8具有优异的生物相容性和低细胞毒性。3.根据抗菌效果,在Mn(20%)-ZIF-8实验组中,CFU降低约两个数量级,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的杀菌效果。4.Mn-ZIF-8具有调节巨噬细胞极化从M1表型向M2表型的转变的能力。5.体内研究表明,这种Mn-ZIF-8纳米复合物可以协同杀死细菌病原体,调节免疫反应,将局部炎症状态逆转到再生阶段,从而促进受感染伤口的愈合过程。结论:该研究通过将具有酶活性的可变价态锰引入到具有优异的抗菌性能的纳米材料ZIF-8中,在杀菌的基础上,复合纳米粒子可以调节巨噬细胞极化从M1表型向M2表型的转变。通过这种设计,该纳米平台通过调节巨噬细胞极化抑制过度炎症反应,通过杀灭细菌和炎症调节,为加速口腔颌面部感染创面愈合提供了有效途径。

关键词：纳米药物抗菌炎症巨噬细胞极化口腔颌面部感染创口愈合

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