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N-卤胺聚合物/ZnO纳米纤维的可控合成与多模式协同抗菌行为研究

N-卤胺聚合物/ZnO纳米纤维的可控合成与多模式协同抗菌行为研究

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作者：曲慧慧内蒙古大学

学位级别：硕士

由致病菌感染导致的重大疾病对全球公共卫生构成了严重威胁,如何解决这一难题是人类一直以来所面临的巨大挑战。针对上述困境,强效抗菌材料的研发显得极为迫切。在种类繁多的抗菌材料中,高分子N-卤胺因具有强效抗菌活性、低毒性、成本... 详细信息

由致病菌感染导致的重大疾病对全球公共卫生构成了严重威胁,如何解决这一难题是人类一直以来所面临的巨大挑战。针对上述困境,强效抗菌材料的研发显得极为迫切。在种类繁多的抗菌材料中,高分子N-卤胺因具有强效抗菌活性、低毒性、成本低廉、可再生性等优点,被广泛应用于水净化、公共卫生、食品包装等领域。纳米ZnO因具有广谱抗菌性、热稳定性、生物相容性、低毒性等成为理想的抗菌材料。基于高分子N-卤胺和纳米ZnO的优点,本论文通过静电纺丝技术合成了N-卤胺聚合物/ZnO纳米纤维,研究其抗菌性能、抗菌模式以及生物毒性。本论文的具体工作如下:(1)首先,采用Gabriel反应,以5,5-二甲基乙内酰脲(DMH)为原料,合成3-烯丙基-5,5-二甲基乙内酰脲(ADMH),以ADMH和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为共聚单体,通过自由基聚合反应合成共聚物P(ADMH-MMA)。随后,将P(ADMH-MMA)、乙酸锌和PAN混合溶解在DMF中,通过静电纺丝制备成纳米纺丝纤维,将该纤维经过水热反应处理,得到PAM/ZnO NFs,再经氯化氧化法得到目标产物PAM-Cl/ZnO NFs。最后,通过XRD、SEM、TEM、HRTEM、EDX、mapping和碘量法对PAM-Cl/ZnO NFs进行系统表征。(2)随后,采用平板计数法,评估PAM-Cl/ZnO NFs在光照和黑暗条件下的抗菌能力,探索PAM-Cl/ZnO NFs的浓度和接触时间对抗菌性的影响。此外,通过ESR测试、活性氧捕获实验验证PAM-Cl/ZnO NFs产生的活性氧具有抗菌活性。通过测定锌离子的浓度以及锌离子杀菌实验证明PAM-Cl/ZnO NFs在杀菌过程中释放的锌离子也具有抗菌活性。通过氧化性测定以及氧化性抗菌实验验证PAM-Cl/ZnO NFs也具有非活性氧依赖的氧化抗菌特点。基于以上,研究PAM-Cl/ZnO NFs的多模式协同抗菌行为。(3)最后,通过MTT法、活死细菌染色法和LDH水平测试,评价PAM-Cl/ZnO NFs的毒性。随后,评价PAM-Cl/ZnO NFs对秀丽隐杆线虫和在产卵期的秀丽隐杆线虫的影响,分析PAM-Cl/ZnO NFs对线虫的衰老情况、总脂肪水平以及对线虫的健康状况等的影响,证实PAM-Cl/ZnO NFs的生物毒性很小。

关键词： N-卤胺聚合物 ZnO 纳米纤维多模式协同抗菌生物毒性

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多巴胺改性透明质酸抗菌水凝胶的合成及伤口愈合治疗研究

多巴胺改性透明质酸抗菌水凝胶的合成及伤口愈合治疗研究

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作者：张宇内蒙古大学

学位级别：硕士

作为人体最大也是最重要的保护器官,皮肤组织极易受到外界损伤并引发致病菌的感染,严重时甚至会威胁患者的生命健康。因此,开发防止细菌感染的伤口敷料迫在眉睫。水凝胶是一类具有三维多孔网络结构的高含水量聚合物,具有模拟人体组织的... 详细信息

作为人体最大也是最重要的保护器官,皮肤组织极易受到外界损伤并引发致病菌的感染,严重时甚至会威胁患者的生命健康。因此,开发防止细菌感染的伤口敷料迫在眉睫。水凝胶是一类具有三维多孔网络结构的高含水量聚合物,具有模拟人体组织的微环境、吸收伤口渗出液并提供长期湿润的愈合环境等优异特性,使得水凝胶在众多伤口敷料中脱颖而出。然而,传统水凝胶在实际应用过程中存在抗菌活性不理想,机械强度不足且无法调控的缺陷,限制了其在生物医学领域中的应用。本课题针对上述问题,探索以多巴胺修饰的透明质酸作为水凝胶骨架,通过修饰和改性,以期得到具有优异抗菌活性和可调机械性能的水凝胶伤口敷料,具体研究内容如下:(1)在本项工作中,针对水凝胶较差的抗菌活性,开发了一种基于多巴胺修饰的氧化透明质酸多模式协同抗菌水凝胶,并对其体外抗菌活性以及生物相容性进行了探究。首先,以多巴胺修饰的氧化透明质酸(OHA-DA)作为水凝胶骨架,将OHA-DA、Fe与阳离子抗菌肽聚赖氨酸(EPL)混合,通过希夫碱以及配位络合作用构建了双动态交联可注射水凝胶。接下来,通过静电相互作用合成了葡萄糖氧化酶(GOx)负载的MoS纳米片,并将其通过物理混合的方式加载到水凝胶中,最终得到了OD/EPL/GM多模式协同抗菌水凝胶。抗菌实验表明,水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好抗菌活性,抗菌率可达99.99%。(2)针对可注射水凝胶机械性能较差且无法调控的问题,我们开发了一种可光调控机械性能的可注射水凝胶。首先,通过酰胺化反应得到了多巴胺修饰的透明质酸(HA-DA)。通过水热法合成了金属有机框架PCN-224,并将PCN-224负载到黑磷纳米片上,制得PCN@BP。接下来,通过络合作用制备了可注射水凝胶HA-DA/Fe/PCN@BP。水凝胶中的PCN@BP在660 nm激光照射下可以产生活性氧氧化DA聚合,从而将化学交联原位引入到水凝胶中,有效的提高了水凝胶的机械性能并实现了原位可调。(3)以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为实验指示菌,与可注射水凝胶HA-DA/Fe/PCN@BP作用,通过平板计数法、活/死细菌染色和扫描电镜(SEM)证实了具有高效的杀菌效果。此外,通过细胞活力测定、细胞迁移实验以及溶血实验证实了HA-DA/Fe/PCN@BP水凝胶具有良好的生物相容性。基于以上结果,最终构建了小鼠伤口感染模型来评估水凝胶的体内抗菌及促进伤口愈合的性能,结果表明水凝胶能够有效的消除细菌感染,加速小鼠伤口的愈合。

关键词：水凝胶双交联网络黑磷纳米片二硫化钼纳米片多模式协同抗菌伤口愈合

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