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金银碳点诱导伤口愈合的细胞增殖作用及抗菌性能的研究

金银碳点诱导伤口愈合的细胞增殖作用及抗菌性能的研究

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作者：汪子祺湖南科技大学

学位级别：硕士

近年来,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、耐药结核分枝杆菌(MTB)、耐碳青霉烯的肠杆菌科(CRE)等多重耐药菌全球快速传播证明了在抗生素的治疗下,细菌仍能够成功地进化和生存,继而导致伤口难以快速愈合。理想的愈合系统应该要满足以下... 详细信息

近年来,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、耐药结核分枝杆菌(MTB)、耐碳青霉烯的肠杆菌科(CRE)等多重耐药菌全球快速传播证明了在抗生素的治疗下,细菌仍能够成功地进化和生存,继而导致伤口难以快速愈合。理想的愈合系统应该要满足以下几个方面:快速闭合伤口,减少感染,模仿细胞外基质特征,润湿伤口,减少疤痕生成等。但目前的产品、设备和技术均不能在保留皮肤功能的同时满足以上几个方面。快速应用发展的纳米材料,呈现出抑菌材料的独特性质,为伤口愈合治疗和根除抗性细菌这两方面提供了契机,提供了加速伤口愈合的解决方案。目前,基于不同治疗性纳米材料之间的协同作用,已经制定了两个领域的策略:将具有抗菌特性的纳米材料嵌入各种天然聚合物/无机材料的混合支架中;使用纳米载体来封装活性剂。碳点(CDs)是一类尺寸小于10 nm的碳基荧光纳米材料。由于其优越的光学特性、易于合成、良好的生物相容性、抗光漂白作用和出色的水溶性,使得它们在生物医学应用中备受关注。银纳米簇(Ag NCs)具有卓越的抗菌特性,金纳米簇(Au NCs)具有良好的化学稳定性和生物相容性。Ag NCs可以释放调节抗炎细胞因子,促进伤口快速闭合,还可以通过角质细胞的增殖来刺激表皮的再表皮化。Au NCs能够促进伤口愈合并抑制微生物活性,低剂量时还能增强角质细胞的生长和分化,这使得它们在抑菌,伤口治疗方面具有广阔的应用前景。1、本论文报告了一种用微波合成的碳基双金属纳米簇(Au Ag-CDs),进一步通过紫外(UV)处理得到Au Ag-CDs(UV)。利用细菌平板计数法验证了Au Ag-CDs、Au Ag-CDs(UV)对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抗菌活性,最低抑菌浓度为200μg/m L。除此之外,Au Ag-CDs、Au Ag-CDs(UV)二者分别与普通细菌和与它们同种类的亚型致病菌、耐药菌作用后,Au Ag-CDs(UV)对普通细菌的抗菌效果更好,Au Ag-CDs对致病菌和耐药菌的抗菌效果更好。这种碳基双金属纳米复合材料可用于区别筛选耐药菌和普通细菌,消除伤口中不同程度的炎症反应,是一款针对耐药菌(MDRs)极具潜力的新型双金属纳米复合材料。2、本论文在Au Ag-CDs具有良好抑菌性的基础上,进一步研究了Au Ag-CDs对人皮肤成纤维细胞(BJ)和人胚胎肾细胞(HEK-293)两种不同细胞系的细胞活性影响。在体外,Au Ag-CDs可以促进上述两种正常细胞增殖。倒置荧光显微镜的结果显示,Au Ag-CDs可以进入细胞,且还能进入细胞核。检测了与Au Ag-CDs作用后细胞内的ATP和ROS含量的变化。检测结果表示ATP含量随Au Ag-CDs浓度增加而增高,证明了Au Ag-CDs促进ATP的生成,有利于细胞增殖作用。基于碳基双金属纳米簇的优异抑菌活性和良好的生物相容性,制备了海藻酸钠复合金银碳点(Au Ag-CDs@GEL)。应用全层皮肤切除伤口的大鼠模型来评估Au Ag-CDs@GEL的伤口愈合效果。结果表明,Au Ag-CDs@GEL可以促进伤口愈合,这可能与Au Ag-CDs的抗菌和促进创面细胞增殖作用有关。病理切片发现显示,Au Ag-CDs@GEL的愈合水平明显优于空白对照组。此研究可能为碳基金属纳米复合材料在治疗皮肤伤口方面的应用提供启示。总之,本论文提供了一种具有抗菌活性以及伤口愈合作用的碳基金属纳米粒子设计方法,将纳米金银与碳量子点结合在一个碳基双金属纳米簇结构中,可用于区别筛选耐药菌和普通细菌,消除伤口中的不同程度的炎症反应。同时,碳基双金属纳米簇对生物系统具有良好的生物相容性,通过细胞毒性实验,验证了金银碳点可以促进正常细胞增殖。总之,合成的Au Ag-CDs具有很好的抗耐药菌、抗致病菌和皮肤伤口愈合的潜力,并且无细胞毒性。操作方法简便的同时还可以有效筛选抑制耐药菌活性,具有广阔的应用前景。

关键词：双金属纳米材料碳点金银碳点耐药菌细胞增殖伤口愈合

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