有机共轭聚合物纳米自组装体的制备及抗菌、抗肿瘤研究
发布时间：2021-11-10 18:53
共轭聚合物是一类具有π共轭结构的有机功能材料,它不仅具有良好的光学性质,如强光捕获能力、高量子产率、良好的光稳定性,还具有能带可调、生物相容性好的优点。由其形成的共轭聚合物纳米颗粒除了上述优点外,还具备纳米颗粒的空间优势和易于修饰的特点。因此共轭聚合物及其纳米颗粒在生物传感、成像以及疾病的诊断和治疗方面被广泛研究,成为具有广阔应用前景的生物材料。细菌感染引起的疾病一直威胁人类的身体健康,尤其是耐药菌株的出现使这一问题变得更加严峻。如何有效地治疗细菌感染相关疾病,仍面临着很多问题,如革兰氏阴性菌由于具有保护性的外膜结构而较革兰氏阳性菌更难杀伤,杀伤细菌过程中因残留的活性抗生素对细菌持续刺激而产生耐药性,以及在杀灭过程中对生物正常细胞产生较大伤害等。进一步,细菌还被证明与恶性肿瘤的出现有关。以化疗为主的肿瘤治疗方法面临着严重的副作用。因此创新地提出新颖策略并发展高效抗菌和抗肿瘤材料是解决目前威胁人类公共健康的关键技术,对降低社会经济成本、提高人们生活质量至关重要。针对目前困境,本学位论文利用共轭聚合物纳米颗粒的特性和生物分子的特异性,设计并构建了一系列基于共轭聚合物的纳米自组装体,系统开展...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
a）2015年全球范围内，70岁以下人群因癌症死亡的国家排名以及分布情况；b）2018年10种最常见癌症病例的死亡分布图
第一章综述5天然抗菌肽（AMPs）是指由昆虫体内产生的具有阳离子和疏水氨基酸的多肽，大多数AMPs通过破坏细菌细胞膜发挥抗菌活性，使细菌不易产生耐药性。然而，AMPs的提取成本高、稳定性低、毒性高，限制了其在临床中的应用[70-75]。因此，天然抗菌材料需要进一步的修饰才能实现在临床中的使用。1.3.1.2无机抗菌材料无机抗菌材料主要是金属和金属氧化物纳米颗粒以及碳纳米颗粒[46]。金属自古以来就是有效的抗菌剂，已发现镍（Ni）、锌（Zn）、镉（Cd）、银（Ag）和铜（Cu）等金属都具有抗菌性能。在这些金属中，Ag由于具有较强的抗菌活性而被广泛研究[47]。而一些贵金属（如Au）则具有光热转化性能，在光照下可以产生热，是良好的光热抗菌材料[48,49]。金属氧化物，特别是以纳米形式存在的ZnO，NiO，CoO，CuO和Cu2O等都具有抗菌活性，其中大多数还可以通过光刺激产生活性氧（ROS）对细菌进行杀伤[50-57]。富勒烯、单壁碳纳米管（SWCNTs）和氧化石墨烯（GO）等碳纳米颗粒也可以有效的杀死细菌[58-62]。无机金属类抗菌材料具有较强的抗菌活性和高的稳定性，然而大多数生物相容性差。因此，近年来发现将多种不同性能的材料组装起来不仅可以弥补单一无机抗菌材料的缺陷，还可以达到更高效的治疗效果[63]。图1.3Au-Ag@SiO2NCs的制备以及抗菌原理图。Figure1.3SchematicillustrationofthepreparationAu-Ag@SiO2NCandcorrespondingantibacterialapplicationsthroughthecombinationofphotothermalkillingandthereleasedsilverions.
第一章综述7降低了抗菌肽的毒性，增加了其在生物体内的稳定性，并且为多肽类抗菌材料在体内的应用提供了新思路。图1.4a）HD5衍生物的合成及纳米组装体系的构建示意图；b）HD5-myr纳米组装体和HD5杀伤细菌的示意图。Figure1.4a)Synthesisofhumanα-defensin5(HD5)derivativesandconstructionofnano-assemblysystem;b)SchematicofHD5-myrnano-assemblyandHD5killingbacteria.通过破坏细菌细胞膜杀死细菌的抗菌肽虽然不容易产生耐药性，然而对体内的细胞毒性大。因此，开发抗菌活性高、细胞毒性低、生物相容性好的广谱抗菌药物是非常必要的。甲壳素具有低的细胞毒性，并且在生物体内可以降解。基于此，2019年Haag课题组在甲壳素的侧链修饰季铵盐基团，不仅不会引发细菌产生耐药性，还解决了抗菌材料毒性大的问题[85]。如图1.5所示，甲壳素的乙酰氨基具有疏水性，进一步利用温和的反应条件在侧链的伯羟基上引入季铵盐，形成了具有疏水性核和亲水性阳离子壳的壳核结构纳米材料。在甲壳素的侧链修饰季铵盐，增加其水溶性和正电荷密度，增强了抗菌活性。此外，季铵盐修饰后的甲壳素保留了天然抗菌材料低细胞毒性的特性，对哺乳动物的正常细胞几乎没有毒性，具有良好的溶血性和生物相容性，而对革兰氏阳性菌、
本文编号：3487763
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
a）2015年全球范围内，70岁以下人群因癌症死亡的国家排名以及分布情况；b）2018年10种最常见癌症病例的死亡分布图
第一章综述5天然抗菌肽（AMPs）是指由昆虫体内产生的具有阳离子和疏水氨基酸的多肽，大多数AMPs通过破坏细菌细胞膜发挥抗菌活性，使细菌不易产生耐药性。然而，AMPs的提取成本高、稳定性低、毒性高，限制了其在临床中的应用[70-75]。因此，天然抗菌材料需要进一步的修饰才能实现在临床中的使用。1.3.1.2无机抗菌材料无机抗菌材料主要是金属和金属氧化物纳米颗粒以及碳纳米颗粒[46]。金属自古以来就是有效的抗菌剂，已发现镍（Ni）、锌（Zn）、镉（Cd）、银（Ag）和铜（Cu）等金属都具有抗菌性能。在这些金属中，Ag由于具有较强的抗菌活性而被广泛研究[47]。而一些贵金属（如Au）则具有光热转化性能，在光照下可以产生热，是良好的光热抗菌材料[48,49]。金属氧化物，特别是以纳米形式存在的ZnO，NiO，CoO，CuO和Cu2O等都具有抗菌活性，其中大多数还可以通过光刺激产生活性氧（ROS）对细菌进行杀伤[50-57]。富勒烯、单壁碳纳米管（SWCNTs）和氧化石墨烯（GO）等碳纳米颗粒也可以有效的杀死细菌[58-62]。无机金属类抗菌材料具有较强的抗菌活性和高的稳定性，然而大多数生物相容性差。因此，近年来发现将多种不同性能的材料组装起来不仅可以弥补单一无机抗菌材料的缺陷，还可以达到更高效的治疗效果[63]。图1.3Au-Ag@SiO2NCs的制备以及抗菌原理图。Figure1.3SchematicillustrationofthepreparationAu-Ag@SiO2NCandcorrespondingantibacterialapplicationsthroughthecombinationofphotothermalkillingandthereleasedsilverions.
第一章综述7降低了抗菌肽的毒性，增加了其在生物体内的稳定性，并且为多肽类抗菌材料在体内的应用提供了新思路。图1.4a）HD5衍生物的合成及纳米组装体系的构建示意图；b）HD5-myr纳米组装体和HD5杀伤细菌的示意图。Figure1.4a)Synthesisofhumanα-defensin5(HD5)derivativesandconstructionofnano-assemblysystem;b)SchematicofHD5-myrnano-assemblyandHD5killingbacteria.通过破坏细菌细胞膜杀死细菌的抗菌肽虽然不容易产生耐药性，然而对体内的细胞毒性大。因此，开发抗菌活性高、细胞毒性低、生物相容性好的广谱抗菌药物是非常必要的。甲壳素具有低的细胞毒性，并且在生物体内可以降解。基于此，2019年Haag课题组在甲壳素的侧链修饰季铵盐基团，不仅不会引发细菌产生耐药性，还解决了抗菌材料毒性大的问题[85]。如图1.5所示，甲壳素的乙酰氨基具有疏水性，进一步利用温和的反应条件在侧链的伯羟基上引入季铵盐，形成了具有疏水性核和亲水性阳离子壳的壳核结构纳米材料。在甲壳素的侧链修饰季铵盐，增加其水溶性和正电荷密度，增强了抗菌活性。此外，季铵盐修饰后的甲壳素保留了天然抗菌材料低细胞毒性的特性，对哺乳动物的正常细胞几乎没有毒性，具有良好的溶血性和生物相容性，而对革兰氏阳性菌、
本文编号：3487763
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