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吉林大學(xué)任露泉院士團(tuán)隊(duì):納米粒子表面自遷移策略用于增強(qiáng)光動(dòng)力抗菌活性

    近期,吉林大學(xué)仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室任露泉院士團(tuán)隊(duì)趙杰課題組在材料科學(xué)領(lǐng)域著名期刊Journal of Colloid and Interface Science(IF=6.361)上發(fā)表了題為 “Self-enriched mesoporous silica nanoparticle composite membrane with remarkable photodynamic antimicrobial performances” 的研究論文,制備了一種光活性納米粒子表面自遷移的抗菌復(fù)合膜。(https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.10.021)

    傳統(tǒng)抗菌方法引發(fā)的細(xì)菌耐藥性問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)重,與之相關(guān)的感染性疾病極大地提高了醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)。光動(dòng)力療法(PDT)作為一種有潛力的非抗生素抗菌策略,在應(yīng)對(duì)與耐藥菌相關(guān)的感染性疾病方面被廣泛關(guān)注。若將光活性納米粒子與抗菌基體復(fù)合,可以增加粉末狀納米粒子的可控性,從而避免其在使用過(guò)程中出現(xiàn)易脫落以及難分散等問(wèn)題。但是,基于活性氧(ROS)的擴(kuò)散距離短(通常為幾十到幾百納米)和壽命短(一般小于3.5μs)的固有特性,該復(fù)合過(guò)程會(huì)削弱光動(dòng)力抗菌療效。

    針對(duì)上述問(wèn)題,吉林大學(xué)仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室任露泉院士團(tuán)隊(duì)趙杰課題組研究出一種光活性納米粒子表面自遷移的抗菌復(fù)合膜,該復(fù)合膜在可見(jiàn)光(660 nm)照射下可以使ROS的產(chǎn)量增加,從而增強(qiáng)PDI的抗菌療效。此外,該復(fù)合膜還具有較高的透氣性和生物友好性。

    首先,以玉米醇溶蛋白(Zein)和聚己內(nèi)酯(PCL)的混合物為基體,功能化的光活性介孔二氧化硅納米粒子(MSNF@MB)為ROS產(chǎn)生器,然后利用靜電紡絲技術(shù)得到納米復(fù)合膜(Z/PCL@MSNF@MB)。該過(guò)程中,功能化納米粒子易于在纖維表面富集,有利于ROS的產(chǎn)生和釋放,顯著增強(qiáng)光動(dòng)力抗菌性能。

    細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,在可見(jiàn)光(660 nm,20 min)照射下,該復(fù)合膜具有較高的生物相容性,對(duì)哺乳動(dòng)物成纖維細(xì)胞基本沒(méi)有毒副作用。

    該實(shí)驗(yàn)策略為光響應(yīng)納米材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了一種新的思路,在醫(yī)用防護(hù)材料以及傷口抗感染等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。

    本研究獲得了國(guó)家科學(xué)基金(No. 51775232,U1601203、51505183),吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(No. 20190201155JC)和中央高?;A(chǔ)研究基金的資助。

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