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《天津医科大学》 2019年
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基于生物相容性良好的纳米材料的光热治疗在糖尿病创面感染方面的应用探究

赵妍  
【摘要】:目的:感染是糖尿病足患者最常见和严重的并发症之一。抗生素一直是临床治疗糖尿病足创面感染的主要方式。然而,不但糖尿病疾病本身血管狭窄会造成抗生素的运输受限;更重要的是,近年来抗生素的滥用导致的多重耐药菌株的产生使得抗生素的疗效越来越差。目前糖尿病足创面感染的临床治疗已经陷入了极大的困境。近年来,纳米技术的快速发展为疾病的治疗提供了全新的科技手段。其中,光热治疗就是利用光热试剂将吸收的光能转化为热能来靶向杀伤目标的新型非抗生素方式。因此,本研究拟采用毒性低和生物相容性好的无机纳米材料白蛋白-硫化铜(BSA-Cu S)和有机纳米材料聚多巴胺(Polydopamine,PDA)作为理想的生物光热试剂用于活体糖尿病创面感染的光热抗菌治疗,以期为糖尿病创面感染的治疗提供新的思路。材料和方法:1.BSA-Cu S和PDA的制备和表征:采用简单的化学方法合成BSA-Cu S和PDA,通过电镜、红外、紫外等仪器对BSA-Cu S和PDA进行表征。2.体外细胞毒性测定:通过MTT实验考察合成的BSA-Cu S和PDA的细胞毒性。3.体外光热抗菌实验:将实验分为4组,分别为(1)细菌+PBS组;(2)细菌+BSA-Cu S/PDA组;(3)细菌+PBS+激光照射组;(4)细菌+BSA-Cu S/PDA+激光照射组,通过观察细菌存活菌落数量来评价基于BSA-Cu S/PDA的PTT的体外抗菌效果。4.活体毒性的测定:通过分析创面应用BSA-Cu S/PDA或PBS后的小鼠的肝肾血液生化指标(总蛋白、白蛋白、球蛋白、丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶、γ-谷氨酰转移酶、肌酐、尿酸等)变化、重要器官组织(心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏)的病理变化和每天体重变化以考察BSA-Cu S和PDA的活体毒性。5.活体光热抗菌实验:建立糖尿病创面感染的小鼠模型。分为5组:(1)无任何处理的非糖尿病创面感染的小鼠;(2)无任何处理的糖尿病创面感染的小鼠;(3)糖尿病创面感染的小鼠应用PBS+激光照射处理;(4)糖尿病创面感染的小鼠应用BSA-Cu S/PDA+激光照射处理;(5)糖尿病创面感染的小鼠口服阿莫西林治疗,通过观察小鼠创面变化评价基于BSA-Cu S/PDA的PTT对活体糖尿病创面感染的治疗效果。结果:1.BSA-Cu S和PDA的制备和表征:BSA-Cu S与PDA均可通过简单的化学方法合成,为适合生物体应用的小粒径的纳米材料,具备较强的近红外吸收能力,具有良好的光热转化和升温能力。2.体外细胞毒性测定:细胞与BSA-Cu S/PDA在体外共育后存活率较高,证实BSA-CuS和PDA均具有较低的细胞毒性。3.体外光热抗菌实验:经BSA-Cu S/PDA和激光照射共同处理后,绝大部分细菌被杀伤,证明了基于BSA-Cu S/PDA的PTT具有强大的体外光热抗菌能力;而单纯应用BSA-Cu S/PDA或单纯应用激光照射均难以发挥较强的抗菌作用。4.活体毒性的测定:创面应用BSA-Cu S/PDA与PBS的两组小鼠的肝肾血液生化指标均无明显变化,重要器官组织的HE染色均无明显病理性改变,每天的体重变化亦无明显变化,证明BSA-Cu S和PDA均具有较低的活体毒性。5.活体光热抗菌实验:对于糖尿病创面感染的小鼠,基于BSA-Cu S/PDA的PTT表现出高效的活体抗菌治疗效果,且对周围组织无明显损伤;且较单纯激光治疗组和口服抗生素组抗菌效果好。结论:无机纳米材料BSA-Cu S和有机纳米材料PDA均合成过程简单,是具有小粒径、低毒性、生物相容性好和光热转化性能高等优点的适用于生物体的光热试剂,可在短暂的激光照射下快速抗菌,在糖尿病创面感染方面实现了强大的光热抗菌治疗效果。该研究规避了抗生素方法的弊端,利用光热转化直接靶向杀伤病原体本身,为难治性糖尿病创面感染的治疗提供了新的策略和理论基础,有望成为糖尿病创面感染的一种合适的新方法。
【学位授予单位】:天津医科大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:R587.2;R641

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