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《塔里木大学》 2017年
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低温等离子体灭活金黄色葡萄球菌生物膜及其抗感染效果研究

陈绪松  
【摘要】:微生物引起的慢性感染与细菌生物膜(bacterial biofilm,BF)的形成有直接关系,细菌生物膜引起的感染常常表现为反复发作且久治不愈。目前治疗微生物感染主要还是依靠抗生素,但是由于细菌生物膜的形成,机体免疫和抗生素治疗已不能够有效清除生物膜,而抗生素的滥用还有极大可能使耐药性继续增强,这使得微生物感染治疗成本急剧增加,且严重降低了患者生活质量,因此函待寻找有效灭活细菌生物膜的新方法。本实验通过在硅胶膜上建立金黄色葡萄球菌生物膜模型,研究等离子体及等离子体活性水(plasma active water,PAW)灭活细菌生物膜的能力。结果显示,等离子体处理金黄色葡萄球菌生物膜0、2、4、6、8 min,生物膜内细菌分别减少0.97、1.6、2.47、4.71个数量级。处理2、4、6 min的PAW处理金黄色葡萄球菌生物膜,生物膜内细菌分别减少了0.74、2.87、3.56个数量级。通过荧光显微镜和扫描电镜观察等离子体处理后的金黄色葡萄球菌生物膜发现,等离子体处理会引起生物膜内细菌细胞膜通透性增加,细菌皱缩变形,并最终破裂。检测到生物膜中胞外蛋白质含量持续增加,eDNA的含量先下降随后又逐渐增加。利用发射光谱仪和活性粒子检测试剂盒检测等离子体气相和液相中的主要活性成分,探究等离子体灭活细菌生物膜的机制。结果显示,等离子体气相中含有NO、N2、N+、N2+、He以及O原子的发射光谱带,液相中H2O2以及硝酸/亚硝酸的浓度随等离子体处理时间增加而上升。检测等离子体处理不同时间后,诺氟沙星(norfloxacin,Nor)、环丙沙星(ciprofloxacin,Cip)、利福平(rifampici,Rif)和万古霉素(vancomycin,Van)对金黄色葡萄球菌生物膜最低清除浓度(minimal biofilm eradicate concentration,MBEC)的变化,研究两者联合作用的效果。结果显示,等离子体处理金黄色葡萄球菌生物膜0、2、4、6 min,最多可使Nor、Cip、Rif和Van的MBEC降为原浓度的1/8-1/4。等离子体联合抗生素处理生物膜比单独使用等离子体或抗生素处理多下降2.59-3.71个数量级。通过等离子体及PAW分别处理金黄色葡萄球菌生物膜皮肤创口感染和腹腔膜感染模型,研究等离子体及PAW抗感染治疗效果。结果显示,等离子体可以使创口部位定值的细菌下降2.44个数量级,使皮肤感染创口愈合提前4-6天。PAW处理使小鼠肾脏中细菌数量下降了2.62个数量级,小鼠存活率提高了40%。本研究结果表明,等离子体及PAW能有效灭活金黄色葡萄球菌生物膜,为临床医学应用治疗皮肤创口感染和腹腔感染提供了重要实验依据。
【关键词】:等离子体 等离子体活性水 生物膜 创口感染 腹腔感染
【学位授予单位】:塔里木大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R378.1
【目录】:
  • 缩略词及中英文对照4-5
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-10
  • 第1章 文献综述10-21
  • 1.1 细菌生物膜10-15
  • 1.1.1 细菌生物膜的危害11
  • 1.1.2 细菌生物膜形成过程11-13
  • 1.1.3 细菌生物膜耐药的机制13-15
  • 1.2 低温等离子体15-18
  • 1.3 等离子体灭活细菌生物膜研究现状18-19
  • 1.4 本论文设计思路19-21
  • 1.4.1 研究目的及意义19-20
  • 1.4.2 技术路线图20-21
  • 第2章 等离子体和等离子体活性水灭活生物膜21-41
  • 2.1 材料和方法21-29
  • 2.1.1 实验仪器21-23
  • 2.1.2 实验药品及材料23
  • 2.1.3 实验方法23-29
  • 2.2 实验结果29-38
  • 2.3.1 等离子体灭活细菌及生物膜29-30
  • 2.3.2 等离子体活性水灭活生物膜30
  • 2.3.3 等离子体对生物膜内细菌细胞膜的影响30-31
  • 2.3.4 等离子体对生物膜结构的影响31-32
  • 2.3.5 胞外蛋白质、DNA、多糖含量的测量32-35
  • 2.3.6 等离子体活性诊断35-38
  • 2.3 讨论38-41
  • 第3章 等离子体联合抗生素灭活生物膜效果研究41-49
  • 3.1 材料和方法41-43
  • 3.1.1 实验材料41
  • 3.1.2 实验方法41-43
  • 3.2 实验结果43-46
  • 3.2.1 金黄色葡萄球菌MIC、MBEC测定43
  • 3.2.2 等离子处理后MBEC浓度测定43-44
  • 3.2.3 等离子体联合抗生素杀灭生物膜效果44-46
  • 3.3 讨论46-49
  • 第4章 等离子体对皮肤感染创口愈合的影响49-58
  • 4.1 材料和方法49-51
  • 4.1.1 实验材料49
  • 4.1.2 实验方法49-51
  • 4.2 实验结果51-56
  • 4.2.1 小鼠皮肤创口生物膜感染建模51-52
  • 4.2.2 皮肤创口组织细菌计数52-53
  • 4.2.3 皮肤创口愈合面积53-54
  • 4.2.4 皮肤创口愈合时间54-55
  • 4.2.5 组织学观察55-56
  • 4.3 讨论56-58
  • 第5章 等离子体活性水治疗腹腔感染效果研究58-65
  • 5.1 材料与方法58-60
  • 5.1.1 实验材料58
  • 5.1.2 实验方法58-60
  • 5.2 实验结果60-63
  • 5.2.1 等离子体活性水毒性试验结果60-61
  • 5.2.2 肾组织细菌计数61-62
  • 5.2.3 肾组织切片62
  • 5.2.4 小鼠存活率62-63
  • 5.3 讨论63-65
  • 结论65-66
  • 参考文献66-72
  • 致谢72-73
  • 作者简介73

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