基于二氧化硅纳米复合材料的细菌感染成像和治疗
基于二氧化硅纳米复合材料的细菌感染成像和治疗
【摘要】： 目的:细菌感染特别是耐药性细菌感染引起严重的卫生健康问题,造成巨大的医疗和经济压力。其中耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是较常见的致病菌,可以导致脓毒症和急性心内膜炎等疾病。目前,临床上对细菌感染的诊断主要是通过血液检查和组织切片,这非常耗时,而且是侵入性的,因此发展一种可快速检测体内细菌感染并对其进行治疗的方法,有着重要意义。方法:在本课题中,首先合成二氧化硅纳米颗粒(SiO_2 NPs),接着通过聚电解质层层包裹的方法,连接Cypate和万古霉素(Van),制备了一种基于二氧化硅的纳米复合材料(SiO_2-Cy-Van),并利用透射电镜、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪、动态光散射仪等对SiO_2-Cy-Van纳米材料进行了表征。以MRSA细菌为研究对象,研究体外细菌激活下的近红外荧光成像和光热抗菌。并进而以MRSA细菌感染的小鼠为研究对象,研究了体内SiO_2-Cy-Van纳米材料检测MRSA细菌感染的特异性和灵敏度,并进一步探究其对MRSA细菌感染的光热治疗效果。结果:(1)SiO_2-Cy-Van纳米材料是比较规则的球状,呈单分散状态,粒径为(72.7?3.2)nm,水合粒径为(184.9?1.6)nm,多分散指数(PDI)值为0.136,它具有较好的尺寸稳定性、光稳定性、光热转换能力及较小的细胞毒性,并且纳米材料处于荧光淬灭状态。(2)体外实验结果显示本身处于荧光淬灭状态的SiO_2-Cy-Van纳米材料会被MRSA细菌激活,荧光部分恢复,且连接在纳米材料上的Cypate浓度对细菌激活的近红外荧光成像有影响。我们研究发现MRSA细菌激活SiO_2-Cy-Van纳米材料的原因在于MRSA细菌可使二氧化硅表面的聚电解质层发生脱落,使Cypate由聚集状态变为非聚集状态,从而实现其荧光恢复。另外,SiO_2-Cy-Van纳米材料有较好的体外光热抗菌效果。(3)体内实验结果显示当把SiO_2-Cy-Van纳米材料尾静脉注射到MRSA感染的小鼠体内,可被感染部位的MRSA细菌激活,实现对感染部位的快速成像和长时成像,且纳米材料对小鼠体内细菌感染有较好的检测特异性和较高的检测灵敏度。此外,SiO_2-Cy-Van纳米材料有较好的体内光热抗菌效果。结论:本课题成功制备了一种针对体内MRSA细菌感染的诊疗一体化纳米探针(SiO_2-Cy-Van),该纳米材料具有较好的稳定性和光热转化效果,且本身处于荧光淬灭状态的纳米材料会被MRSA细菌激活,使其荧光恢复,进而实现对小鼠MRSA细菌感染的近红外荧光成像和光热治疗。研究中将细菌激活的近红外荧光成像和光热治疗结合在一起,可避免生物组织自发荧光现象带来的影响,显著提高检测灵敏度,在临床MRSA细菌感染的诊断和治疗方面有着良好的发展前景。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
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