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石墨烯基納米復合材料的合成與抗菌性能研究獲得進展

石墨烯基納米復合材料的合成與抗菌性能研究獲得進展

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發布時間:
2018/03/20
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【摘要】:
雖然當今已步入醫療技術高度發達、健康促進行業多元發展的時代,但是病原菌感染仍然是人類面臨的重要健康威脅之一,每年導致數以百萬計的感染患者出現。近年來,抗生素的不合理應用已引起嚴重的細菌耐藥問題,日益增多的耐藥菌致使抗生素療效不斷下降,尤其是“超級細菌”的出現更使臨床治療幾乎陷入了無藥可用的境地。此外,由于新藥研發滯后同時缺乏理想的抗生素替代療法,細菌耐藥迫使抗生素用量持續攀升,然而抗生素的過量使用

  雖然當今已步入醫療技術高度發達、健康促進行業多元發展的時代,但是病原菌感染仍然是人類面臨的重要健康威脅之一,每年導致數以百萬計的感染患者出現。近年來,抗生素的不合理應用已引起嚴重的細菌耐藥問題,日益增多的耐藥菌致使抗生素療效不斷下降,尤其是“超級細菌”的出現更使臨床治療幾乎陷入了無藥可用的境地。此外,由于新藥研發滯后同時缺乏理想的抗生素替代療法,細菌耐藥迫使抗生素用量持續攀升,然而抗生素的過量使用反過來又加速了細菌新的耐藥機制的產生,同時也導致了嚴重的藥物不良反應以及大范圍的環境污染,這似乎陷入了一個惡性循環。當前細菌耐藥已成為世界范圍內迫需解決的公共衛生難題。鑒于細菌耐藥對人類健康造成的嚴重威脅,而傳統抗生素難以有效應對的困境,人類不得不重新審視未來抗感染治療的發展方向,探索抗生素外新型、廉價、有效的抗菌物質或治療方法顯得尤為重要。近年來非抗生素類抗菌物質的研究也因此成為科學熱點,其中納米抗菌材料的研發則被認為是最有希望克服細菌耐藥問題并有實際應用前景的策略。這主要得益于納米抗菌材料獨特的物理化學特性及其固有或通過功能化修飾獲得的高效殺菌活性,而這些納米特性正是常態結構物質所不具備的,為此很多學者甚至提出了“納米抗生素”的概念。作為新興納米材料,氧化石墨烯(graphene oxide,GO)由于超高的表面體積比、優異的平面性、豐富的可修飾功能集團以及良好的生物相容性,成為了抗菌活性物質的理想載體。具備良好抗菌活性的銀納米粒子(AgNPs)是最早被負載到GO上的納米材料之一,所合成的氧化石墨烯-銀(GO-Ag)納米抗菌復合材料由于組分間協同效應的產生,展現了優異的殺菌性能。

  近年來,眾多類型的GO-Ag納米抗菌復合材料也因此得到了廣泛的研究與報道。綜述文獻發現,當前報道的各類GO-Ag在水中具備良好的穩定性,但鮮有研究關注其在生理溶液中的穩定性及其長效殺菌性能,而這些性能對其實際應用非常重要;此外,目前關于GO是否具有固有抗菌活性也還存在很大爭議。因此,為解決/闡明以上科學問題,中國人民解放軍軍事醫學科學院研究人員在研究GO自身抗菌活性的基礎上,分別利用具有良好溶解性的大分子聚合物聚乙二醇(PEG)和聚乙烯亞胺(PEI)對GO進行功能化修飾,并進一步負載AgNPs,合成了兩種石墨烯基納米抗菌復合材料,并對它們進行了系統表征與功能評價。他們成功制備了兩種可穩定分散于生理介質中的石墨烯基納米抗菌復合材料。GO-PEG-Ag和GO-PEI-Ag具備高效殺菌性、良好生物相容性及長效性的優點,表明它們在生物醫藥和公共衛生領域具有良好的應用前景,并有希望成為抗生素外應對病原菌,尤其是耐藥菌感染的替代治療手段。

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