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石墨烯基纳米复合材料的合成与抗菌性能研究获得进展

2018-03-06 13:17:32
作者:本网整理
来源:石墨烯联盟

鉴于细菌耐药对人类健康造成的严重威胁,而传统抗生素难以有效应对的困境,人类不得不重新审视未来抗感染治疗的发展方向,探索抗生素外新型、廉价、有效的抗菌物质或治疗方法显得尤为重要。近年来非抗生素类抗菌物质的研究也因此成为科学热点,其中纳米抗菌材料的研发则被认为是最有希望克服细菌耐药问题并有实际应用前景的策略。这主要得益于纳米抗菌材料独特的物理化学特性及其固有或通过功能化修饰获得的高效杀菌活性,而这些纳米特性正是常态结构物质所不具备的,为此很多学者甚至提出了“纳米抗生素”的概念。

    虽然当今已步入医疗技术高度发达、健康促进行业多元发展的时代,但是病原菌感染仍然是人类面临的重要健康威胁之一,每年导致数以百万计的感染患者出现。近年来,抗生素的不合理应用已引起严重的细菌耐药问题,日益增多的耐药菌致使抗生素疗效不断下降,尤其是“超级细菌”的出现更使临床治疗几乎陷入了无药可用的境地。


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    此外,由于新药研发滞后同时缺乏理想的抗生素替代疗法,细菌耐药迫使抗生素用量持续攀升,然而抗生素的过量使用反过来又加速了细菌新的耐药机制的产生,同时也导致了严重的药物不良反应以及大范围的环境污染,这似乎陷入了一个恶性循环。当前细菌耐药已成为世界范围内迫需解决的公共卫生难题。


    鉴于细菌耐药对人类健康造成的严重威胁,而传统抗生素难以有效应对的困境,人类不得不重新审视未来抗感染治疗的发展方向,探索抗生素外新型、廉价、有效的抗菌物质或治疗方法显得尤为重要。近年来非抗生素类抗菌物质的研究也因此成为科学热点,其中纳米抗菌材料的研发则被认为是最有希望克服细菌耐药问题并有实际应用前景的策略。这主要得益于纳米抗菌材料独特的物理化学特性及其固有或通过功能化修饰获得的高效杀菌活性,而这些纳米特性正是常态结构物质所不具备的,为此很多学者甚至提出了“纳米抗生素”的概念。


    作为新兴纳米材料,氧化石墨烯(graphene oxide,GO)由于超高的表面体积比、优异的平面性、丰富的可修饰功能集团以及良好的生物相容性,成为了抗菌活性物质的理想载体。具备良好抗菌活性的银纳米粒子(AgNPs)是最早被负载到GO上的纳米材料之一,所合成的氧化石墨烯-银(GO-Ag)纳米抗菌复合材料由于组分间协同效应的产生,展现了优异的杀菌性能。


    近年来,众多类型的GO-Ag纳米抗菌复合材料也因此得到了广泛的研究与报道。综述文献发现,当前报道的各类GO-Ag在水中具备良好的稳定性,但鲜有研究关注其在生理溶液中的稳定性及其长效杀菌性能,而这些性能对其实际应用非常重要;此外,目前关于GO是否具有固有抗菌活性也还存在很大争议。


    因此,为解决/阐明以上科学问题,中国人民解放军军事医学科学院研究人员在研究GO自身抗菌活性的基础上,分别利用具有良好溶解性的大分子聚合物聚乙二醇(PEG)和聚乙烯亚胺(PEI)对GO进行功能化修饰,并进一步负载AgNPs,合成了两种石墨烯基纳米抗菌复合材料,并对它们进行了系统表征与功能评价。他们成功制备了两种可稳定分散于生理介质中的石墨烯基纳米抗菌复合材料。GO-PEG-Ag和GO-PEI-Ag具备高效杀菌性、良好生物相容性及长效性的优点,表明它们在生物医药和公共卫生领域具有良好的应用前景,并有希望成为抗生素外应对病原菌,尤其是耐药菌感染的替代治疗手段。

 

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责任编辑:王元

 


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标签: 石墨烯, 纳米复合材料

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