2018(第3屆)抗菌科學與技術論壇大會系列報道之大會報告

時間:2018-12-06 09:38:15 來源:CIAA 點擊量:

2018(第3屆)抗菌科學與技術論壇大會2018年11月24日-25日在北京西郊賓館舉行。中國科學院長春應用化學研究所曲曉剛研究員、南開大學史林啟教授、中國科學院化學研究所王樹研究員、北京化工大學徐福建教授、東華大學朱美芳教授分別以《新型人工酶-納米酶在生物醫學應用中的新進展》、《自適應納米遞送系統抗細菌生物被膜的感染》、《快速、高效抗菌高分子材料研究》、《醫用材料表面可控功能化及抗菌材料》、《磷酸鋯負載小尺寸納米Cu2O雜化材料的制備及其在PET纖維中的應用》為主題進行了大會報告。

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納米酶是指具有酶催化活性的納米材料。對比天然酶,納米酶具有價格便宜、制備工藝簡單、穩定性好、循環利用率高等優勢。曲曉剛研究員在報告中介紹了他們課題組近期在利用納米酶的作用機制及其在殺菌、細胞抗氧化、疾病治療及細胞培養和釋放等方面的最新研究進展。

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細菌感染會引起多種疾病,80%的感染與細菌生物被膜相關。此外,各類插管、人工關節等植入性生物材料表面也易形成細菌生物被膜感染。生物被膜的凝膠狀基質具有屏障效應,多種細菌共存,耐藥性強,單純的抗生素治療不能有效抑制這類感染,嚴重影響了人類健康。自適應納米遞送系統能在正常生理條件下具有良好的生物相容性,通過微環境響應,在生物被膜附近富集并穿透生物被膜,并通過生物被膜內部富含的酯酶降解,快速釋放負載的抗生素,實現細菌周圍的局部藥物濃度高出其MBC,從而快速殺滅細菌。針對多重耐藥病原菌,史林啟教授團隊設計了負載有光敏劑的混合殼層膠束,利用其富集,穿透并停留在生物被膜內部的特性,成功實現了對多重耐藥性生物膜的光照殺滅。此外史林啟教授團隊還構建了小鼠體內多重耐藥細菌感染模型,證明該體系能夠通過血液循環,靶向性地在感染部位富集,通過光照后有效殺滅感染部位的細菌,治療效率高于萬古霉素,在治療完成后,膠束能夠快速地從體內清除。

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目前集識別、成像與治療功能于一體的多功能生物醫藥體系有望成為重大疾病診斷與治療的新策略。王樹研究員在報告中指出,他們課題組的主要研究內容是設計合成新型有機共軛分子材料,并探索其在生物識別、細胞成像以及疾病治療領域的新應用。為此,他們一是設計合成了系列共軛聚合物熒光探針,研究了它們的生物相容性,篩選了三類具有較低細胞毒性的水溶性聚合物(聚芴、聚噻吩與聚苯撐乙烯)。二是設計構建了兼具細胞成像與抗菌、抗癌作用的共價連接卟啉基團的水溶性聚噻吩衍生物,光照下該體系產生活性氧,可有效的殺傷病原菌與腫瘤細胞,同時通過聚合物在細胞中成像位置的不同可實現對活細胞以及凋亡細胞的有效識別。三是設計并合成了含有季銨鹽與PEG側鏈的PPV衍生物,特殊的結構使其具有選擇性結合細菌,而不結合細胞的特性,實現了對細菌的選擇性識別與成像,同時可通過光動力機制殺傷細菌而對細胞沒有損傷作用。他們通過能量轉移機制,發展了無需外界光源照射的光動力治療新模式,克服了光動力療法中光源不能透過深部組織的缺點,該技術成功實現了對病原菌以及裸鼠體內腫瘤生長的有效抑制。最近他們課題組還提出并構建了可逆抗生素超分子組裝體系,通過組裝與解組裝過程,抗菌治療時“開啟”抗生素活性,治療后“關閉”其抗菌活性。抗菌實驗表明,該策略能有效地延緩耐藥性病原菌的生成。這些結果為設計基于共軛聚合物的識別、成像與疾病治療多功能體系提供了新思路。

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生物醫用材料表面功能化的關鍵科學問題在于表面功能性的設計與可控性調控。傳統的物理涂覆和化學接枝的方法存在穩定性差、可控性低、靈活度不高等缺點,因此通過表面可控活性聚合進行表面功能化的方法,可以在生物醫用材料表面可控、靈活、高密度地接枝聚合物刷,以實現表面功能的可控修飾。徐福建教授課題組在醫用材料表面不同種類聚合物刷的構建、利用表面聚合物刷進行生物分子偶聯、納米粒子表面進行聚合物刷功能化、表面抗菌功能化和表面功能化的應用研究等方面進行了系列研究工作。生物醫用材料的性能與其表面性質直接相關,對其表面結構進行精確調控是改善其性能的基礎。因此,表面可控功能化對于生物醫用材料領域的研究具有重要的意義。通過表面可控功能化,能夠提高醫用材料的生物學性能,為高性能醫用材料的研究與產業化打下基礎。

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朱美芳教授課題組采用磷酸鋯(ɑ-ZrP)為模板,將超小粒徑的納米氧化亞銅(Cu2O)負載與磷酸鋯表面,成功的制備了[email protected]納米雜化材料。朱美芳教授在報告中介紹了一種簡單的利用乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)作為螯合劑、ZrP作為模板,制備[email protected]納米雜化材料的方法。他們利用EDTA的配位作用,將其吸附于磷酸鋯的表面,同時固定溶液中的Cu2+,防止Cu2O晶種在生長過程中團聚成較大的顆粒。此外,片狀的ZrP作為模板進一步抑制了Cu2O的生長。通過二者的協同作用,可以發現在[email protected]納米雜化材料中,粒徑約為4 nm的Cu2O均勻的生長于ZrP片層上。[email protected]納米雜化材料表現出良好的抗菌性能。通過原位聚合法制備了PET/[email protected]抗菌樹脂,熔融紡絲制備了PET/[email protected]抗菌纖維。[email protected]雜化材料實現了功能相在聚酯基體中的均勻穩定分散,并實現了功能相效能的有效傳遞。這些結果表明[email protected]納米雜化材料作為抗菌材料具有廣闊的應用前景。

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