细菌感染严重威胁全球公共卫生安全,抗生素治疗被认为是对抗细菌感染的主要策略,然而抗生素的滥用引发了细菌耐药性急剧增加的问题,因此亟需开发具有多重作用机制的新型高效抗菌剂。Cu_2O纳米材料不仅具有类过氧化物酶活性,催化转化H_2O_2生成·OH,表现为化学动力学抗菌,而且在近红外区具有较强的光响应能力,可通过光疗法协同化学动力学作用机制高效杀菌,在医药领域具有广泛的研究前景。然而,Cu_2O的毒性大、生物相容性差以及稳定性低,严重限制了其进一步在抗菌领域的应用。因此,构建新型、安全、高效的Cu_2O抗菌纳米复合材料具有重要意义。黄连素在我国已有2000多年的药用历史,不仅抗菌效果好、生物相容性高、稳定性强,而且具有光敏性,能够产生光动力效应。基于此,本论文选用黄连素修饰Cu_2O,制备新型Cu_2O-黄连素纳米材料,并进行化学动力/光动力/光热疗法协同抗菌性能研究。本论文的第一部分成功制备了Cu_2O-去亚甲基黄连素(Cu_2O-DMB)纳米粒,其粒径分布在225-375 nm之间并带有正电位(+5.87 m V),能通过静电作用捕获细菌,对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和耐氨苄西林大肠杆菌(AREC)的捕HIV-infected adolescents获率分别为31.1%和22.2%。光吸收实验研究表明Cu_2O-DMB具有较好的近红外光响应能力,在808 nm光照下能够产生~1O_2,表现为光动力活性,同时产生光热效应,转换效率可达31.42%。类酶活性研究表明Cu_2O-DMB可作为自级联反应器,通过类谷胱甘肽氧化酶(GSH-OXD)活性消耗GSH和O_2生成GSSH和H_2O_2,然后通过Adezmapimod体内类过氧化物酶活性(POD)将H_2O_2催化转化为·OH。因此,Cu_2O-DMB可通过光动力产生的~1O_2与类酶活性产生的·OH对细菌的细胞膜造成氧化损伤,与光热效应协同杀菌。抗菌实验表明,在808 nm光照下,Cu_2O-DMB能够影响细菌膜电位并诱导蛋白质泄露,最小抑菌浓度MIC值为8μg m L~(-1),对MRSA和AREC抗菌率分别为99.4%和99.8%;可抑制生物膜形成,MRSA和AREC的生物膜相对生成量分别为6.86%和8.55%;在12个培养周期内MIC值没有明显变化,不易诱导细菌产生耐药性。生物相容性研究表明Cu_2O-DMB的毒性较低,当浓度为8×MIC时,溶血率仅为1.31%,细胞存活率超过80%;能够有效促进MRSA感染的小鼠伤口愈合,7天后伤口相对面积仅为1.56%,对小鼠创口组织和器官的H&E染色分析发现没有明显组织病变和炎症。以上结果表明Cu_2O-DMB具有光响应增强的抗菌能力,通过化学动力/光动力/光热协同作用杀菌,是一种高效对抗耐药菌感染的纳米抗菌材料。Cu_2O-DMB虽然具有较高抗菌效率,但无法控制Cu_2O在细菌感染微环境的释放,需进一步对材料进行优化,本论文第二部分成功制备了光/pH双响应的具有核壳结构的Cu_2O-二氢去亚甲基黄连素@磷酸钙(Cu_2O-RDMB@Ca P)纳米材料。通过电感耦合等离子光谱仪(ICP)监测金属离子的释放研究表明,Cu_2O-RDMB@Ca P具有比Cu_2O、Cu_2O-DMB和Cu_2O-RDMB更高的稳定性,在pH为4.0条件下孵育24 h后,磷酸钙外壳的相对分解率为76.3%,铜离子的释放量为5.2%;在pH为7.0的条件下孵育24 h后,磷酸钙外壳的相对分解率仅为19.5%,铜离子的释放量为1.2%。因此Cu_2O-RDMB@Ca P表现为pH响应,使铜离子在细菌感染酸性微环境释放,实现了材料在特定部位发挥抗菌作用。光吸收实验研究表明Cu_2O-RDMB@Ca P同样具有近红外光响应能力,在808 nm光照下能够产生~1O_2,表现为光动力活性,同时产生光热效应,转换效率为29.81%。类酶活性研究表明Cu_2O-RDMB@Ca P同样可作为自级联反应器,消耗GSH和O_2生成H_2O_2,并通过类POD活性产生·OH。因此Cu_2O-RDMB@Ca P具有与Cu_2O-DMB类似的化学动力/光动力/光热疗法协同抗菌性能,能够干扰细菌膜电位并使蛋白质泄露,MIC值为20μg m L~(-1),对MRSA和AREC抗菌率分别为98.2%和98.6%;有效抑制生物膜的形成,MRSA和AREC的生物膜生成量低于5%,在12个培养周期内MIC值没有明显变化,不易诱导细菌产生耐药性。由于Cu_2O-RDMB@Ca P具有pH响应能力,在中性条件下铜离子的释放量少,降低了材料对正常细胞的毒副作用,提高了其生物相容性,当浓度为16×MIC时,溶血率仅为1.61%,细胞存活率超过90%。小鼠实验研究表明,Cu_2O-RDMB@Ca P能够有效促进MRSA感染的伤口愈合,7天后创面完全愈合,对创口组织和器官的H&E染色分析发现无明显病变和炎症产生。综上所述,Cu_2O-RDMB@Ca P不仅具有光响应增强的抗菌能力,通过化学动力/光动力/光热协同作用杀菌,而且具有pH响应能力,实CH-223191化学结构现铜离子在细菌感染酸性微环境的释放,提高了生物相容性,在抗菌领域具有很好的应用前景。以上两部分成功制备了新型、安全、高效的光响应及光/pH双响应的Cu_2O-黄连素纳米材料,并进行化学动力/光动力/光热协同作用机制及抗菌性能研究,降低了Cu_2O毒性的同时,还拓宽了黄连素在抗菌材料领域的研究思路,为临床治疗细菌感染以及解决细菌耐药性问题提供了理论依据及研究基础。