论文总字数：18259字

摘 要

目的：皮肤作为外界环境和人体之间隔离的屏障，保护人体内组织和器官免受外界各种病原微生物、化学性和机械性的侵袭。当皮肤受到损伤的时候，此时如果伤口愈合不及时，伤口就有可能会感染。近年来抗生素滥用导致全球范围内多重耐药菌的出现，由耐药菌引起的感染造成的死亡率居全球死亡率前列，并且还在逐年上升，开发新型医用伤口敷料已成为医疗领域关注的热点。

方法：将氧化锌和光敏剂Ce6复合于壳聚糖上制备复合敷料。采用冷冻干燥法制备CS/ZnO-Ce6复合敷料，并进行表征、孔隙率测量、全凝血实验和体内抗菌实验。

结果：本实验结果表明，通过冷冻干燥法制备的 CS/ZnO-Ce6复合敷料孔隙率在80 %以上，当氧化锌和壳聚糖的质量比为2 %时，止血效果最好。在体内抗菌实验中止血和抗菌性能比普通敷料好。

结论：光动力活性抗菌海绵具有优良的止血和抗菌性能，有望取代普通传统敷料，提高敷料的止血和抗菌效果。

关键词：光动力 抗菌海绵 壳聚糖 氧化锌 二氢卟吩e6

Preparation of photodynamic active antibacterial sponge

Abstract

Objectives: As a barrier between the external environment and the human body, the skin protects the tissues and organs of the human body from external mechanical, chemical and various pathogenic microorganisms. When the skin is damaged, if the wound is not healed in time, the wound may become infected. In recent years, the abuse of antibiotics has led to the emergence of multiple drug-resistant bacteria in the world. the mortality caused by infection caused by drug-resistant bacteria ranks first in the world, and is increasing year by year. The development of new medical wound dressings has become a hot spot in the medical field.

Methods: zinc oxide and photosensitizer Ce6 were compounded on chitosan to prepare composite dressing. CS/ZnO-Ce6 composite dressings were prepared by freeze-drying method, and the characterization, porosity measurement, total coagulation test and in vivo antibacterial test were carried out.

Results: the experimental results showed that the porosity of CS/ZnO-Ce6 composite dressing prepared by freeze-drying method was more than 80%, and the hemostatic effect was the best when the mass ratio of zinc oxide to chitosan was 2%. In the in vivo antibacterial test, the hemostatic and antibacterial properties of the dressing are better than those of the ordinary dressing.

Conclusions: the photodynamic active antibacterial sponge has excellent hemostatic and antibacterial properties, which is expected to replace the common traditional dressing and improve the hemostatic and antibacterial effect of the dressing.

Key words: Photodynamic; antibacterial sponge; chitosan; zinc oxide; Chlorin e6

目录

摘要 1

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1光动力抗菌疗法 1

1.1.1概述 1

1.1.2原理 1

1.1.3光敏剂的研究进展 3

1.1.4耐药性 5

1.2伤口敷料的研究进展 6

1.3无机抗菌剂氧化锌 7

1.3.1氧化锌在生物和医药领域的应用 7

1.3.2氧化锌的抗菌机理 8

1.4本课题的内容和研究意义 8

1.4.1课题内容 8

1.4.2研究意义 9

第二章 实验部分 10

2.1实验仪器 10

2.2实验试剂 11

2.3实验方法 12

2.3.1制备CS-ZnO/Ce6敷料 12

2.3.2 CS、CS-ZnO、CS-ZnO/Ce6的表征 12

2.3.3孔隙率测量 12

2.3.4全血凝血试验 12

2.3.5体内抗菌实验 13

第三章 实验结果与讨论 14

3.1敷料的物理性能 14

3.2敷料的止血性能 16

3.3敷料的抗菌性能 17

第四章 讨论与展望 19

4.1结论 19

4.2展望 19

参考文献 20

致谢 22

第一章 文献综述

1.1光动力抗菌疗法

1.1.1概述

光动力疗法（PDT）是一种结合光物理和光化学，产生生物效应的治疗方法。以往PDT被研究和开发为抗癌疗法，而不是作为一种抗菌疗法。但随着多耐药菌在世界范围的蔓延，急需寻找一种抗菌的同时不会产生耐药的新型方法。而于此同时光动力抗菌疗法（APDT）作为一种新型的抗菌策略，展示了对多药耐药细菌强大的杀菌效果。PDT的三要素为：光源、光敏剂、氧，将光、氧与光敏剂在三者共同存在的情况下，并且给予光照的波长在一定区间内时，便会产生一些具有细胞毒性的物质，这一类物质称为活性氧^[1]，包括有过氧化氢、单线态氧、超氧阴离子和羟基自由基。这些活性氧会结合细菌微生物的生物膜等一些含有脂质的部位，对这些部位发生迅速的脂质氧化反应；除此之外细菌内部发生代谢中的一些物质也会受到影响，进而导致细菌的死亡。

1.1.2原理

APDT的主要的作用机制可以从两个方面来讲。其中一个方面为当光敏剂在被适合的光照射时就会产生活性氧，之后活性氧就会作用于细菌的细胞膜中的脂质，进一步使细菌细胞膜上的转运系统停止运作，脂过氧化反应和细胞膜上的一些酶的活力被抑制等，另一个方面为遗传物质的损伤，其中比较主要的机制是前者。在被特定波长的激光照射下，光敏剂从一开始处于比较稳定的基态被激活到了不稳定的高能三线状态^[2]。而处于三线状态的光敏剂作用于细菌中的活性生物分子主要有两种方式。一种方式中，有机基质分子以及光敏剂中发生氢原子的提取或电子转移的情况下作用于三线状态下的活性氧，使其生成带电的自由基离子和不带电的自由基。而氢氧根，过氧化氢和超氧化物等高反应性活性氧类就是在内源性活性氧分子和高活性的自由基发生反应的产物，这些活性氧会导致细胞膜完整性遭到破坏，以及一些难以完全修复的生物性的损伤。另外一种方式中，处于三线状态下的光敏剂能够在有氧气的情况下发生反应，生成单线态氧。这种活性氧具有高反应活性，能与细胞膜和细胞壁中的脂质发生反应，进而造成难以修复的氧化性损伤。这两种方式会一同发生，受到底物的浓度、组织氧的浓度、光敏剂与底物结合的亲和力以及光敏剂的类型等因素影响^[3]，其发生的概率是会变化的。在一般情况下，APDT药物只有在有氧环境中才会发挥光动力疗法的效果。因为氧也是光动力疗法的三要素之一。而当环境中缺少氧时，光敏剂无法发挥其应有的效果。因此要使细菌直接受到APDT的影响，就必须保证其在产生活性氧的范围内。而且活性氧虽然反应活性很高但同时也极不稳定，因此半衰期较短，根据查阅的文献资料，在正常生物体内环境中单线态氧的半衰期不到0.04μs，而单线态氧的作用半径不到0.02μm^[4]。而药物吞噬与光照的时间、氧气利用率、总光通量、所加入药物的总剂量、细胞内的富集区和光敏剂的类型等条件的不同都会导致细胞毒性的强弱和光损伤的程度发生变化，而且这些条件之间都是有联系的。当光敏剂的低能态分子轨道上存在一对电子且其自旋状态相反的时候，光敏剂处于相对稳定的基态（S₀）。此时将其光照在适合的波长范围，一个处于低能状态分子轨道的电子将被激发到较高能态，并且这个电子的自旋状态与原来保持一致，此时的光敏剂就会处于激发单线态（S₁）。因为处于激发单线态，所以其存在的时间会相对较短，因此其来不及与细胞中的物质结合并发生反应。而处于激发单线态的光敏剂有三种途径重新转换为基态，一种途径是以内部转换（IC）的形式放出能量；一种途径是以荧光的形式（F）来辐射能量，还有一种途径是通过光的形式辐射能量，通过以上途径发生非辐射的衰减，即以其他方式将能量出放出，不然激发单线态就有几率导致系间窜越（ISC）的情况发生，进而产生一个自旋状态反转的电子，形成寿命相对比于激发单线态较长的激发三重态（T₁）。三重态要返回基态，只有通过非辐射过程或者辐射过程（P）来消耗掉能量^[5]。在PDT的过程中，处于激发的三重态有两种方法产生活性氧。一是直接使能量转移到周围的分子氧中，将分子氧转化为高毒性单线态氧；二是将细胞基质与电子转移反应，比如把一个电子转移从而形成阳离子或这把一个质子转移就会产生自由基阴离子，进一步与组织中的氧反应产生过氧化氢、羟基自由基和超氧阴离子等含氧产物^[6]。这几种活性氧中，最具有破坏性的活性氧是单线态氧。它可以破坏细胞膜的主要组成成分的生物分子，比如蛋白质、一些氨基酸或者不饱和脂质。

从以上所述来说，因为处于激发单线态下的光敏剂寿命相对来说比较短，因此不能参与和细胞基质之间的反应，而寿命相对较长的激发三重态的光敏剂能有效地引发反应。可以做出以下结论，光敏剂能生成大量的寿命较长三重态活性氧而且产率也比较高，同时也能生成大量的单线态活性氧，这两种物质都能有效地发挥PDT疗效^[7]，其中吸收波长较长的光敏剂可以有比较好的APDT效果。图1-1为APDT的原理。

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