本文是一篇医学论文，笔者通过本研究表明，铁纳米颗粒在合成的ZIF-L上的分散性有所改善，使ZIF-L-Fe表现出比商业Fe3O4纳米颗粒更好的催化性能；ZIF-L-Fe的锋利形状使其成为通过生物膜传递的良好载体，促进了生物膜的破坏。
第1章 绪论
1.1 口腔颌面部软组织感染的特点
口腔颌面部感染常见的病原菌有金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌、大肠埃希菌等，多在感染局部表现为红、肿、热、痛及功能障碍。由于细菌通常在皮肤表面生存较久，还可隐藏在毛囊汗腺内，在口腔颌面部出现软组织外伤后，如果没有及时清创，损伤部位通常会出现反复肿胀，细菌感染等难以解决的问题[1]。由于口腔颌面部解剖结构的复杂性，若口腔颌面部的感染在早期没有得到有效的治疗，感染部位的细菌可能会迅速扩散到颌面部间隙部位从而引发颌面部感染，或并发颌面蜂窝织炎、下颌骨骨髓炎等。颜面周围存在较多相互连通的潜在筋膜间隙，面部的血液循环丰富，鼻唇部静脉通常无瓣膜，因此发生在鼻根至两侧口角区域的感染易向颅内扩散，引发海绵窦血栓性静脉炎。感染严重者甚至可导致全身性的严重后果，如气道阻塞、纵隔炎、坏死性筋膜炎、脓毒性休克、败血症、心包炎、脑膜炎，甚至脑脓肿等[2-3]。因此为了获得良好的治疗效果同时预防并发症，口腔颌面部感染需要彻底治疗，消除可能会引起疾病反复发作的病原菌。
目前临床上治疗口腔颌面部软组织感染的方法主要是使用抗生素来治疗。然而，抗生素的广泛使用导致了多重耐药菌株的出现，如耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA）[4-8]。从20世纪90年代到2013年左右，美国MRSA皮肤感染人数显著增加[9]，当细菌的含量逐渐堆积，将形成细菌生物膜，进一步阻碍了耐药细菌的彻底根除。细菌生物膜中富含细菌分泌的细胞外聚合物（extracellular polymeric substances, EPS）[10-13]，主要由胞外多糖、蛋白质、胞外细菌脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid, DNA）和酶组成。EPS形成致密的天然屏障，是阻碍抗菌药物穿透和宿主先天免疫细胞攻击的保护屏障，从而导致抗生素的治疗效果降低，延长了细菌感染的时间[14-17]。
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1.2 金属纳米抗菌材料的发展及作用机制
近些年来，人们探索出了一系列的金属纳米抗菌材料来治疗耐药细菌生物膜感染，并构建了许多种系统来控制金属基抗菌剂的有效释放[18-20]。与针对细菌细胞单个位点的抗生素相比，含金属的纳米材料由于其多种抗菌机制而不易产生耐药性。大部分金属纳米抗菌材料被认为是通过形成金属-生物分子复合物的机制干扰细菌的正常生理过程来达到抑制细菌生长的作用[21]。金属-生物分子复合物的形成主要通过三种不同的途径来进行，包括（1）与生物分子中的官能团结合，（2）交换酶中的中心金属，以及（3）与酶中的硫醇基团结合，这三个过程可以破坏细菌酶、膜和DNA的结构，并导致致病菌死亡[22]。尽管有上述优点，具有被动抗菌机制的金属纳米材料仍具有固有的副作用。例如，金属离子不受控制的持续释放及活性氧（active oxygen species, ROS）的产生可能会对正常组织细胞产生毒性，并引发许多部位出现炎症反应。因此，为了应对这一难题，研究者们探索出了“按需抗菌”的策略[23]，以实现抗菌时间和空间的控制，为了获得更高的抗菌效率并进一步减少潜在的毒副作用，光响应抗菌疗法因其多种优点受到人们越来越多的关注[24-26]。
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第2章 ZIF-L-Fe纳米材料的制备及性能表征
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 实验材料
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2.2 纳米材料合成及表征的实验方法
2.2.1 ZIF-L-Fe纳米材料的合成
四水合氯化铁（788 mg）和二水合醋酸锌（328 mg）分别溶解于20 mL去离子水中，2-甲基咪唑（3.712 g）溶解于40 mL去离子水中，使用超声震荡仪混合2分钟。将混合液体分别加入100 mL烧瓶中，然后将烧瓶放入硅油中，在磁力搅拌器（330 rpm/分钟）的作用下，在85 °C下加热10小时。将合成的液体转移到离心管中，10000转/分钟离心5分钟，丢弃上清液，用去离子水冲洗沉淀3次。然后用无水乙醇清洗5次，以去除未反应的杂质。最终收集得到的材料（ZIF-L-Fe）分散在去离子水中，并于冷冻干燥机进行冻干。冻干后的粉末保存在-20 °C备用。
将二水合醋酸锌（430 mg）溶解于20 mL去离子水中，2-甲基咪唑（1.3 g）溶解于20 mL去离子水中，超声震荡仪混合2分钟。将混合物加入100 mL烧瓶中，在室温下搅拌4小时，得到ZIF-L。最后，按照上述方法对ZIF-L进行清洗并干燥。
2.2.2 ZIF-L-Fe纳米材料的表征
扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）图像采用日本日立SU8010 SEM。透射电子显微镜（transmission electron microscope, TEM）图像和能量色散X射线能谱（energy dispersive spectrometer, EDS）由日本JEM-2100F显微镜获得。通过粒度分析仪（Malvern ZS90, Malvern, UK）监测ZIF-L-Fe的粒度。Zeta电位在Malvern zs90（英国）电位分析仪上进行。采用X射线衍射仪（X-ray diffraction, XRD, Nippon Science SmartLab 3KW）检测ZIF-L-Fe的结构。采用高分辨透射电镜（high resolution transmission electron microscopy, HRTEM, Fei Tecnai G2 F30）检测了ZIF-L-Fe的晶格结构。表面元素用X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS, Thermo Scientific Escalab 250Xi, USA）检测了元素价态情况。使用Bruke EMXplus EMXmicro电子自旋共振（Electron spin resonance spectroscopy, ESR）光谱仪（德国）测定ROS的生成。采用电感耦合等离子体发射光谱仪（inductively coupled plasma optical emission spectrometer, ICP-OES, Agilent 5110）测定细胞中铁的含量。采用电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS, Agilent 7700）测定ZIF-L-Fe中Fe的含量。
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第3章 ZIF-L-Fe纳米材料抗菌性能评价 ····················· 18
3.1 实验材料与仪器 ····························· 18
3.1.1 实验材料 ·························· 18
3.1.2 实验仪器 ························· 18
第4章 ZIF-L-Fe纳米材料的体内抗生物膜实验 ················· 30
4.1 实验材料与仪器 ···················· 30
4.1.1 实验材料 ···················· 30
4.1.2 实验仪器 ························· 30
第5章 ZIF-L-Fe纳米材料的生物安全性分析 ·························· 37
5.1 实验材料与仪器 ························· 37
5.1.1 实验材料 ····························· 37
5.1.2 实验仪器 ······························ 37
第5章 ZIF-L-Fe纳米材料的生物安全性分析
5.1 实验材料与仪器
5.1.1 实验材料
医学论文参考
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第6章 结论与展望
细菌生物膜的清除对于口腔颌面部软组织感染的治疗至关重要，在这里，我们合成了一种多功能的ZIF-L-Fe磁性纳米材料，在磁场作用下，结合低温PTT和CDT，具有较强的协同抑菌活性。通过本研究表明，铁纳米颗粒在合成的ZIF-L上的分散性有所改善，使ZIF-L-Fe表现出比商业Fe3O4纳米颗粒更好的催化性能；ZIF-L-Fe的锋利形状使其成为通过生物膜传递的良好载体，促进了生物膜的破坏。负载的铁纳米颗粒能充分发挥光热性能和过氧化物酶样活性。在808 nm激光照射下，ZIF-L-Fe产生较低的温度，使细菌变形并导致细菌死亡，同时保护周围正常组织细胞免受高温损伤。此外，ZIF-L-Fe催化H2O2生成·OH，通过破坏细胞壁完整性导致细菌氧化损伤和死亡。值得注意的是，ZIF-L-Fe可以在磁性作用下穿透生物膜，它可以以可控的方式移动或旋转，在不易去除的细菌生物膜中充当穿梭器，破坏生物膜的致密结构，向外解体，彻底根除生物膜。总体而言，设计合成的磁性纳米材料具有可忽略不计的细胞毒性、良好的生物安全性和优异的磁性能。因此，这是一个很有前景的临床应用概念，以支持未来开发可用于治疗涉及生物膜的细菌感染的高效抗菌药物。
基于本论文制备出的ZIF负载Fe磁性纳米粒子（ZIF-L-Fe），今后还可在以下几个方面展开更深入的研究：
（1）研究ZIF-L-Fe对于口腔菌群的抗菌作用及对口腔生物膜的清除效果，拟构建口腔内牙周炎模型，观察ZIF-L-Fe在口腔内的治疗效果。
（2）对ZIF-L-Fe的可回收性进行验证，由于其磁性作用，在对其回收后，观察抗菌性能的可重复率，验证是否可以循环利用，提高材料利用率。
参考文献（略）