常见金属载体支架材料抗菌作用的研究进展
纺丝,静电,凝胶,1金属离子的抗菌机制,2金属离子发挥抗菌作用的载体,1金属有机框架材料(metalorganicframematerial,MOFs),2静电纺丝(electrostaticspinning),3水凝胶
王祖旭 张晓明 曹 飞 张 敏 董昕玥滨州医学院附属医院口腔修复科,山东滨州 256600
目前在医学、农业和兽医学等方面,由于人类对抗生素的滥用,导致越来越多的细菌对抗生素产生了耐药性[1],多重耐药菌感染是当今公共卫生面临的一个重要挑战[2]。近年来,耐药菌出现的速度远远超过了新抗生素的研发速度,因此迫切需要新的抗菌手段来解决这个问题。金属离子具有优良的抗菌性能和显著的抗菌优势[3],包括金属离子有多种抗菌机制;尺寸较小,能穿过细菌的肽聚糖细胞壁和细胞膜,进入细菌的细胞质中发挥作用;性质稳定,可以从死亡细菌的体内释放出来持续发挥作用,杀死其余细菌,获得持久的抗菌效果。而金属离子发挥作用需要载体支架,常见的载体支架包括有机框架材料类、静电纺丝材料类和水凝胶类等。本文回顾金属载体支架材料的抗菌作用效果,就常见的金属载体支架材料抗菌作用进行综述,以期为金属离子的抗菌应用和新支架材料的研发提供理论基础。
1 金属离子的抗菌机制
研究表明,金属离子的杀菌机制主要有活性氧的产生、阳离子释放等,包括对细菌细胞壁的作用,对细菌体内酶、蛋白质和DNA的作用,催化细菌产生活性自由基[4]。目前最常用于抗菌的金属离子是银离子[5],有研究表明其杀菌方式包括:银离子与膜蛋白相互作用干扰细菌的正常生理功能;银离子进入细菌内产生活性氧,影响细菌的DNA表达;银离子聚集在细胞膜的表面,影响细菌的细胞膜通透性。而铜离子主要通过直接接触的方式发挥抗菌作用[6]。铜离子与细菌接触后造成细菌的细胞膜破裂,导致胞膜电位改变和胞质溢出,同时在细菌内部产生活性氧,使细菌结构的损伤进一步加重,最终导致细菌的遗传物质发生降解[7]。
2 金属离子发挥抗菌作用的载体
金属离子常见的载体支架有金属有机框架材料类、静电纺丝材料类、水凝胶类、硅胶类和蒙脱石类等。本文主要介绍常见的金属有机框架材料、静电纺丝材料及水凝胶材料。这些材料具有孔隙率高、比表面积大、能持久缓释、生物相容性好及对人体无毒害等优点 ......
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