由于有害细菌感染导致的疾病死亡率高,是落后国家和地区居民最主要的死因之一。现有的抗菌策略大部分依赖于抗生素治疗,但抗生素的过度使用导致细菌耐药性不断增加,对人类健康构成了严重威胁。光热杀菌是一种利用近红外光辐射使组织局部产生高温杀死细菌的方法,具有能穿透深层组织、广谱杀菌、不易产生耐药性、安全有效等特点。本文基于光热效应,引入多模式抗菌机制,如将光热杀菌与抗生素释放结合,或光热杀菌和阳离子杀菌结合,期望实现多模式协同抗菌,解决单一杀菌模式的低效率问题。1、基于光热效应和药物协同治疗的抗菌纳米纤维膜的制备及抗菌性能研究。通过静电纺丝技术将聚己内酯(PCL)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、光热粒子聚苯胺(PANI)和抗生素罗红霉素(ROX)以一定比例混合纺丝,获得载药复合纳米纤维膜。通过红外(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角(CA)等方法表征纳米纤维膜的化学成分、物理形貌、润湿性能等,并对纳米纤维膜在近红外辐照下药物的释放行为及其杀菌性能进行了研究。实验结果表明,复合纳米纤维膜的纤维分布均匀,亲水性良好,载药率为13%左右;纳米纤维膜具有优良的光热效应,近红外光照射1 min,即可升温20℃;通过调控PCL和PMMA的比例,使膜在升温时药物释放速率显著增加,6 h后ROX释放率达到55%;在光热和药物协同作用下,膜对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的杀菌率达到99%。由于近红外光是一种外源调控方法,可以实现对药物释放的时间、位置和剂量的准确控制。因此,本文利用光热效应将局部的光热作用和精准的药物释放作用相结合,实现光热与抗生素治疗的协同杀菌。2、具有光热效应的微环境酸度响应性聚合物多层膜的制备及抗菌性能研究。将聚阴离子(聚丙烯酸PAA)和聚阳离子(季铵化壳聚糖QCS)通过静电力进行层层自组装,获得聚合物多层膜。该多层膜在酸性条件下,由于氨基质子化而使膜带正电荷;在pH=7.4时,由于氨基的去质子化而使膜带负电荷。通过改变组装条件、聚合物分子量、顶层聚合物等,探讨影响多层膜表面电荷和等电点(IEP)的关键因素,并获得IEP在合适范围内的、响应灵敏的pH响应性多层膜。在此基础上,进一步将具有光热效应的金纳米粒子(AuNPs)组装到多层膜内,利用原子力显微镜(AFM)、椭圆偏振仪、固体表面Zeta电位、能谱仪(EDS)等方法对组装了 AuNPs的多层膜进行表征,并研究了复合多层膜的pH响应性能、光热效应和抗菌性能。结果表明,AuNPs成功地组装进多层膜中,且分布均匀。获得的复合多层膜具有良好的光热性能,在近红外红光照5 min可升温60℃。当pH=5时,该多层膜收缩(厚度为546 nm),呈电正性;在pH=7.4的条件下,多层膜膨胀(厚度为662 nm),呈电负性;IEP为6.0～6.2。另一方面,酸性条件下,由于多层膜体积收缩,AuNPs聚集,致使光热效应增强。在光热和表面阳离子的协同作用下,多层膜对S.aureus的杀菌率接近100%;而在pH=7.4和无近红外光条件下,多层膜生物安全性良好。本文利用细菌感染微环境酸度变化的内源刺激和近红外光外场因子的双重调控下,实现高效、安全、可控的抗菌治疗,为非抗生素抗菌策略提供新的思路。