石墨烯基納米復(fù)合材料的合成與抗菌性能研究獲得進展

雖然當(dāng)今已步入醫(yī)療技術(shù)高度發(fā)達、健康促進行業(yè)多元發(fā)展的時代，但是病原菌感染仍然是人類面臨的重要健康威脅之一，每年導(dǎo)致數(shù)以百萬計的感染患者出現(xiàn)。近年來，抗生素的不合理應(yīng)用已引起嚴(yán)重的細(xì)菌耐藥問題，日益增多的耐藥菌致使抗生素療效不斷下降，尤其是“超級細(xì)菌”的出現(xiàn)更使臨床治療幾乎陷入了無藥可用的境地。此外，由于新藥研發(fā)滯后同時缺乏理想的抗生素替代療法，細(xì)菌耐藥迫使抗生素用量持續(xù)攀升，然而抗生素的過量使用反過來又加速了細(xì)菌新的耐藥機制的產(chǎn)生，同時也導(dǎo)致了嚴(yán)重的藥物不良反應(yīng)以及大范圍的環(huán)境污染，這似乎陷入了一個惡性循環(huán)。當(dāng)前細(xì)菌耐藥已成為世界范圍內(nèi)迫需解決的公共衛(wèi)生難題。鑒于細(xì)菌耐藥對人類健康造成的嚴(yán)重威脅，而傳統(tǒng)抗生素難以有效應(yīng)對的困境，人類不得不重新審視未來抗感染治療的發(fā)展方向，探索抗生素外新型、廉價、有效的抗菌物質(zhì)或治療方法顯得尤為重要。近年來非抗生素類抗菌物質(zhì)的研究也因此成為科學(xué)熱點，其中納米抗菌材料的研發(fā)則被認(rèn)為是最有希望克服細(xì)菌耐藥問題并有實際應(yīng)用前景的策略。這主要得益于納米抗菌材料獨特的物理化學(xué)特性及其固有或通過功能化修飾獲得的高效殺菌活性，而這些納米特性正是常態(tài)結(jié)構(gòu)物質(zhì)所不具備的，為此很多學(xué)者甚至提出了“納米抗生素”的概念。作為新興納米材料，氧化石墨烯(graphene oxide，GO)由于超高的表面體積比、優(yōu)異的平面性、豐富的可修飾功能集團以及良好的生物相容性，成為了抗菌活性物質(zhì)的理想載體。具備良好抗菌活性的銀納米粒子(AgNPs)是最早被負(fù)載到GO上的納米材料之一，所合成的氧化石墨烯-銀(GO-Ag)納米抗菌復(fù)合材料由于組分間協(xié)同效應(yīng)的產(chǎn)生，展現(xiàn)了優(yōu)異的殺菌性能。

近年來，眾多類型的GO-Ag納米抗菌復(fù)合材料也因此得到了廣泛的研究與報道。綜述文獻發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前報道的各類GO-Ag在水中具備良好的穩(wěn)定性，但鮮有研究關(guān)注其在生理溶液中的穩(wěn)定性及其長效殺菌性能，而這些性能對其實際應(yīng)用非常重要；此外，目前關(guān)于GO是否具有固有抗菌活性也還存在很大爭議。因此，為解決/闡明以上科學(xué)問題，中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院研究人員在研究GO自身抗菌活性的基礎(chǔ)上，分別利用具有良好溶解性的大分子聚合物聚乙二醇(PEG)和聚乙烯亞胺(PEI)對GO進行功能化修飾，并進一步負(fù)載AgNPs，合成了兩種石墨烯基納米抗菌復(fù)合材料，并對它們進行了系統(tǒng)表征與功能評價。他們成功制備了兩種可穩(wěn)定分散于生理介質(zhì)中的石墨烯基納米抗菌復(fù)合材料。GO-PEG-Ag和GO-PEI-Ag具備高效殺菌性、良好生物相容性及長效性的優(yōu)點，表明它們在生物醫(yī)藥和公共衛(wèi)生領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，并有希望成為抗生素外應(yīng)對病原菌，尤其是耐藥菌感染的替代治療手段。