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摘要近年来，抗生素耐药性（耐药菌）的出现和传播已成为一个全球性的公共卫生问题。尤其是革兰氏阴性菌，由于其容易发展产生耐药性甚至形成细菌生物膜，已经成为临床感染中一个非常棘手的问题。尽管针对革兰氏阳性菌的新药已经取得了很大的进展，并逐渐被开发用于临床试验，但由于革兰氏阴性菌的特殊结构，小分子药物或抗生素很难渗透到革兰氏阴性菌中，并容易产生抗药性，因此，针对革兰氏阴性菌的新药研发仍处于瓶颈期。<br>　　纳米材料，特别是碳纳米材料，在抗菌方面有很好的表现，其对细菌感染的疗效也越来越受到重视。其中，多种不同性质的抗菌性碳点已被开发用于抗菌治疗，揭示了碳点在抗菌方面的巨大应用前景。然而，到目前为止，碳点对革兰氏阴性菌的效果仍然较差，而且很少有人关注它们抵抗细菌生物膜的能力。同时，目前的研究忽略了对碳点抗菌活性长期稳定性的评估，以及对如何加强与革兰氏阴性菌相互作用的系统研究。<br>　　面对抗革兰氏阴性菌新药的研发困境及碳点在抗菌应用方面的不足之处，本文从临床实际需要出发，制备得到了对革兰氏阴性菌及临床耐药菌具有十分稳定的强抗菌活性的碳点。并且，基于碳点的制备要素、性质表征和抗菌性能研究，实现了从结构确定到性能再到体外和体内抗革兰氏阴性菌和耐药菌应用的基础研究。同时，深入研究了碳点的抗菌机制，通过对不同抗菌作用机制的针对性研究，特别是对革兰氏阴性菌的作用方式的研究，为抗菌药物的开发提供了新的思路和策略。论文的主要研究内容包括以下四个部分：<br>　　（1）胍基碳点的制备、表征及其抗菌性能研究<br>　　本章节通过熔融策略制备得到了胍基碳点（Guanidiniumcarbondots,G-CDs）。并通过表征明确了G-CDs的亲疏水性、形貌特征、光学性质以及结构特征。同时，考察了G-CDs对标准菌株和临床耐药菌株的抗菌性能，及其在长期储存和不同环境干扰下的抗菌性能稳定性。这些结果表明，G-CDs是一种亲水性的蓝色荧光碳点，其表面成功修饰上了胍基，并表现出广谱的抗菌活性，尤其是具有较强的抗革兰氏阴性菌活性。更重要的是，G-CDs具有十分稳定的抗菌性能，具备发展成为应用于临床的新型抗菌剂的潜力。<br>　　（2）胍基碳点的抗细菌生物膜性能及生物安全性研究<br>　　本章节是在第一章的基础上，进一步对G-CDs的抗细菌生物膜性能和生物安全性进行深入考察。明确了G-CDs抑制细菌形成生物膜的能力以及消除成熟细菌生物膜的能力，同时，明确了细菌对G-CDs的耐药性情况，以及G-CDs的溶血性、细胞安全性和体内生物安全性。这些结果表明，G-CDs不仅具有优异的抗细菌生物膜性能，而且不会使细菌产生耐药。更重要的是，即使将大剂量G-CDs注射进入体内，也不会引起机体不良反应和病理损伤，证实G-CDs具有良好的生物相容性，是一种低生物毒性的抗菌纳米材料，适用于生物医学应用。<br>　　（3）胍基碳点的抗菌机制研究<br>　　本章节以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）为代表，阐明了G-CDs发挥吸附作用和杀伤作用的抗菌机制。尤其是研究了G-CDs对革兰氏阴性菌细胞壁的吸附作用和作用模式，阐释了G-CDs增强作用革兰氏阴性菌的原因。同时，对G-CDs不会使细菌产生耐药的机制进行了研究。结果阐明，G-CDs主要通过与细菌细胞壁和细胞膜的相互作用和渗透，从而进入菌体内产生过量活性氧（ROS），使细菌发生氧化应激，并与细菌DNA结合，抑制细菌的生长繁殖，多重机制共同作用最终导致细菌死亡。同时，G-CDs通过静电吸附和多种作用力靶向结合脂多糖（LPS），从而增强对革兰氏阴性菌的吸附作用，表现出增强抗革兰氏阴性菌的性能。此外，G-CDs还可以通过抑制细菌体内ATP的水平，进一步减少细菌外排泵的表达，从而抑制细菌耐药性的产生。（4）胍基碳点在细菌感染模型中的应用<br>　　本章节建立了大肠杆菌感染的小鼠肺炎模型和MRSA感染的大鼠骨缺损模型，考察了G-CDs在细菌感染模型中应用的可行性，评估了G-CDs的体内抗菌性能以及在骨组织部位的抗菌性能。治疗结果证实，G-CDs不仅对大肠杆菌感染的肺炎小鼠表现出与左氧氟沙星相当的治疗效果，而且对MRSA感染的骨缺损大鼠也表现出优异的抗菌性能，具备在生物医学实际应用中的潜在价值。