近几十年以来,细菌性传染疾病作为世界上最大的健康问题之一,引起了人们的广泛关注。目前,抗生素疗法是处理细菌感染疾病最广泛的手段。然而,抗生素的过度使用导致了细菌耐药性大量增加,从而降低了治疗效果,导致高死亡率的发生。因此,开发安全、有效且不易产生抗生素耐药性的抗菌方法是目前的研究热点。近年来,基于近红外光照射的光热疗法以其较高的光热转换效率、优异的穿透组织的能力并且对健康组织的损害极小,得到了广泛的应用。由于光热疗法是通过热消融方式物理杀死细菌,能够有效地克服/降低细菌耐药性的产生,显示出广阔的应用前景。本论文基于金纳米棒材料为主体,开发了两种金纳米棒光热剂纳米复合体,旨在改善其生物相容性的同时加强对浮游细菌和生物膜内细菌的抗菌活性。具体研究内容如下:(1)为了改善金纳米棒材料生物相容性同时加强对浮游细菌和生物膜内细菌的抗菌活性,我们通过金-硫键将羧酸甜菜碱基团修饰的聚甲基丙烯酸酯连接在金纳米棒表面(PCB-AuNRs),使其具有pH诱导表面电荷翻转功能。两性离子修饰的AuNRs能够展示出从负电荷到正电荷的转换特性,从而赋予其功能性转变。从在健康组织中生物相容性的两性离子纳米药物(pH～7.4)到在细菌感染位点具有提高杀菌性能的阳离子纳米复合体(pH～5.5)。实验结果发现,PCBAuNRs以其pH响应特性明显增强了与细菌细胞的相互作用,对革兰氏阴性细菌(E.coli)和革兰氏阳性细菌(S.aureus)均表现出良好的杀菌效果且细胞毒性远低于CTAB-AuNRs。更为重要的是,PCB-AuNRs展示出了优异的穿透细菌生物膜的能力。结果证明,设计的两性离子修饰的金纳米棒可以作为一种非常有应用前景的抗菌剂用于对抗细菌感染疾病。(2)PCB-AuNRs被证明具有良好的穿透细菌生物被膜性能和生物膜消除能力,且对于耐药菌的杀菌效率也有所提高。但是,PCB-AuNRs采用单一的光热效应杀菌,且对耐药菌的杀灭效率达不到要求。因此,我们提出在电荷翻转的金纳米棒的基础上,引入抗生素(以环丙沙星为例),实现抗生素的化学杀菌与金棒的光热物理杀菌模式协同作用,解决耐药菌及其生物膜引起的感染问题。为此,将抗生素环丙沙星(Cip)和两性离子羧酸甜菜碱(CB)利用RAFT反应聚合通过共价键接枝在金纳米棒上(P(Cip-b-CB)-AuNRs),羧酸甜菜碱的特定结构是由羧酸阴离子和季铵盐阳离子所组成通过静电相互作用形成水化层去抵抗非特异性蛋白吸附,赋予金纳米棒以水溶性和靶向功能。当到达酸性细菌感染环境时,羧基基团质子化,导致金纳米棒表面呈现出正电荷,促进了与表面带负电荷细菌的相互作用,导致杀菌剂在感染环境的大量粘附和滞留,而环丙沙星则通过酯键共价键连接在聚合物主链上,细菌感染部位过度表达的脂肪酶可以将其降解,加速释放抗生素。抗耐药菌实验以及细胞毒性实验表明,P(Cip-b-CB)-AuNRs极大程度的提高了光热疗法的杀菌效率并展示出优异的细胞相容性。此外,药物释放试验表明,P(Cip-b-CB)-AuNRs除了细菌脂肪酶主导作用下释放抗生素外,由近红外激光照射金纳米棒产生的热效应可以促进药物的进一步释放,起到协同杀菌的功效。