绿色合成银纳米颗粒(AgNPs)的抗菌纺织品应用:基于Penicillium commune NRC 2016-3的生物合成与性能研究

【字体: 时间:2025年07月16日 来源:Scientific Reports 3.8

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  本研究通过Penicillium commune NRC 2016-3真菌胞外滤液绿色合成银纳米颗粒(AgNPs),解决了化学合成纳米颗粒的环境毒性问题。研究人员利用UV-Vis、TEM、SEM-EDX等技术证实了AgNPs的球形结构(3.69-9.61 nm)及强抗菌活性(抑菌圈30-33 mm),并成功应用于棉、丝等天然织物,经10次洗涤仍保持抗菌性能,为可持续医疗纺织品开发提供了新策略。

  

在抗生素耐药性日益严峻的背景下,开发新型抗菌材料成为全球健康领域的迫切需求。传统化学合成纳米颗粒存在高能耗、有毒试剂残留等问题,而生物合成技术因其环境友好特性备受关注。埃及国家研究中心(National Research Centre, Dokki, Giza)的Sayeda Abdelrazek Abdelhamid团队在《Scientific Reports》发表研究,利用真菌Penicillium commune NRC 2016-3成功实现银纳米颗粒(AgNPs)的绿色合成,并将其应用于功能性抗菌纺织品开发。

研究采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM-EDX)等技术表征纳米颗粒,通过抑菌圈实验和最小抑菌浓度(MIC)测试评估抗菌性能,最后将AgNPs负载于天然织物并测试洗涤耐久性。

结果部分

1. 抗菌活性筛选

通过10种微生物滤液对比,Penicillium commune NRC 2016-3合成的AgNPs表现出最强抗菌效果,对革兰阳性菌(如金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus)抑菌圈达30-33 mm,对革兰阴性菌(如大肠杆菌Escherichia coli)为26-30 mm,MIC低至2-5 μg/mL。

2. 纳米颗粒表征

TEM显示AgNPs为单分散球形(3.69-9.61 nm),XRD衍射峰(31.5°、43.6°)证实其面心立方晶体结构,Zeta电位-30.5 mV表明胶体稳定性。FTIR分析揭示真菌蛋白(3273 cm-1处N-H键)参与纳米颗粒还原与稳定。

3. 纺织品应用

AgNPs处理的棉、羊毛等织物对病原微生物抑制率最高达82.58%(白色念珠菌Candida albicans),经10次标准洗涤后仍保持34-48%抗菌活性,证明其实际应用潜力。

该研究首次报道了Penicillium commune NRC 2016-3突变株在AgNPs绿色合成中的高效性,其小尺寸(<10 nm)和负表面电荷特性显著增强抗菌效果。通过纺织材料负载实验,解决了纳米颗粒易脱落的技术瓶颈,为医院感染控制、功能性服装设计提供了可持续解决方案。研究同时验证了生物合成纳米颗粒在工业规模化生产中的可行性,推动绿色纳米技术从实验室走向实际应用。

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