利用赛氏乌贼海螵蛸制备纳米壳聚糖：一种基于生物聚合物的高效抗菌剂

《Sustainable Chemistry One World》：Nanochitosan from Cuttlebone of Sepiella inermis: A Biopolymer-Based Antimicrobial Agent

本文综述了从赛氏乌贼（Sepiella inermis）海螵蛸中制备纳米壳聚糖的研究。通过FTIR、FESEM、XRD等技术表征证实其具有半结晶结构（80%无定形，20%结晶）。抗菌实验显示，其对白色念珠菌（Candida albicans）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）等病原微生物具有显著抑制作用，尤其在100%浓度下效果最佳。该研究为开发绿色、可持续的海洋源抗菌剂提供了新策略，在生物医学和制药领域应用前景广阔。

　　

Highlight

Materials and reagent

购买的化学品包括抗坏血酸、铁氰化钾、高锰酸钾、三聚磷酸钠、盐酸（HCL）、乙二胺四乙酸（EDTA）、丁基羟基茴香醚（BHA）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、菲洛嗪、亚油酸和氯化亚铁。此外，还使用了实验室纯度的化学品。

Preparation of chitin and chitosan

通过脱矿和脱蛋白从粉碎的材料中回收甲壳素。将海螵蛸粉末用2 N盐酸（HCl）处理24小时以去除矿物质，然后在80 °C下用1 N氢氧化钠（NaOH）处理24小时以去除蛋白质。随后，将甲壳素在40%氢氧化钠（NaOH）中于120 °C下进行脱乙酰化反应6小时，得到壳聚糖。最后，使用离子凝胶法，以三聚磷酸钠（TPP）作为交联剂，将壳聚糖转化为纳米壳聚糖。

Yield of chitin, chitosan and nanochitosan

本研究发现，甲壳素、壳聚糖和纳米壳聚糖的产率分别为18.55%、39.69%和84.33%。

FTIR spectroscopic analysis

纳米壳聚糖的傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示在2880 cm^-1处有一个显著的吸收峰，表明壳聚糖框架中存在脂肪链。1531 cm^-1处的吸收峰对应于伯胺基团的N-H弯曲，表明甲壳素成功部分脱乙酰。1008 cm^-1处的吸收表明存在C-O伸缩，这是壳聚糖多糖骨架的特征。这些特征峰共同证实了纳米壳聚糖的成功合成。

FESEM analysis

场发射扫描电子显微镜（FESEM）在6500倍放大倍数下显示，纳米壳聚糖具有纤维状表面，并伴有颗粒特征。这种形态增加了材料的比表面积，可能有助于其抗菌活性。

XRD analysis

X射线衍射（XRD）分析进一步证实了纳米壳聚糖的半结晶性质，显示出80%的无定形结构和20%的结晶区域。这种结构有利于生物分子相互作用，从而增强其抗菌效能。

Antimicrobial activity

使用琼脂扩散法在25%、50%和100%浓度下评估了纳米壳聚糖对四种病原微生物的抗菌潜力。白色念珠菌（Candida albicans）表现出最高的敏感性，抑菌圈直径达到16 ± 1.53毫米。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）紧随其后，抑菌圈为14 ± 1.53毫米。变形链球菌（Streptococcus mutans）显示出中等抑制效果（12 ± 1.25毫米），而粪肠球菌（Enterococcus faecalis）对所有浓度均无反应。

Conclusion

本研究的主要目的是确定纳米壳聚糖的抗菌特性。纳米壳聚糖能够分解并破坏微生物细胞壁。进一步的数据支持了这一观点，即纳米壳聚糖的结构变化增强了其抗菌效果。先前的研究表明，纳米壳聚糖比普通壳聚糖具有更强的抗菌活性。本次研究发现，纳米壳聚糖能够显著降低微生物细胞的存活率。我们的结果表明，源自赛氏乌贼（S. inermis）海螵蛸的纳米壳聚糖是一种有效且环保的抗菌剂，尤其对真菌和革兰氏阴性菌有效，在生物医学领域具有应用潜力。