负载钨酸银的海藻酸盐薄膜：广谱抗菌抗病毒生物材料新突破

《Materials Science and Engineering: A》：Silver Tungstate-Loaded Alginate Films for Broad-Spectrum Antimicrobial and Antiviral Applications

本研究发现将银基氧化物（Ag2WO4）纳米颗粒封装于海藻酸盐薄膜可诱导相变（α→γ），显著增强材料机械性能与抗菌抗病毒活性。该复合材料对多重耐药菌（MRSA）和包膜病毒（SARS-CoV-2替代模型phi6）均表现出>97%的抑制率，且低浓度样本无细胞毒性，为开发新型抗感染生物材料提供了创新策略。

　　

Highlight

Ag₂WO₄颗粒被成功合成并整合到海藻酸钙薄膜中，引发从稳定的正交晶系α-Ag₂WO₄向亚稳态立方晶系γ-Ag₂WO₄的相变。这种罕见的γ相由于活性氧（ROS）产量增加而展现出更强的抗菌潜力。结构分析证实了Ag₂WO₄颗粒在薄膜中的均匀分散，保留了聚合物基质的短程结构，同时略微增加了表面粗糙度并降低了亲水性。热分析显示薄膜的热稳定性得以保持。力学测试表明，添加5% Ag₂WO₄的薄膜弹性模量和拉伸强度显著提高。抗菌实验证实了其对革兰氏阴性菌铜绿假单胞菌（98.56%）、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA（99.81%）和作为结核分枝杆菌模型的耻垢分枝杆菌（99.54%）的强效抑制作用。抗病毒实验使用包膜RNA噬菌体phi6（作为SARS-CoV-2的替代模型），结果显示30分钟后病毒灭活率达97.93%，24小时后完全灭活。重要的是，2.5% Ag₂WO₄样品未显示细胞毒性。抗菌机制归因于活性氧（ROS）的生成以及Ag⁺离子的释放，这些因素共同破坏了微生物的结构和功能。这些发现凸显了负载Ag₂WO₄的海藻酸盐薄膜作为有前景的抗菌抗病毒生物材料的潜力。

Conclusions

Ag₂WO₄颗粒被成功合成并掺入海藻酸钙薄膜，导致从稳定的α-Ag₂WO₄（正交晶系）向亚稳态的γ-Ag₂WO₄（立方晶系）的相变。这种罕见的γ相由于活性氧（ROS）产量增加而展现出增强的抗菌潜力。结构分析证实了Ag₂WO₄颗粒在薄膜中的均匀分散，保留了聚合物基质的短程结构，同时略微增加了表面粗糙度并降低了薄膜的溶胀度和亲水性。热分析显示，掺入Ag₂WO₄后，薄膜的热稳定性得以保持。力学测试表明，添加5% Ag₂WO₄的薄膜其弹性模量和拉伸强度显著提高。抗菌实验证实了其对代表性微生物的强效抑制作用，包括铜绿假单胞菌、MRSA和耻垢分枝杆菌。抗病毒实验使用包膜RNA噬菌体phi6（作为SARS-CoV-2的替代模型），结果显示接触30分钟后病毒灭活率高，24小时后完全灭活。重要的是，2.5% Ag₂WO₄样品未显示细胞毒性。抗菌作用机制归因于活性氧（ROS）的生成以及Ag⁺离子的释放，这些因素共同破坏了微生物的结构和功能。这些发现凸显了负载Ag₂WO₄的海藻酸盐薄膜作为有前景的广谱抗菌抗病毒生物材料的潜力，适用于医疗和防护设备等多种应用。