层状双氢氧化物纳米材料的抗菌性能优化及其对抗微生物耐药性的机制研究

为解决抗菌素耐药性(AMR)日益严重的全球性问题，意大利佩鲁贾大学团队通过共沉淀法(c-LDH)和双微乳液法(m-LDH)制备了含Mg2+/Cu2+/Al3+等金属离子的层状双氢氧化物(LDHs)，发现粒径更小且插层溴化物的m-LDH对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和白色念珠菌(C. albicans)具有显著抗菌效果，为开发新型无机抗菌剂提供了重要依据。

　　

随着抗生素滥用导致的耐药菌株激增，全球每年因抗菌素耐药性(AMR)导致的死亡人数已超百万。传统抗生素研发陷入瓶颈，而金属基纳米材料因其独特的物理化学性质成为研究热点。其中层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides, LDHs)因其可调控的层板金属组成(M²⁺/M³⁺)、插层阴离子交换能力以及pH响应性离子释放特性，在抗菌领域展现出独特优势。

意大利佩鲁贾大学Anna Donnadio团队在《Applied Clay Science》发表的研究，系统比较了共沉淀法(c-LDH)和双微乳液法(m-LDH)制备的二元/三元LDH材料。研究通过调控Mg²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等二价金属与Al³⁺、Ga³⁺等三价金属的比例，结合X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)表征材料结构，采用微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)，系统评估了不同LDH对革兰氏阳性菌(如金黄色葡萄球菌)、革兰氏阴性菌及真菌(白色念珠菌)的抑制效果。

Synthesis and characterization of c-LDH and m-LDH
通过两种方法制备的LDH展现出显著形貌差异：双微乳液法获得的m-LDH粒径更小(42-208 nm)，且插层溴化物(CTABr)的样品表现出更强的金属离子(Cu²⁺/Ga³⁺)释放能力。XRD分析证实所有样品均具有典型LDH层状结构，其中含Cu²⁺-Al³⁺组合的材料结晶度最高。

Conclusion
研究发现：1) m-LDH抗菌活性显著优于c-LDH，对S. aureus的MIC低至16 μg/mL；2) 含溴插层阴离子的LDH通过增强膜相互作用表现出广谱抗菌性；3) Ga³⁺通过模拟铁代谢途径破坏病原体生存。该研究为设计"多靶点"抗菌材料提供了新思路，其pH响应性释放特性更适用于伤口感染等微酸性环境。

这项工作的创新性在于：首次系统比较了合成方法对LDH抗菌性能的影响，揭示了粒径效应与阴离子协同作用机制。未来研究可进一步探索LDH-抗生素复合体系，或将这种无机抗菌剂应用于医疗器械涂层等领域，为应对AMR挑战提供新的技术路径。