益生菌Lactiplantibacillus plantarum GP258介导的ZnO纳米颗粒绿色合成及其抗菌与抗癌应用研究

本研究通过从印度北卡纳塔克地区传统凝乳中分离的益生菌Lactiplantibacillus plantarum GP258，开发了一种环境友好的ZnO纳米颗粒(ZnO NPs)生物合成方法。研究人员利用XRD、FTIR、TEM等技术证实合成的NPs具有10 nm平均粒径、六方纤锌矿结构和-60 mV高稳定性，并展现出显著抗菌活性（对金黄色葡萄球菌抑制达22±0.57 mm）及抗癌潜力（HT-29细胞IC50为98.53 μg/mL）。该研究为医药和环保领域提供了新型生物材料解决方案。

　　

在纳米技术飞速发展的今天，传统化学法合成纳米颗粒( nanoparticles, NPs)面临有毒试剂和环境污染的严峻挑战。与此同时，抗生素耐药性危机和癌症治疗瓶颈亟待新型材料的突破。正是在这样的背景下，来自中国的研究团队将目光投向了具有千年食用历史的传统发酵食品——凝乳中蕴藏的益生菌资源。

这项发表在《Beilstein Journal of Nanotechnology》的创新研究，首次利用北卡纳塔克农村地区传统凝乳分离的Lactiplantibacillus plantarum GP258菌株，开发出绿色合成的氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)。这些地区居民长期食用这种传统发酵乳制品，表现出优异的肠道健康和长寿特征，暗示其微生物组可能具有特殊价值。研究人员通过多学科技术手段，成功将这种益生菌转化为纳米"工厂"，为生物医学领域提供了兼具环境友好性和功能性的新型材料。

研究团队主要采用了16S rRNA基因测序进行菌株鉴定，X射线衍射(XRD)分析晶体结构，透射电镜(TEM)观测形貌尺寸，紫外-可见光谱(UV-vis)测定光学特性，以及循环伏安法(CV)评估电化学性能。抗菌实验采用琼脂扩散法，抗癌活性则通过MTT法检测。

在生理生化表征部分，GP258菌株表现出典型的乳酸菌特征：革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性，且能发酵11种糖类。分子鉴定显示其16S rRNA序列与Lactiplantibacillus plantarum有100%相似性，菌株基因序列已存入GenBank（登录号MN696562）。

XRD分析证实合成的ZnO NPs具有六方纤锌矿结构，平均晶粒尺寸25 nm。FTIR光谱在484 cm^-1处显示出典型的Zn-O键振动峰，3400 cm^-1处的羟基峰表明纳米颗粒表面存在水分子。UV-vis吸收光谱在3.16 eV处出现特征峰，证实了ZnO的半导体特性。光催化实验显示，这些NPs在120分钟内可降解95%的亚甲基蓝染料，展现出优异的环保应用潜力。

TEM观测揭示NPs尺寸为7-98 nm（平均10 nm），SAED图谱再次验证了纤锌矿结构。SEM显示NPs形成72 nm的网状结构，EDX证实了锌和氧元素的存在。Zeta电位测定达到-60 mV，表明胶体系统具有卓越的稳定性。电化学分析显示NPs具有可逆的氧化还原反应和快速电子转移能力。

在抗菌活性方面，ZnO NPs对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的抑制效果最佳（22±1 mm），而对伤寒沙门氏菌(Salmonella enterica serovar typhi)作用较弱（3±1 mm）。MTT实验显示NPs对结肠癌细胞HT-29的IC₅₀为98.53 μg/mL，显示出抗癌应用前景。

讨论部分指出，这种生物合成ZnO NPs的性能优于许多同类研究。其高负电性(-60 mV)的zeta电位显著优于先前报道的-15.3 mV，光催化效率在392 nm紫外光下达到74.15%的染料降解率。抗菌机制可能涉及活性氧(ROS)生成和Zn²⁺离子释放的双重作用，而抗癌效应则与NPs诱导的氧化应激相关。

该研究的突破性在于：首次从具有传统健康功效的凝乳中开发出多功能纳米材料，其"一材多用"特性——既能对抗耐药菌，又具抗癌潜力，同时兼备环境修复功能，为绿色纳米技术的临床应用开辟了新途径。未来研究将深入探索NPs与人体微生物组的互作机制，推动其在精准医疗和可持续材料领域的发展。