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在纳米材料应用日益广泛的当下，传统纳米颗粒制备与灭菌方法存在诸多弊端。石河子大学研究人员开展了利用高压灭菌法制备无菌纳米颗粒的研究。结果成功制备出多种性能良好的无菌纳米颗粒，该研究为纳米技术发展提供新途径19。
在过去几十年里，纳米材料凭借独特性能在众多领域大放异彩，尤其是在生物医学领域，纳米颗粒的应用为精准医疗带来了新的曙光。比如金纳米颗粒（AuNPs）在肿瘤治疗和药物递送方面潜力巨大，银纳米颗粒（AgNPs）在抗菌、抗病毒方面表现出色，新兴的水滑石层状纳米颗粒（LDHs）也因其优良特性逐渐在生物医学领域崭露头角。然而，纳米颗粒的合成与应用并非一帆风顺。传统的制备方法，像物理研磨、化学还原、共沉淀和电化学催化等，都存在各自的缺陷，例如物理研磨能耗大、颗粒分布不均，化学还原法限制纳米颗粒应用范围，共沉淀法操作复杂且可能污染环境。而且，纳米颗粒在生物医学领域的应用通常需要植入体内，这就要求其必须无菌，以防止微生物入侵人体。但现有的灭菌方法，包括国际公认的高压蒸汽灭菌法，都可能影响纳米颗粒的形态和理化性质，进而阻碍其有效应用。
为了解决这些难题，石河子大学的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们另辟蹊径，利用高压蒸汽灭菌锅作为反应设备，开发出一种全新的纳米颗粒制备技术，将制备和灭菌过程合二为一，旨在实现高效、绿色、安全地制备无菌纳米颗粒。
研究人员在这项研究中用到了多种关键技术方法。通过透射电子显微镜（TEM）和马尔文粒度分析仪来表征纳米颗粒的形态和大小；利用紫外 - 可见吸收光谱（UV - vis 光谱）研究纳米颗粒独特的等离子体共振吸收峰（SPR）；借助傅里叶变换红外光谱（FTIR）和 X 射线衍射（XRD）分析纳米颗粒的表面功能基团和晶体结构；采用微生物限度实验（MLT）验证纳米颗粒的无菌性。
下面来看看具体的研究结果：
- 贵金属源纳米颗粒的表征：研究人员制备出的 AuNPs 和 AgNPs 溶液分别呈现典型的酒红色和黄色。通过 UV - vis 光谱表征发现，AuNPs 在 520nm 处有最大 SPR 吸收峰，AgNPs 在 436nm 处有窄的 SPR 峰，这表明合成的纳米颗粒粒径均匀、稳定性好。TEM 图像显示，AuNPs 呈球形或部分椭圆形，粒径约 21nm，AgNPs 为椭圆形，粒径约 25nm。动态光散射（DLS）测得 AuNPs 和 AgNPs 的平均粒径分别为 25nm 和 38nm。FTIR 光谱分析表明，两种纳米颗粒表面都含有丰富的功能基团，如醇羟基、羧基等234。
- 水滑石纳米颗粒的表征：合成的两种 LDHs，即Mg2Al?NO3-LDHs 和Co2Al-LDHs，TEM 结果显示它们均为六边形纳米片形态，在溶液中分散良好。Mg2Al?NO3-LDHs 和Co2Al-LDHs 的平均粒径分别为 82nm 和 90nm。FTIR 光谱分析出各功能基团对应的吸收峰，确定了表面功能基团。XRD 结果表明，制备的 LDHs 具有典型的水滑石晶体结构特征衍射峰，且Co2Al-LDHs 的晶体结构强度相对较低。EDS 分析证实了阴离子和阳离子成功插入 LDHs 层中567。
- 微生物限度实验（MLT）：实验结果显示，与市售纳米颗粒相比，新方法制备的四种纳米颗粒在 MLT 验证实验中，培养基上均未出现菌落生长，表明其具有高质量的无菌性，符合体内细胞或组织应用的无菌要求8。
研究结论与讨论部分指出，该研究成功开发出一种新颖的高压灭菌合成方法来制备纳米颗粒。所制备的贵金属和水滑石纳米颗粒具有良好的分散性、均匀性和无菌性，且制备方法简单、耗时短，在体内成像、光热治疗和药物递送等领域具有直接应用潜力。不过，目前该方法在调节反应温度和搅拌速度方面能力有限，未来研究人员计划优化反应系统，探索不同反应单体和还原剂的浓度比及选择，以制备具有不同理化性质的纳米颗粒，进一步拓展纳米颗粒的应用潜力。这项研究为纳米技术发展提供了新的可扩展途径，在生物医学领域展现出创新解决方案，有望推动相关领域的发展，其成果发表在《Scientific Reports》上，为后续纳米材料研究提供了重要参考，具有深远的科学意义和应用价值。
