绿色酶法改性香茅醇和香叶醇：抗菌性能新突破及材料应用新曙光

为解决开发新型抗菌治疗手段的问题，研究人员开展了对香茅醇（CT）和香叶醇（GR）的改性及抗菌活性研究。结果显示，改性后的 CT-ox 和 GR-ox 仍具抗菌效果，且 C. glutamicum 对其更敏感。该研究为抗菌聚合物材料表面功能化提供依据。

　　在医疗领域，细菌感染一直是困扰人们的难题。随着抗菌药物耐药性的不断增加，寻找新的抗菌方法迫在眉睫。据世界卫生组织预测，如果没有有效的应对措施，到 2050 年，因耐药性疾病导致的死亡人数将大幅上升。植物精油（EOs）因其天然的生物活性受到广泛关注，其中的萜烯和萜类化合物被认为具有抗菌作用。然而，目前对特定萜类化合物抗菌效率的研究还比较少，尤其是在将其用于聚合物表面改性以获得抗菌性能方面，仍有许多未知等待探索。

在此背景下，国外研究人员开展了一项关于香茅醇（Citronellol，CT）和香叶醇（Geraniol，GR）的研究。这两种化合物均来自天然植物，被美国食品药品监督管理局（FDA）认定为安全物质。研究人员旨在通过化学酶促氧化方法对 CT 和 GR 进行改性，提高它们与聚合物接枝的反应性，同时评估改性前后的抗菌活性，为抗菌聚合物材料的表面功能化提供理论支持。该研究成果发表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》杂志上。

研究人员采用了多种关键技术方法。在合成方面，利用化学酶促氧化法，以脂肪酶为催化剂，将 CT 和 GR 分别转化为 CT-oxide（CT-ox）和 GR-oxide（GR-ox），并通过¹H NMR、HRMS 等技术对产物进行表征。在抗菌性能测试中，使用肉汤稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）；通过细菌生长曲线分析，研究不同浓度的 CT、CT-ox、GR、GR-ox 对细菌生长的影响；运用 Zeta 电位测量、接触角测量、表面自由能和疏水性计算以及扫描电子显微镜（SEM）等技术，探究这些化合物对细菌表面性质和形态的影响。

研究结果如下：

1. 化学酶促氧化法：成功通过化学酶促氧化法将 CT 和 GR 转化为 CT-ox 和 GR-ox。但 GR 的环氧化过程较为复杂，产物多样。为此，研究人员改进方法，提高了目标产物（south）GR-ox 的产率。
2. 溶解性：CT 在乙醇和 DMSO 中溶解性良好，最终选择 DMSO 用于微生物测试。
3. 抗菌活性：CT、GR 及其氧化物均表现出抗菌效果，不过氧化后的分子在抑制细菌生长（MIC）和杀死细菌（MBC）方面效果略有下降。革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌对萜类化合物更敏感，C. glutamicum 对测试分子尤为敏感。
4. 生长曲线分析：实时生长曲线表明，在 MIC 和 2MIC 浓度下，细菌生长被完全抑制；在亚抑制浓度（1/2MIC）下，CT、CT-ox、GR 对 E. coli 和 CT、CT-ox、GR-ox 对 S. aureus 表现出抑菌作用，且 CT（和 CT-ox）比 GR（和 GR-ox）对细菌生长的抑制效果更明显。
5. Zeta 电位分析：ZP 分析显示，添加 GR 和 CT 后，E. coli 和 C. glutamicum 的 ZP 变得不那么负，且呈浓度依赖性；而 S. aureus 的 ZP 变化不明显。这表明萜类化合物对不同细菌的作用机制存在差异。
6. 细菌表面性质影响：接触角测试等结果表明，处理后的细菌表面疏水性发生变化，E. coli 和 C. glutamicum 与萜类化合物接触后表面更疏水，而 S. aureus 变化不明显。
7. SEM 分析：SEM 图像显示，CT、GR 在不同浓度下对 E. coli 的细胞膜造成不同程度的破坏；S. aureus 和 C. glutamicum 在处理后细胞出现收缩、死亡等现象，但 C. glutamicum 的细胞膜未观察到明显破坏。

研究结论和讨论部分指出，CT 和 GR 成功改性为 CT-ox 和 GR-ox，且改性后的化合物保持了抗菌功效。研究揭示了萜类化合物可能通过破坏细菌细胞膜、影响膜完整性和疏水性来抑制细菌生长或导致细菌死亡。这些结果为未来抗菌聚合物材料的表面功能化提供了有力的理论依据，有望推动新型抗菌材料的开发和应用，在抗菌领域具有重要的意义。