神圣罗勒叶提取物介导的羟基磷灰石及羟基磷灰石 - 氧化铁纳米复合材料抗菌活性增强：生物医学应用新突破

为解决羟基磷灰石（HA）抗菌性不足等问题，研究人员开展了用神圣罗勒叶提取物合成 HA 及 HA-Fe3O4纳米复合材料的研究。结果显示其抗菌活性增强，这为生物医学领域相关应用提供了新方向。

　　在生物医学领域，羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）因其与人体骨骼和牙齿成分相似、生物活性良好且生物相容性佳，在骨科和牙科等方面应用广泛。然而，HA 自身缺乏抗菌特性，机械强度也欠佳，细菌易吸附在其表面，引发植入物感染，导致植入失败，这成为限制其应用的一大难题。传统的添加特定离子改性 HA 的方法，虽有一定抗菌效果，但纳米颗粒的引入可能带来长期副作用，抗生素也存在时效问题。因此，开发一种新的合成具有抗菌性能 HA 的方法迫在眉睫。

在此背景下，研究人员开展了相关研究。他们以孟加拉工程技术大学（Bangladesh University of Engineering and Technology）的研究人员为主体（因未明确第一作者单位，假设以文中实验室所在地为准），利用神圣罗勒（Ocimum sanctum）叶提取物，通过水热法合成了 HA 及 HA-Fe₃O₄纳米复合材料，并对其进行了全面研究。该研究成果发表在《Current Research in Green and Sustainable Chemistry》上，为生物医学领域抗菌材料的发展提供了新的思路和方向。

研究人员运用多种关键技术方法开展研究。通过 X 射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散 X 射线光谱（EDX）和 Zeta 电位分析仪对合成材料进行表征，以确定其晶体结构、官能团、表面形貌、元素组成和表面电荷等特性；采用孔扩散法和刃天青辅助微量稀释法测定材料对大肠杆菌（Escherichia coli）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的抗菌活性、最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC） 。

研究结果如下：

• XRD 分析：合成的 HA-DI 和 HA-OS 的 XRD 图谱显示，所有峰与 JCPDS 卡片一致，证实为 HA 的六方密堆积晶格。反应温度升高，结晶度增强。用神圣罗勒叶提取物合成 HA 时，晶粒尺寸和结晶度降低。HA-Fe₃O₄纳米复合材料的 XRD 图谱则显示出 HA 和 Fe₃O₄的特征峰，表明其成功合成。
• FTIR 分析：HA-DI、HA-OS 和 HA-Fe₃O₄纳米复合材料的 FTIR 光谱在特定波数处出现特征峰，确认了 HA 中 OH^-和 PO₄^3-官能团的存在，且不同合成方式下的特征峰相似。
• SEM 分析：合成的 HA 和 HA-Fe₃O₄纳米复合材料呈球形且团聚。用去离子水合成的 HA 纳米颗粒在 180℃时平均粒径为 173-206nm，用神圣罗勒叶提取物合成的 HA 纳米颗粒在 160℃和 180℃时粒径分别约为 134-168nm 和 162-200nm，表明温度升高粒径增大，提取物可减小粒径。HA-Fe₃O₄纳米复合材料（x=0.05）平均粒径为 135-176nm。
• EDX 分析：HA-DI 和 HA-OS 的 EDX 光谱显示含有 Ca、P、O 元素，Ca/P 比接近 HA 标准值。HA-Fe₃O₄纳米复合材料（x=0.05）的 EDX 图谱则显示存在 Fe、Ca、P、O 元素。
• Zeta 电位分析：HA-DI、HA-OS 和 HA-Fe₃O₄纳米复合材料的 Zeta 电位均为负值，表明表面带负电荷，且材料稳定性较低，易团聚。
• 抗菌活性分析：孔扩散法结果显示，HA-DI 无抑菌圈，HA-OS 和 HA-Fe₃O₄在低浓度下对两种细菌有中度抑菌圈，且 HA-Fe₃O₄抗菌活性更强。
• MIC 和 MBC 测定：HA-DI 对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的 MIC 为 2000μg/mL，MBC 为 4000μg/mL；HA-OS 对大肠杆菌的 MIC 为 500μg/mL，MBC 为 1000μg/mL；HA-Fe₃O₄对大肠杆菌的 MIC 为 250μg/mL，MBC 为 500μg/mL，对金黄色葡萄球菌的 MIC 为 125μg/mL，MBC 为 250μg/mL。HA-Fe₃O₄在较低浓度下表现出更强的抗菌活性。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功合成了 HA 及 HA-Fe₃O₄纳米复合材料，并对其进行了全面表征。结果表明，神圣罗勒叶提取物可降低 HA 的晶粒尺寸和结晶度，且合成的材料具有抗菌活性，HA-Fe₃O₄纳米复合材料抗菌活性尤为突出。其抗菌机制可能是神圣罗勒叶提取物中的植物化学化合物和 Fe₃O₄纳米颗粒协同作用，通过产生活性氧物种（ROS）、破坏细胞壁或细胞膜等方式抑制细菌生长。这一研究成果为生物医学领域提供了具有潜在应用价值的抗菌材料，有望解决植入物感染等问题，推动相关领域的发展，在骨科、牙科植入物以及药物载体等方面展现出广阔的应用前景。