壳聚糖/氧化铜/葡萄籽提取物生物复合材料的绿色制备及其协同抗氧化与抗菌活性研究

为解决抗生素滥用导致的耐药菌问题，研究人员通过绿色合成法制备了壳聚糖(CS)/氧化铜纳米颗粒(CuO NPs)/葡萄籽提取物(GSE)生物复合材料。该材料在100 μg/mL浓度下对DPPH自由基清除率达74.2±3.43%，对大肠杆菌和变异链球菌的抑菌圈分别为9 mm和14 mm，最小抑菌浓度(MIC)低至312μg/mL，为开发新型抗菌抗氧化材料提供了环保解决方案。

　　

抗生素滥用引发的耐药菌危机正威胁全球公共卫生安全，传统抗生素在"超级细菌"面前节节败退。与此同时，氧化应激导致的细胞损伤也加剧了感染治疗的难度。面对这一双重挑战，伊拉克AL-Ramadi教学医院的研究团队另辟蹊径，从餐厨废料中寻找解决方案——他们利用海鲜壳中的壳聚糖(CS)、葡萄酿酒副产物葡萄籽提取物(GSE)与氧化铜纳米颗粒(CuO NPs)，打造出一种兼具抗菌和抗氧化功能的"绿色武器"。这项发表在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》的研究，为对抗耐药菌提供了新思路。

研究人员采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析材料官能团，通过场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)观察微观形貌，结合元素分析(EDX)验证成分。抗菌实验采用琼脂扩散法和微量肉汤稀释法测定抑菌圈和MIC，抗氧化活性通过DPPH自由基清除实验评估。实验菌株来自医院住院患者的耐多药(MDR)临床分离株，包括大肠杆菌(E. coli)和变异链球菌(S. mutans)等。

3.1 材料表征结果
FTIR光谱在517-638 cm^-1出现Cu-O键特征峰，证实CuO NPs成功负载。FESEM显示CS基质形成多孔纤维网络，CuO NPs均匀分布其中，EDX检测到7.19%的铜元素。TEM观察到50 nm级球形纳米结构，表明纳米颗粒无聚集现象。

3.2 抗氧化性能
在100 μg/mL浓度下，复合材料对DPPH自由基清除率为74.2±3.43%，接近抗坏血酸标准品(87.43±0.89%)。这种效应源于CS的游离氨基/羟基与GSE多酚类物质的协同作用，其抗氧化机制包括氢原子转移和自由基稳定化。

3.3 抗菌活性
抑菌圈实验显示，复合材料对革兰阳性菌(S. mutans)的抑制效果(14 mm)优于革兰阴性菌(E. coli)(9 mm)。MIC测定揭示其对S. mutans和E. coli的MIC值分别为312 μg/mL和5 mg/mL，显著低于部分传统抗生素。

3.4 作用机制
研究推测抗菌作用主要通过三重机制实现：CuO NPs产生活性氧(ROS)破坏细菌膜结构；CS正电荷与细菌膜负电荷相互作用导致膜穿孔；GSE多酚类物质干扰细菌蛋白质功能。这种多靶点作用使其不易诱发细菌耐药性。

这项研究成功开发出具有双重功能的生物复合材料，其创新性体现在三个方面：首先，采用全绿色工艺，将农业废弃物转化为高附加值材料；其次，通过组分协同实现了1+1>2的效果，GSE的加入使抗氧化活性提升40%；最后，针对临床分离的MDR菌株证实实效，为解决抗生素耐药危机提供了新选择。这种材料在创面敷料、食品包装等领域具有应用潜力，但其大规模生产成本和长期生物安全性仍需进一步评估。研究者建议下一步应开展动物实验验证其体内疗效，并探索与其他生物活性物质的复合方案。