氢氧化钠处理绿色合成银纳米颗粒的机制解析与抗菌活性优化：结构特性调控与代谢谱分析

本研究针对植物源银纳米颗粒(AgNPs)稳定性差、活性不均等问题，创新性地采用氢氧化钠(NaOH)后处理技术对Fagonia indica和Origanum vulgare合成的AgNPs进行改性。通过UV-Vis、DLS、XPS和LC-MS等多维表征发现，NaOH处理使AgNPs粒径减小（Fa-Na-AgNPs从116.96 nm降至94.7 nm）、Zeta电位提升（Org-Na-AgNPs达-40 mV），但意外发现其抗菌活性降低（对大肠杆菌抑菌圈从12.83 mm降至12.01 mm）。代谢组学揭示NaOH处理导致关键植物活性成分丢失，为纳米药物理性设计提供了重要参考。该成果发表于《Heliyon》，为平衡纳米材料稳定性与生物活性提供了新思路。

　　

在纳米医学领域，银纳米颗粒(AgNPs)因其卓越的抗菌性能备受关注。然而传统化学合成法存在环境毒性高、成本昂贵等问题，而植物绿色合成法虽环保却面临颗粒稳定性差、活性成分不均的挑战。更棘手的是，植物源AgNPs表面包裹的复杂有机分子会随时间发生氧化、聚集，导致抗菌活性衰减。如何在不损害生物活性的前提下提升纳米颗粒稳定性，成为制约其临床应用的关键瓶颈。

为解决这一难题，来自巴基斯坦马拉坎德大学和北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校的联合团队开展了一项创新研究。研究人员选取两种药用植物——Fagonia indica和Origanum vulgare合成的AgNPs，首次系统探究了氢氧化钠(NaOH)后处理对纳米颗粒理化性质与抗菌活性的双重影响。这项研究不仅揭示了NaOH调控AgNPs表面化学的分子机制，更通过代谢组学发现了影响抗菌效力的关键植物成分，相关成果发表在交叉学科期刊《Heliyon》上。

研究团队采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、动态光散射(DLS)、扫描电镜(SEM)等技术表征颗粒特性，结合X射线光电子能谱(XPS)分析表面化学组成，通过液相色谱-质谱联用(LC-MS)解析代谢谱变化，并采用Kirby-Bauer纸片扩散法和微量稀释法评估抗菌活性。此外，通过活性氧(ROS)检测、外排泵抑制实验和过氧化氢酶活性测定，深入探究了抗菌作用机制。

氢氧化钠处理诱导AgNPs结构优化
UV-Vis光谱显示NaOH处理使Fa-AgNPs表面等离子体共振(SPR)峰从436 nm蓝移至420 nm，Org-AgNPs从414 nm移至402 nm，表明粒径减小。DLS证实Fa-Na-AgNPs平均粒径从116.96 nm降至94.7 nm，Org-Na-AgNPs更从130.4 nm锐减至29.9 nm。Zeta电位测试显示处理后颗粒稳定性显著提升，Fa-Na-AgNPs从-21.73 mV增至-33 mV，Org-Na-AgNPs从-30.5 mV增至-40 mV。SEM图像直观呈现NaOH处理后的AgNPs呈现更均匀的球形形貌，粒径分布更集中。

抗菌活性与表面化学的微妙平衡
令人意外的是，结构优化并未增强抗菌效果。Fa-Na-AgNPs对大肠杆菌抑菌圈从12.83 mm降至12.01 mm，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)从11.5 mm降至8.05 mm。机制研究表明，Fa-Na-AgNPs产生的ROS较未处理组减少，对细菌外排泵抑制强度降低。XPS分析发现NaOH处理导致AgNPs表面钠离子取代了关键有机组分，LC-MS代谢谱比较显示Fa-Na-AgNPs丢失了m/z 550.62等特征峰对应的植物活性分子。

分子机制的多维解析
ROS检测表明Fa-AgNPs处理的细菌细胞内氧化应激水平更高。外排泵抑制实验显示NaOH处理减弱了AgNPs阻断细菌药物外排的能力。过氧化氢酶活性测定发现Fa-AgNPs能更强效地激活细菌抗氧化防御系统。这些发现共同解释了抗菌活性差异：NaOH虽改善物理稳定性，但洗脱了参与膜损伤、ROS生成的关键植物代谢物。

该研究首次系统阐明了NaOH后处理对植物源AgNPs"结构-活性"关系的双重调控作用。一方面，通过去除表面杂质、减小粒径和增强电位稳定性，为纳米药物制剂提供了技术参考；另一方面，揭示了植物活性成分在抗菌机制中的核心地位，警示简单的物理优化可能牺牲生物效能。这些发现为开发"稳定性-活性"双优的纳米抗菌剂提供了重要理论依据，特别提示未来研究需针对特定植物成分设计精准的表面修饰策略。论文中建立的LC-MS与XPS联用分析方法，也为纳米-生物界面研究提供了新的技术范式。