虾壳废弃物源壳聚糖纳米颗粒负载水杨酸的可持续制备及其抗生物膜应用研究

微生物生物膜引发的慢性感染和抗生素耐药性已成为全球健康挑战。为解决这一问题，埃及国家研究中心等机构的研究人员利用虾壳废弃物提取壳聚糖(Chitosan)，通过四种方法制备水杨酸(Salicylic acid)负载的壳聚糖纳米颗粒(NPs)，其粒径287.4-226.3 nm、zeta电位+36.6至+41.3 mV，对白色念珠菌(Candida albicans)生物膜抑制率达85%。该研究为开发可持续抗生物膜制剂提供了新策略。

　　

微生物生物膜如同城市下水道中顽固的污垢，不仅导致慢性感染难以根治，更使细菌对抗生素的耐药性提升上千倍。据统计，到2050年微生物耐药性相关死亡人数将超过癌症。传统抗生素往往只能杀死浮游菌，却对包裹在胞外聚合物(EPS)基质中的生物膜束手无策。这促使科学家将目光转向自然界——虾蟹壳中提取的壳聚糖因其阳离子特性和生物相容性，成为突破生物膜防线的希望。

埃及国家研究中心等机构的研究团队在《Scientific Reports》发表研究，创新性地从食品工业废弃的虾壳中提取壳聚糖，通过三聚磷酸钠(TPP)、戊二醛、海藻酸钠四种交联方法，制备出水杨酸负载的壳聚糖纳米颗粒。研究采用FT-IR验证化学结构，TEM/SEM观察形貌，动态光散射(DLS)分析粒径，并通过人皮肤成纤维细胞(HSF)实验评估生物安全性，最后测试了对大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的生物膜抑制效果。

壳聚糖提取与表征
通过酸-碱三步法从虾壳中获得脱乙酰度达23.33%的壳聚糖，FT-IR显示3443 cm^-1处氨基特征峰，证实成功去除乙酰基团。

纳米颗粒制备与特性
四种方法制备的NPs粒径均小于400 nm，其中TPP法(M1/M2)形成80-250 nm均匀颗粒，而海藻酸钠法(M4)产生150-400 nm网状结构。EDX显示M4含93.53%碳和0.76%氮，zeta电位达+37.5 mV，预示良好稳定性。

生物相容性验证
MTT实验显示NPs的IC₅₀为1009-1346 μg/mL，符合ISO 10993-5标准。海藻酸钠法制备的M4安全性最佳，EC₁₀₀(完全安全浓度)达296.69 μg/mL。

抗生物膜效能
纳米制剂对白色念珠菌生物膜抑制效果突出(85%)，M4使生物膜减少8.31倍。作用机制包括：壳聚糖阳离子破坏微生物膜结构、螯合必需金属离子，以及干扰群体感应(QS)信号传导。

这项研究开创性地将海鲜加工废弃物转化为高附加值医用材料，其纳米制剂不仅符合联合国可持续发展目标(SDG 3/12/13)，更解决了传统水杨酸光热不稳定的缺陷。特别是海藻酸钠法因避免有机溶剂而成为最环保的制备方案，为临床抗生物膜治疗提供了兼具生态效益和经济效益的新选择。未来研究可进一步优化释放动力学，探索对已形成生物膜的破坏能力，推动这一绿色技术走向实际应用。