轻稀土元素作为新型生态友好型软体动物杀灭剂和抗菌剂的潜力研究：以Theba pisana蜗牛及多种微生物为靶点

本研究针对传统化学杀螺剂毒性高、环境风险大的问题，探索了轻稀土元素(LREEs)作为新型生态友好型制剂的潜力。研究人员通过实验室实验证实，LREEs对入侵物种Theba pisana蜗牛具有剂量依赖性致死效应(LC50=3012.72 mg/L)，并能显著抑制其摄食行为；同时对金黄色葡萄球菌(S. aureus)等5种病原微生物表现出广谱抗菌活性(最大抑菌圈3.3cm)。该研究为开发兼具杀螺和抗菌功能的双效制剂提供了新思路。

　　

在地中海沿岸国家，一种名为Theba pisana的白色花园蜗牛正以惊人的速度扩张领地——单棵树五年内可繁殖3000只个体，这种来自Helicidae家族的小型软体动物已成为威胁农作物的重要入侵物种。传统化学杀螺剂虽能控制蜗牛种群，却对水生和陆生生物均具有毒性，迫使科学家寻找更环保的替代方案。与此同时，抗生素耐药性危机也促使人们探索新型抗菌材料。在这双重挑战下，埃及艾资哈尔大学等机构的研究团队将目光投向了轻稀土元素(LREEs)，这些常用于电动汽车和军事领域的特殊金属，是否能在农业和医学领域开辟新用途？

研究人员采用多学科交叉方法开展研究：通过水热高压釜法从埃及黑沙滩单矿中提取LREEs；采用叶片浸渍法测试不同浓度(62.5-2000 mg/L)对蜗牛的致死效应；扫描电镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDX)分析元素吸收分布；琼脂扩散法评估对5种病原微生物的抑制效果。实验蜗牛采集自埃及苏伊士省费萨尔地区，微生物包括白色念珠菌(C. albicans)等临床和环境常见菌株。

生物活性测试结果显示，LREEs对Theba pisana表现出明显的剂量-效应关系：500 mg/L浓度处理10天后死亡率达26.67%，显著高于对照组。计算得出LC₂₅和LC₅₀分别为513.70 mg/L和3012.72 mg/L。摄食行为实验发现，处理首日500 mg/L组摄食面积即从对照组的60 cm²降至30.25 cm²，第四日进一步降至14 cm²。SEM分析揭示高浓度(1000 mg/L以上)LREEs会在生菜叶面形成晶体沉积，影响蜗牛取食。

抗菌活性研究显示，100 μg/mL浓度对金黄色葡萄球菌(S. aureus)抑菌圈达3.3 cm，对大肠杆菌(E. coli)和蜡样芽孢杆菌(B. cereus)分别为2.8 cm和3.0 cm。值得注意的是，2000 μg/mL高浓度对所有测试微生物均显示出更强抑制作用，表明存在浓度依赖性。

讨论部分指出，LREEs的双重生物活性可能源于其与钙离子的相似性，能够干扰细胞膜功能和酶活性。相比传统重金属抗菌剂(如银、锌)，LREEs具有环境残留低、生物累积性弱的特点。研究建议优先开发250-500 mg/L的中等浓度制剂，既能保证效果又可避免高浓度对植物叶片的灼伤。该成果为开发"一剂多效"的农业制剂提供了新思路，既可控制蜗牛等软体动物害虫，又能防治作物病原菌感染。

这项发表在《Scientific Reports》的研究开辟了稀土元素在农业和医学领域的新应用方向，但其实际推广仍需解决三个关键问题：田间条件下的稳定性、长期生态影响评估，以及成本效益分析。研究人员特别强调，虽然LREEs目前环境浓度尚不构成重大健康威胁，但大规模应用前仍需完善其毒理学数据库。这项跨学科研究为应对入侵物种和抗生素耐药性这两大全球挑战提供了创新性的解决方案。