仿生合成TiO2纳米颗粒的绿色路径及其对植物细胞毒性的生物活性评估

本研究通过Sphingomonas sp.细菌仿生合成TiO2纳米颗粒（NPs），解决了化学合成法的高成本与环境污染问题，并系统评估了其对洋葱根尖细胞的毒性及生物活性。结果表明，该绿色合成的TiO2 NPs具有3.1 eV带隙能、37.55 nm晶粒尺寸及球形/立方形态，在抗菌、抗氧化和抗炎等应用中表现优异，同时植物毒性较低，为环境友好型纳米材料开发提供了新思路。

　　

纳米科技正重塑现代工业与医学格局，但传统化学合成纳米材料的高能耗、有毒副产物等问题制约其可持续发展。以二氧化钛（TiO₂）为例，尽管其在光催化、医药等领域应用广泛，但化学法制备过程可能引发环境负担。与此同时，微生物合成作为绿色替代方案备受关注，但菌种选择与生物活性机制仍需探索。在此背景下，来自Vellore Institute of Technology的研究团队创新性地利用环境友好型细菌Sphingomonas sp.合成TiO₂纳米颗粒，并系统评估其生物学效应，相关成果发表于《Sustainable Chemistry One World》。

研究采用紫外可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）及电子显微镜（SEM/TEM）等技术表征纳米颗粒特性，通过洋葱根尖细胞实验评估遗传毒性，并测试了抗菌、抗氧化等生物活性。

研究结果
Identification of Bacteria
通过16S rRNA测序鉴定土壤分离菌株为Sphingomonas sp.（GenBank登录号PQ144536），系统发育树分析证实其分类地位。

Synthesis of nanoparticles
菌株成功将钛异丙醇盐转化为TiO₂ NPs，UV-Vis显示特征吸收峰348 nm，带隙能3.1 eV；FTIR在1141 cm^-1处出现强峰；XRD测定晶粒尺寸37.55 nm；电子显微镜揭示其球形（SEM）与立方（TEM）混合形态。

生物活性评估
NPs对Pseudomonas sp.抗菌效果显著，并展现剂量依赖性抗氧化（DPPH/ABTS法）和抗炎活性。洋葱根尖实验显示低细胞毒性，但存在轻微染色体变异，暗示其可能通过表观遗传调控促进植物生长。

结论与意义
该研究首次证实Sphingomonas sp.合成TiO₂ NPs的可行性，其环境友好特性与多重生物活性为纳米材料在农业（如抗逆促生）、医疗（抗菌敷料）及环境修复（光催化降解污染物）等领域的应用提供新策略。尽管大规模生产仍需优化，但这项工作为微生物合成纳米材料的机制研究与产业化奠定了重要基础。