低温合成具有优异抗菌活性的黄绿色发射碳点：针对大肠杆菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的创新研究

抗生素耐药性微生物的威胁日益严峻，开发新型抗菌剂迫在眉睫。本研究通过低温快速合成法（80°C，30分钟）制备了黄绿色发射碳点（YCDs），以抗坏血酸和十六烷基氯化吡啶为前体，所得YCDs因小尺寸（3.9±0.6 nm）和大斯托克斯位移（161 nm）可高效内化于细菌细胞内，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和大肠杆菌的最小抑菌浓度分别低至1.25和5 μg mL?1。其抗菌机制涉及烷基链疏水性、氧化损伤和静电相互作用，为耐药菌感染提供了绿色低成本解决方案。

　　

抗生素耐药性已成为全球公共卫生的重大威胁，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）等"超级细菌"的出现让传统抗生素束手无策。面对这一困境，纳米材料尤其是碳点（Carbon dots, CDs）因其独特的物理化学性质和多重抗菌机制崭露头角。然而现有CDs合成方法多依赖高温高压（如溶剂热法），不仅能耗高且工艺复杂，严重制约其临床应用。更关键的是，如何让CDs兼具高效杀菌能力和生物相容性仍是未解难题。

广东省科学院微生物研究所的研究团队在《Surfaces and Interfaces》发表突破性成果，他们创新性地采用低温（80°C）快速（30分钟）合成策略，以抗坏血酸和十六烷基氯化吡啶（CPC·H₂O）为前体制备出黄绿色发射碳点（YCDs）。这种"绿色化学"方法避免了传统工艺对特殊设备的需求，所得YCDs不仅具有3.9±0.6 nm的超小尺寸和161 nm的大斯托克斯位移，更展现出对MRSA和大肠杆菌的强力杀灭效果，最低抑菌浓度（MIC）分别达到1.25和5 μg mL^?1，为耐药菌感染治疗提供了新思路。

研究团队通过透射电镜（TEM）确认YCDs的球形纳米结构，X射线光电子能谱（XPS）分析揭示其表面富含羟基、羰基和季铵基团。这些特性使YCDs能通过三重机制协同抗菌：季铵基团的烷基链破坏细胞膜完整性，表面电荷引发静电吸附，以及活性氧（ROS）导致氧化应激。特别值得注意的是，YCDs在561 nm处的长波长发射可有效避开生物组织自发荧光干扰，为活体细菌示踪提供了理想工具。

主要技术方法
研究采用低温溶液法合成YCDs，通过TEM、XPS、荧光光谱等进行表征。抗菌实验选用MRSA（ATCC 43300）和大肠杆菌（ATCC 25922）标准菌株，通过肉汤稀释法测定MIC，流式细胞术检测ROS水平，共聚焦显微镜观察细菌内化过程。溶血实验使用商品化兔红细胞评估生物相容性。

研究结果

1. YCDs的结构表征
   TEM显示YCDs为单分散球形纳米颗粒，高分辨图像显示0.21 nm晶格条纹对应于石墨烯（100）晶面。荧光光谱显示激发无关的发射特性，量子产率达12.3%，优于多数报道的抗菌CDs。

2. 抗菌性能评估
   YCDs对MRSA的抑菌圈直径达22.3±1.2 mm，5 μg mL^?1浓度即可杀灭99.9%大肠杆菌。时间-杀菌曲线显示2小时内完成对数期细菌清除，显著快于常规抗生素。

3. 抗菌机制解析
   流式检测发现YCDs处理组细菌内ROS水平升高4.8倍；zeta电位测试表明带正电的YCDs（+28.6 mV）与负电细菌膜强烈结合；疏水性实验证实十六烷基链能插入细胞膜磷脂双层。

4. 生物安全性验证
   溶血实验显示YCDs在100 μg mL^?1时溶血率<5%，远低于临床安全阈值（10%），且对哺乳动物细胞无明显毒性。

结论与意义
该研究开创性地将低温合成策略应用于抗菌CDs制备，解决了传统方法能耗高、周期长的产业化瓶颈。YCDs通过"物理穿刺-化学氧化-电性中和"的多重机制协同杀菌，有效规避了细菌单靶点耐药风险。特别是对MRSA的强效抑制，为临床耐药菌感染提供了潜在替代疗法。研究团队特别指出，YCDs的荧光特性使其兼具治疗-诊断（theranostic）功能，这种"一箭双雕"的设计理念为下一代抗菌纳米材料开发指明了方向。

这项由Beibei Wang、Ping Yang等学者完成的工作，不仅获得国家自然科学基金（42342053）和广州市科技计划项目（2023A04J1392）的支持，更代表着中国科研人员在抗菌纳米材料领域的原创性突破。未来通过优化表面基团配伍，有望开发出针对特定病原菌的"精准抗菌"CDs制剂，为应对全球抗生素耐药危机贡献中国方案。