绿色合成银纳米颗粒-多糖网络水凝胶的构建及其在生物医学应用中的性能研究

本研究针对传统纳米颗粒合成方法毒性高、成本高的问题，采用绿色化学协议开发了基于阿拉伯胶(GA)和西黄蓍胶(TG)的银纳米颗粒(AgNPs)复合水凝胶(GATG-(Ag)-SPA)。通过UV-Vis、DLS、TEM等技术证实成功制备了粒径22.62±7.81 nm的AgNPs，XPS检测到特征银峰(368/374 eV)。该材料具有pH响应性药物释放特性(非Fickian扩散机制)，抗菌活性显著(对金黄色葡萄球菌抑制带达13 mm)，血液相容性良好(溶血率2.27%)，为新型药物递送系统开发提供了环保解决方案。

　　

在生物医学领域，传统纳米颗粒合成方法长期面临两大困境：一是使用有毒化学试剂作为还原剂和稳定剂，存在生物安全风险；二是制备成本高昂，难以规模化应用。与此同时，胃肠道药物递送系统需要克服胃酸环境破坏、靶向性不足等技术瓶颈。针对这些问题，印度理工学院鲁尔基分校的研究人员创新性地将绿色化学理念与纳米技术相结合，开发出基于天然多糖的银纳米颗粒复合水凝胶系统，相关成果发表在《Next Materials》期刊。

研究团队采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)等表征技术，结合药物释放实验和抗菌测试，系统评估了材料的理化性质和生物医学性能。通过阿拉伯胶还原硝酸银制备AgNPs，并将其与3-磺丙基丙烯酸酯(SPA)接枝的西黄蓍胶网络水凝胶复合，最终获得载有抗生素头孢氨苄的功能化材料。

在材料表征方面，UV-Vis光谱在435 nm处的特征吸收峰证实了AgNPs的成功合成。TEM分析显示纳米颗粒呈球形均匀分布，平均粒径22.62±7.81 nm。X射线光电子能谱(XPS)检测到368 eV和374 eV的特征峰，分别对应银的3d_5/2和3d_3/2轨道。值得注意的是，AgNPs的引入使水凝胶网络孔径从13.95 nm显著增大至40.08 nm，溶胀比从7.31 g/g提升至17.07 g/g。

药物释放研究揭示了材料的pH响应特性。在模拟肠液(pH 7.4)中的药物释放量(235.29 μg/mL)明显高于胃液环境(pH 2.2，129.36 μg/mL)，符合一级动力学模型。这种pH依赖性源于碱性条件下羧酸根离子(-COO^-)的静电排斥作用，导致网络扩张促进药物扩散。

生物学评价显示材料具有多重优势：血液相容性测试中溶血率仅2.27%，血栓形成率72.81%，满足医用材料要求；DPPH自由基清除率达到38.43%，表现出抗氧化活性；对大肠杆菌、铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈分别为9 mm、7 mm和13 mm，载药后抑菌效果显著增强。

该研究的重要意义在于：首次将阿拉伯胶和西黄蓍胶两种天然多糖协同用于AgNPs的绿色合成与水凝胶构建，开发出具有pH响应性、抗菌性和良好生物相容性的多功能材料。其环保制备工艺避免了有毒试剂使用，为可持续纳米医学材料开发提供了新思路。在应用层面，这种复合水凝胶既能保护药物免受胃酸破坏，又能实现结肠靶向释放，同时具备抗菌和抗氧化功能，在感染性肠道疾病治疗、创面敷料等领域展现出广阔前景。

研究也存在一定局限性：未开展体内药效学评价，AgNPs的长期生物安全性需要进一步验证。未来研究可探索不同药物负载策略，优化材料在复杂生理环境中的性能表现。总体而言，这项工作为开发环境友好型纳米医药材料提供了重要技术参考，推动了绿色纳米技术在生物医学领域的应用发展。