微波辅助生物合成纯氧化铜纳米颗粒：基于独行菜叶提取物的绿色制备及抗菌活性评价

本研究针对传统纳米材料合成方法的高污染、高能耗问题，创新性地采用独行菜（Lepidium sativum L.）叶提取物为生物还原剂，结合微波技术成功制备高稳定性氧化铜纳米颗粒（CuO-NPs）。通过多尺度表征技术（XRD/SEM/EDX等）证实其30 nm球形形貌及90天稳定性，并首次系统评估其对肺炎克雷伯菌等四种病原菌的抗菌及生物膜抑制效果，为开发低成本、环境友好的纳米抗菌剂提供新策略。

　　

在抗生素耐药性危机日益严峻的背景下，传统抗菌剂的研发陷入瓶颈。金属氧化物纳米颗粒因其独特的物理化学性质成为对抗超级细菌的新希望，但化学合成法带来的环境负担与生物相容性问题制约了其临床应用。此时，伊拉克萨迈拉大学（University of Samarra）生物技术系的Ahmed A. Ibrahim团队独辟蹊径，将目光投向富含酚类化合物的药用植物——独行菜（Lepidium sativum L.），通过微波辅助绿色合成技术，成功制备出具有广谱抗菌功能的氧化铜纳米颗粒（CuO-NPs），相关成果发表于《Journal of Biotechnology》。

研究采用微波辐射加速独行菜叶提取物中多酚类物质对Cu²⁺的还原过程，结合动态光散射（DLS）监控粒径分布，X射线光电子能谱（XPS）验证元素价态，并通过结晶紫染色法量化生物膜抑制效果。

【材料与方法】

研究团队从伊拉克本地市场获取独行菜鲜叶，经乙醇-去离子水梯度清洗后制备水提物。将提取物与五水硫酸铜（CuSO₄·5H₂O）溶液混合后置于微波反应器，利用微波的非热效应（指电磁场直接作用于分子极性键的效应）促进纳米颗粒成核。

【结果与讨论】

X射线衍射（XRD）图谱显示产物为单斜晶系CuO（空间群C2/c），扫描电镜（SEM）证实其球形形貌与30 nm平均粒径。傅里叶变换红外光谱（FTIR）检测到1620 cm^-1处特征峰，提示叶片中的酮类化合物参与颗粒稳定。值得注意的是，纳米悬浮液在90天内未出现明显聚集，Zeta电位测定揭示其表面电荷达-32 mV，这种高负电性（指颗粒表面携带的负电荷密度）是稳定性的关键。

抗菌实验显示，100 μg/mL CuO-NPs对革兰阴性菌（肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、大肠杆菌）和革兰阳性菌（变异链球菌）的抑制率均超过85%，其机制可能涉及纳米颗粒破坏细菌膜电位（指细胞膜内外离子浓度差产生的电势）及干扰电子传递链。更令人振奋的是，亚抑制浓度（25 μg/mL）即可使生物膜形成量降低62%，这归因于纳米颗粒抑制了胞外多糖合成关键酶——葡萄糖基转移酶（GTF）的活性。

该研究开创性地将微波物理场与植物还原剂耦合，突破传统绿色合成效率低的局限。所获CuO-NPs兼具环境友好性与临床转化潜力，为抗感染材料开发提供新范式。未来研究可进一步探索其与抗生素的协同效应及体内代谢途径，推动纳米抗菌剂从实验室走向临床应用。