糖精铜(II)配合物(Cu-Sac)的抗菌机制及工业应用潜力研究

本研究针对传统抗生素耐药性问题，通过合成四水双(糖精)铜(II)二水合物(Cu-Sac)，系统评估其抗氧化和广谱抗菌性能。该配合物在DPPH和过氧化氢清除实验中表现优异，对革兰氏阴性/阳性菌及酵母菌均具显著抑制效果，尤其以20%浓度掺入涂料时对P. mirabilis的抑菌圈达27.50±4.0 mm，超越标准抗生素。研究为开发新型抗菌表面材料提供了理论依据。

　　

在抗生素耐药性日益严峻的全球背景下，开发新型抗菌材料成为当务之急。铜作为古老的抗菌剂，其配合物因独特的氧化还原特性备受关注。糖精(C₇H₄NNaO₃S·2H₂O)这种常见甜味剂因其特殊的配位能力，与铜形成的复合物可能兼具安全性和高效抗菌性。然而，关于糖精铜(II)配合物(Cu-Sac)作为功能性颜料的应用研究尚属空白。

巴西的研究团队通过精确控制反应条件，成功合成出具有明确晶体结构的[Cu(Sac)₂(H₂O)₄]·2H₂O配合物。单晶X射线衍射揭示其扭曲八面体构型，两个糖精配体通过氮原子以反式构型与铜中心配位，四个水分子占据赤道位置。这种独特的空间排布可能直接影响其生物活性。研究人员创新性地将配合物以10%和20%比例掺入商业白漆，系统评估了固态、溶液态及涂料形态下的抗菌性能。

关键技术包括：单晶X射线衍射确定分子结构；DPPH和过氧化氢清除实验评价抗氧化活性；针对10种微生物的肉汤稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)；改良的琼脂扩散法测试涂料抑菌圈；质谱分析验证溶液中的配合物稳定性。

【结果与讨论】

1. 结构表征

   单晶解析证实配合物分子式为[C???H???CuN?O???S?·4(H?O)]·2H?O，存在结晶水分子。质谱显示在二氯甲烷中保持[Cu(sac)₂]²⁺核心结构稳定，这为其在有机介质中的应用奠定基础。

2. 生物活性

   抗氧化测试中，Cu-Sac对DPPH自由基清除率达78.3%，过氧化氢清除活性为62.4%。抗菌实验显示：对革兰氏阴性菌(如P. mirabilis)和阳性菌(如S. epidermidis)的MIC值分别为32μg/mL和64μg/mL；20%涂料配方对P. mirabilis的抑菌圈(27.50±4.0 mm)显著优于氨苄西林(22.0 mm)。活性指数分析表明，Cu-Sac 20%对S. epidermidis和E. faecium的指数≥1，证实其临床转化潜力。

3. 作用机制

   通过比较铜离子释放量与抗菌活性的相关性，推测其作用涉及：①配位水分子解离产生的Cu²⁺引发活性氧(ROS)爆发；②糖精配体增强细胞膜穿透性；③配合物整体结构对微生物酶系的特异性抑制。

【结论】

该研究首次证实Cu-Sac配合物作为涂料添加剂的实际应用价值。其多重作用机制可有效规避传统耐药性途径，20%涂料配方对多重耐药菌株的优异抑制效果，为医院墙面、食品包装等抗菌表面开发提供了新思路。研究结果发表于《Journal of Inorganic Biochemistry》，为过渡金属配合物的工业化应用开辟了新方向。