综述：金属纳米颗粒（MNPs）的绿色合成及其在木材防真菌和白蚁腐蚀中的应用

这篇综述系统阐述了植物基绿色合成金属纳米颗粒（MNPs）在木材保护中的可持续策略，重点分析了银（AgNPs）、铜（CuNPs）和氧化锌（ZnO NPs）等纳米材料通过破坏真菌细胞膜、产生活性氧（ROS）及抑制酶活性等机制，有效抵御褐腐菌、白腐菌和家白蚁（Coptotermes formosanus）的降解作用，为替代传统有毒防腐剂（如CCA、PCP）提供环保解决方案。

　　

绿色合成与应用：金属纳米颗粒守护木材的可持续策略

木材降解：真菌与白蚁的双重威胁

木材作为可再生材料，其耐久性常受褐腐菌、白腐菌和软腐菌的威胁。褐腐菌通过非酶氧化（CMF反应）优先分解纤维素，而白腐菌则能同时降解木质素和纤维素。白蚁（如家白蚁）则通过肠道共生微生物分解木质纤维素，造成结构性破坏。传统防腐剂如铬化砷酸铜（CCA）虽有效但含剧毒砷和铬，每年可析出1.8–17.3%活性成分污染环境。

金属纳米颗粒的防腐革命

纳米技术为木材保护带来突破：

• 银纳米颗粒（AgNPs）：通过破坏微生物膜结构和DNA结合能力，使白腐菌（Trametes versicolor）导致的木材质量损失降至3%以下。

• 铜纳米颗粒（CuNPs）：成本仅为银的1/10，与硼酸盐联用可抑制褐腐菌（Oligoporus placenta）的纤维素酶活性。

• 氧化锌（ZnO NPs）：在紫外线激发下产生活性氧（ROS），显著降低曲霉菌（Aspergillus flavus）的存活率。

绿色合成：自然界的纳米工厂

植物提取物（如印度紫檀叶）中的多酚和类黄酮可作为还原剂，将金属离子转化为稳定纳米颗粒。藻类（如Sargassum wightii）合成的金纳米颗粒能穿透木材微孔，形成抗菌屏障。真菌（如镰刀菌Fusarium oxysporum）分泌的胞外酶可规模化生产纳米颗粒，但需注意其植物病原性风险。细菌（如枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis）则能精确调控纳米颗粒形态，生成均一的球形或六边形结构。

作用机制：从分子层面抵御生物侵蚀

• 抗真菌：AgNPs通过氧化应激破坏褐腐菌的细胞膜，CuNPs则干扰木质素过氧化物酶活性。

• 抗白蚁：纳米SiO₂涂层使木材疏水，阻断白蚁取食通道；Cu²⁺离子可毒杀白蚁肠道共生菌群。

• 环境稳定性：ZnO-TiO₂复合纳米材料在紫外线照射下仍保持光催化活性，延长户外木材使用寿命。

挑战与未来方向

尽管绿色合成的MNPs能耗降低30%、成本减少40%，但其工业化仍面临瓶颈：

1. 植物提取物批次差异导致纳米颗粒尺寸不均（如银颗粒粒径波动达10–100 nm）；

2. 纳米铜在潮湿环境中易流失，需开发聚合物封装技术；

3. 长期生态安全性需进一步验证，如土壤中AgNPs半衰期可达100天。

未来需建立标准化合成协议，并通过改性纳米表面化学性质（如Fe₃O₄@壳聚糖）提升环境兼容性，推动这一绿色技术从实验室走向产业应用。