利用番木瓜叶生物质废弃物绿色合成氧化锌纳米颗粒及其抗菌性能评估

本研究针对化学合成纳米颗粒毒性高、成本昂贵的问题，创新性地利用番木瓜（Carica papaya）叶提取物作为还原剂和稳定剂，通过绿色合成法制备氧化锌纳米颗粒（ZnONPs）。通过UV-vis、XRD、SEM、TEM等多种表征手段证实了ZnONPs的形貌、尺寸（平均46.65 nm）及元素组成（Zn占78.5%）。抗菌实验显示其对多重耐药菌Proteus columbae T60及腹泻病原体（Escherichia coli、Salmonella sp.、Vibrio sp.）具有显著抑制效果（最大抑菌圈达20 mm），为低成本水处理及抗感染治疗提供了新策略。

　　

微生物污染引发的腹泻疾病和抗生素耐药性问题日益严峻，传统化学合成的氧化锌纳米颗粒（ZnONPs）虽具有抗菌潜力，但存在毒性残留、成本高昂等缺陷。与此同时，番木瓜（Carica papaya）叶作为热带地区常见的生物质废弃物，富含黄酮类、酚酸等还原性成分，却鲜少被用于纳米材料合成。如何通过可持续方法开发高效、低毒的抗菌纳米材料，成为解决上述矛盾的关键突破口。

尼日利亚联邦大学奥耶埃基蒂分校（Federal University Oye-Ekiti）化学系的研究团队创新性地利用番木瓜叶提取物作为生物还原剂，成功制备出球形ZnONPs，并系统评估其对抗多重耐药菌Proteus columbae T60及腹泻相关病原体的效果。相关成果发表于《Next Nanotechnology》，为绿色纳米抗菌剂的开发提供了重要参考。

关键技术方法

研究通过磁力搅拌（60°C）均质化硝酸锌与番木瓜叶提取物，经离心、干燥及400°C煅烧获得ZnONPs。采用UV-vis（吸收峰355 nm）、XRD（平均晶粒尺寸42.00 nm）、SEM/TEM（球形形貌，46.65 nm）、EDX（Zn/O比例78.5:21.5）等表征其理化性质。抗菌实验采用琼脂扩散法，测试菌株包括从尼日利亚供水系统分离的Proteus columbae T60及腹泻患者来源的Escherichia coli、Salmonella sp.、Vibrio sp.。

研究结果

1. 表征结果

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  XRD分析：ZnONPs在2θ为21.26°、24.7°等处显示特征峰，晶粒尺寸23.88-48.43 nm，结晶度24.18%。

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  形貌与元素组成：SEM/TEM显示球形颗粒（图4-5），DLS测得流体动力学尺寸49.22 nm；EDX证实仅含Zn和O（图6）。

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  光学与热稳定性：UV-vis吸收峰355 nm对应带隙3.49 eV；TGA显示300-400°C时显著失重（80%），500°C后趋于稳定。

2. 抗菌性能

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  Proteus columbae T60：1×10² μg/mL ZnONPs抑菌圈达17 mm（表6），显著优于阴性对照。

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  腹泻病原体：对Vibrio sp.抑制最强（2.5 mg/mL时20 mm），其次为Escherichia coli（17 mm），而Salmonella sp.在高浓度下出现抑制减弱现象（表7），可能与颗粒聚集有关。

结论与意义

该研究首次利用番木瓜叶提取物实现了ZnONPs的一步绿色合成，其抗菌机制涉及活性氧（ROS）生成与Zn²⁺释放破坏细菌膜结构。相较于传统化学法，该方法成本降低约80%（以NaBH₄价格为参照），且合成的ZnONPs对耐药菌和腹泻病原体均表现出广谱抑制性。成果不仅为生物质废弃物的高值化利用提供了范例，更为解决发展中国家饮用水微生物污染及抗生素耐药危机提供了可行方案，直接呼应联合国可持续发展目标（SDG 6）中"清洁饮水和卫生设施"的要求。未来研究可进一步优化合成参数以控制颗粒单分散性，并探索其在真实水体净化中的工程化应用。