基于迷迭香叶提取物绿色合成Cu/SeO2与Co/SeO2纳米复合物的特性及其抗菌抗氧化活性研究

本研究创新性地利用迷迭香叶提取物（Rosmarinus officinalis）绿色合成Cu/SeO2和Co/SeO2纳米复合材料（NCs），通过多尺度表征（UV-Vis/FTIR/XRD/SEM/HR-TEM）证实其结构稳定性，并揭示Co/SeO2 NCs对革兰阴性菌（如大肠杆菌E. coli）的抑菌圈达44.0±1.27 mm，显著优于庆大霉素。该研究为抗微生物耐药性（AMR）和氧化应激提供了生态友好的双功能纳米解决方案。

　　

研究背景与意义

全球抗微生物耐药性（AMR）和氧化应激问题亟待解决，传统抗菌剂面临耐药性挑战。本研究通过植物介导的绿色合成策略，将铜（Cu）、钴（Co）与二氧化硒（SeO₂）整合为纳米复合材料，兼具抗菌和抗氧化双重功能，为开发可持续生物医学材料提供新思路。

材料与方法

绿色合成工艺：以迷迭香叶水提物为还原剂和稳定剂，通过60°C水浴反应制备Cu/SeO₂和Co/SeO₂ NCs，经离心纯化后获得稳定纳米颗粒。表征技术：采用紫外可见光谱（UV-Vis）观察到Cu/SeO₂在736 nm的特征吸收峰，证实Cu²⁺的d-d电子跃迁；傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示1631 cm^-1处芳香族C=C键振动，提示酚类物质参与纳米颗粒封装。

结构特性分析

形貌与稳定性：透射电镜（HR-TEM）显示Co/SeO₂ NCs呈均匀球形（平均粒径593.9 nm），其zeta电位-21.2 mV显著优于Cu/SeO₂（-4.2 mV），表明更强的胶体稳定性。X射线衍射（XRD）证实SeO₂晶相主导结构（2θ=14.897°），铜/钴离子成功掺杂。

生物活性研究

抗氧化性能：迷迭香提取物展现最强DPPH自由基清除率（IC₅₀ 0.081 mg/mL），而纳米复合物因酚类消耗活性降低，但Cu/SeO₂仍保持适度还原能力（FRAP值1.074）。抗菌效果：Co/SeO₂对E. coli和K. pneumoniae的抑菌圈分别达44.0 mm和40.0 mm，机制涉及活性氧（ROS）爆发和细胞膜破坏，其性能超越临床抗生素庆大霉素。

机制探讨

纳米复合物的协同效应源于金属离子（Cu²⁺/Co²⁺）与SeO₂的联合作用：铜/钴离子吸附于细菌膜表面引发渗透失衡，同时SeO₂干扰硫代谢通路，双重打击导致病原体死亡。

应用前景

该研究开发的生物相容性纳米材料可拓展至伤口敷料、食品包装抗菌涂层等领域，其绿色合成工艺符合可持续发展需求。未来需优化反应条件以提升产率，并探索在复杂生物环境中的实际效能。