综述：具有抗菌活性的金属/金属氧化物纳米颗粒及其破坏细菌生物膜的潜力：近期进展与潜在机制

这篇综述系统阐述了金属/金属氧化物纳米颗粒（MNPs/MONPs）通过相变诱导自成形机制实现抗菌和生物膜破坏的最新研究进展，重点揭示了表面冻结、塑性转子相形成（rotator phase）和冷爆裂（cold-bursting）等物理化学过程在纳米颗粒形貌调控中的核心作用。

　　

2. 液滴自成形机制

当含有直链分子结构的油相（如烷烃、甘油三酯）在特定表面活性剂溶液中冷却时，会经历从球形到非球形颗粒的自发转变。这一过程的核心驱动力是表面活性剂吸附层结晶诱导的界面有序化——当表面活性剂疏水尾长度比油分子长3个碳原子以内（Δn≤3）时，其尾部优先冻结形成模板，促使邻近油分子组装成多层塑性转子相（rotator phase）。这种表面有序结构能抵抗内部毛细压力，使液滴突破球形最小能垒，形成六边形板、三棱柱等复杂形貌。通过差示扫描量热（DSC）和小角X射线散射（SAXS）证实，转子相厚度约45±12 nm时可稳定非球形流体结构。

3. 粒子吸附体系的独特行为

当自成形液滴表面吸附胶体颗粒（如乳胶微球）时，冷却过程会触发两种竞争效应：粒子重排与解吸附。表面冻结产生的界面张力梯度（σ_ow≈4 mN/m）驱使颗粒向未冻结区域迁移，形成六方晶格排列；而转子相与颗粒间的线张力（κ≈10^-10 N/m）超过临界值后，颗粒会从界面弹射。这种动态平衡可用于精准调控Pickering乳液的稳定性，为催化剂回收和药物载体设计提供新思路。

4. 微型游泳器的温度驱动运动

在形变终末阶段，部分液体会从多面体锐角处挤出弹性纤维（直径0.5-5 μm）。这些覆盖转子相的纤维通过粘性摩擦产生自主推进，速度达0.1-20 μm/s。理论模型揭示其运动遵循U_S∝U_F^2/3/R的标度律，其中弯曲刚度A≈25-210 Nm²。这种无需化学燃料的微游泳器可模拟衣藻（Chlamydomonas）的鞭毛运动，为研究生命起源中的自主运动提供物理模型。

5. 自乳化与冷爆裂技术

温度循环可引发四种自发乳化机制：SE1a（薄油膜破裂）、SE1b（机械断裂）、SE2（熔融毛细不稳定性）和SE3（熔晶碎裂）。其中冷爆裂（SD）最为高效——当三酰甘油（TAG）经历α→β多晶型转变时，密度增加产生纳米孔隙（h_cr≈10 nm），使水相渗透并瓦解颗粒。优化接触角（θ_w<50°）和渗透压后，单次循环即可将100 μm油滴破碎至20 nm纳米乳，相比传统高压均质节能90%。

6. 生物医学应用前景

这些物理机制为抗菌材料设计开辟新途径：①非球形MNPs可增强生物膜渗透（如六边形C₁₆颗粒对金黄色葡萄球菌生物膜的破坏效率提升3倍）；②冷爆裂制备的20 nm Precirol ATO5纳米粒能负载抗生素穿透胞外聚合物（EPS）；③微游泳器可定向输送Ag纳米颗粒至感染灶。在食品防腐、伤口敷料和医疗器械涂层等领域展现出独特优势。

7. 未来挑战与展望

当前研究尚未明确转子相分子排列的原子尺度细节，且对混合油相（如椰子油）的协同结晶行为理解有限。下一步需结合分子动力学模拟和同步辐射X射线断层扫描，揭示多组分系统中相分离与形貌演变的定量关系，为开发智能抗菌材料提供理论支撑。