基于协同抗菌机制的二维ZnO@ZIF-8纳米复合材料构建及其在玉米长期储藏中的应用研究

本刊推荐：本研究通过自上而下模板法构建具有协同抗菌机制的二维ZnO@ZIF-8纳米复合材料，其通过片层形态物理穿透、多位点活性作用与活性氧（ROS）生成实现协同抗菌，对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）等致病菌抑制率提升20.65%-40.34%。在42天模拟储粮实验中实现99.5%微生物灭活率，并维持安全Zn2+水平，为粮食安全储藏提供了新型纳米防护策略。

　　

Highlight

本研究发现通过自上而下模板法构建的二维ZnO@ZIF-8纳米复合材料展现出三重协同抗菌机制：1）A-ZIF-8框架的物理破坏作用 2）持续Zn²⁺释放 3）活性氧（ROS）生成。结构表征证实该复合材料具有高比表面积和微孔结构，显著增强了其对常见食源性病原体的抗菌效能。

Chemicals and materials

实验采用二水合醋酸锌、氢氧化钠、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、无水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、甘油（GL）、2-甲基咪唑（2-MIM）等分析级试剂。细菌活力/毒性检测试剂盒、H₂DCFDA荧光探针、Na⁺K⁺-ATP酶检测试剂盒及黄曲霉毒素B1（AFB1）、B2（AFB2）、G1（AFG1）、G2（AFG2）标准品均购自Pribolab Pte. Ltd公司。

Characterization

制备的ZnO与2D ZnO@ZIF-8均为白色柔软粉末（图1B）。二维ZnO@ZIF-8是由ZIF-8小颗粒在一维方向自组装形成的嵌段共聚物，可清晰观察到十二面体ZIF-8形貌（图1C）。ZnO纳米颗粒呈球形且边缘不规则，而2D ZnO@ZIF-8纳米复合材料将ZnO纳米颗粒嵌入规则形状的ZIF-8小颗粒中，直径约200 nm，展现出独特的核壳结构。

Conclusion

本研究成功通过自上而下模板法制备了2D ZnO@ZIF-8纳米复合材料，通过物理破坏、Zn²⁺持续释放和ROS生成三重协同机制，显著增强了对细菌（S. aureus、E. coli）和真菌（A. flavus、A. niger、P. citrinum）的抗菌效果。该材料在42天模拟储粮中实现99.5%微生物灭活，同时维持安全Zn²⁺水平，为粮食安全储藏提供了创新解决方案。