一种基于生物聚合物/生物质的纳米复合水凝胶的简便合成方法，该水凝胶可封装银纳米颗粒用于水消毒

《Biologia》：Facile synthesis of a biopolymer/biomass-based nanocomposite hydrogel encapsulating silver nanoparticles for water disinfection

银纳米粒子复合材料CXB@AgNPs通过生物聚合物与龙舌兰废料合成，对三种常见病原菌灭活率超85%，其机理涉及Ag+释放及活性氧生成，相比游离AgNPs具有更优可控释放性、环境友好性和成本效益。

　　

摘要

尽管微生物被广泛认为是饮用水和地表水中最常见的微量污染物之一，但对其进行可控消毒一直是一项具有挑战性的任务。为应对这一挑战，我们在本文中描述了一种新型消毒方法：在基于生物聚合物（羧甲基纤维素和黄原胶）与Arundo donax生物质废物的交联基质中原位合成了银纳米颗粒（AgNPs），形成了CXB@AgNPs纳米复合材料。该材料对三种模型细菌（金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌）的抗菌作用非常显著，在微生物浓度为10⁵ CFU mL^?1的条件下，6小时内的杀菌率分别达到了93.3%、85.1%和88.4%。通过延长接触时间（从2小时增加到12小时）以及增加纳米复合材料的用量（0.25克、0.5克、1.0克和2.0克），CXB@AgNPs纳米复合材料的消毒性能得到了进一步提升。其主要作用机制涉及活性物质Ag⁺的释放以及由此产生的活性氧物种（•OH、•O₂^?和H₂O₂）。与游离的AgNPs相比，CXB@AgNPs水凝胶在水净化方面具有明显优势：交联的生物聚合物网络能够减少纳米颗粒的聚集，实现Ag⁺的受控释放，并降低二次污染的风险。此外，由于使用了可再生生物聚合物和农业生物质废物，这种材料成本低廉、可持续且环保。凭借其高效的抗菌性能、固定的纳米颗粒的稳定性以及环保的设计，CXB@AgNPs成为实际应用和可持续水消毒领域极具前景的候选材料。