《Inorganic Chemistry Communications》：Heating kinetics in ZnO synthesis: Antifungal mechanisms against avocado pathogens elucidated by advanced microscopy
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•加热动力学决定氧化锌纳米结构的表面弛豫与稳定性。•传统水热合成可防止扩散受限的团聚现象。•优化后的氧化锌界面在病原体中实现高达92.6%的生长抑制。•先进显微技术（场发射扫描电镜/透射电镜/共聚焦激光扫描显微镜）阐明了多通路细胞崩解机制。引言截至2021年，全球牛油果（Pe
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加热动力学决定氧化锌纳米结构的表面弛豫与稳定性。
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传统水热合成可防止扩散受限的团聚现象。
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优化后的氧化锌界面在病原体中实现高达92.6%的生长抑制。
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先进显微技术（场发射扫描电镜/透射电镜/共聚焦激光扫描显微镜）阐明了多通路细胞崩解机制。
引言
截至2021年，全球牛油果（Persea americana）产量已超过190亿磅[1]，墨西哥稳居全球最大出口国的地位[2]。尽管牛油果具有极高的经济价值，但其种植面临由毁灭性植物病原真菌引发的严重威胁，这些真菌导致大量减产和采后腐烂。在这些植物病原真菌中，值得注意的是Colletotrichum gloeosporioides，其为采后炭疽病的主要致病菌[3]；以及Neofusicoccum arbuti，该菌导致枝干溃疡和结构性衰退[4]、[5]。由于耐药真菌菌株的快速涌现以及传统化学杀菌剂的环境持久性，开发可持续抗菌剂已成为植物病理学领域的首要任务[6]。半导体氧化锌（ZnO）纳米颗粒因其高生物相容性和普遍认可的安全性状态而成为极具潜力的候选材料[7]。ZnO通过多种机制发挥其抗真菌活性，包括活性氧（ROS）的产生、对细胞膜的直接机械破坏以及Zn2+离子的局部释放[8]。
然而，ZnO纳米颗粒在生物应用中的预防效果关键取决于其在工作液中的三维物理参数，特别是其有效流体力学尺寸和胶体稳定性[9]。这些关键的界面性质从根本上由所选合成途径中固有的能量转移机制和结晶动力学决定。传统水热合成和微波辅助合成代表两种截然不同的加热范式。在传统水热体系中，缓慢的热传递有利于受Ostwald熟化控制的渐进成核。这种慢速加热模式允许晶畴系统性地重组，最小化其界面能，从而形成具有较低本征团聚倾向的高稳定晶面[10]。相反，微波辐照诱导瞬时、体相的"分子加热"。尽管这种超快动力学能快速生成初级晶粒，但其存在关键的结构代价：突变式生长往往会"冻结"缺陷和高反应性极性晶面，使晶格残留不稳定的表面[11]。
选择高效的合成过程对纳米晶结构的最终效能起着至关重要的作用，它通过改变形貌、纯度和表面缺陷等核心参数来发挥作用。近期研究表明，通过定制动力学途径（如环保绿色生物合成或标准控制水热法）制备的金属氧化物纳米结构表现出独特的结晶几何形态、典型的球形轮廓和改性表面状态，这些特征直接调控其活性接触电位以及针对靶标细胞壁的后续抗菌机制。例如，改性纳米结构与原始纳米结构之间的比较研究表明，控制初始尺寸参数是优化多靶点生物医学和植物检疫应用中局部性能的关键要求。因此，评估特定加热动力学如何改变后续胶体稳定性和界面接触面积，对于规避工作生物环境中的颗粒间团聚现象而言仍然是基本需求[12]、[13]。
在以往的研究中，我们的课题组已确立了ZnO及铜掺杂复合材料对多种植物病原菌的基本有效性，明确包括C. gloeosporioides和N. arbuti。我们证明本征形貌差异显著调节菌丝抑制率，且水热合成ZnO的杀灭特性在我们的近期工作中已被广泛记录[14]、[15]。尽管取得了这些进展，但一个关键的表观现象差距仍然存在：尚不清楚特定的加热方法及其产生的结晶动力学如何改变复杂生物介质中最终的流体力学直径和大规模颗粒间团聚现象。超越先前的表型表征，本研究界定了新的机制研究领域。我们假设，当引入相关水溶液介质时，微波合成的纳米颗粒通过大规模颗粒间团聚来补偿其高度反应性的动力学冻结表面。这种胶体崩解会急剧增大其流体力学直径，严重限制其与真菌细胞壁的有效界面接触面积，从而阻碍生物活性。
因此，本研究系统地调查了纯ZnO的合成交加动力学对其动态胶体行为和抗真菌效能的机制影响。通过将物理变量从化学改性中分离出来，我们旨在通过先进的超微结构透射电镜和共聚焦激光扫描显微镜荧光分析来证明，通过合成过程中的控制加热来优化流体力学分散是最大化植物检疫应用中致死性界面接触的关键决定因素。
章节摘要
材料
乙酸锌二水合物（ACS试剂，纯度≥98.0%，产品编号：383058；CAS号：5970-45-6）和氢氧化钠（试剂级，纯度≥98.0%，片状，产品编号：S5881；CAS号：1310-73-2）购自Sigma-Aldrich，未经纯化直接使用。用于生物培养和共聚焦显微镜实验的马铃薯葡萄糖琼脂培养基（PDA）购自BD Bioxon（Becton Dickinson and Company，美国马里兰州斯帕克斯市；产品编号：211900）。荧光探针碘化丙啶（PI）（纯度≥94.0%，
结构与形貌表征
采用透射电子显微镜（TEM）阐明了合成纳米结构的形貌并验证了其团聚行为的物理起源。图1展示了样品的TEM显微图像。c-ZnO纳米颗粒（图1a）呈现准二维片状形貌，具有相对平滑的边界和清晰、规则的晶面。这些特征是动力学控制生长模式的典型表现。在传统水热过程中，缓慢且
结论
本研究确立了合成交加动力学从根本上决定ZnO纳米颗粒的胶体稳定性及其产生的抗真菌效能。传统水热法（c-ZnO）实现了动力学控制的生长模式，所得颗粒具有结构稳定、弛豫良好的表面。在分散于复杂生物环境（马铃薯葡萄糖肉汤）中时，c-ZnO建立了保护性生物分子冠层，使其Z平均流体力学直径
CRediT作者贡献声明
L.A. Hermida-Montero：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，验证，方法论，调查，形式化分析。Arturo I. Martínez-Enríquez：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，验证，指导，形式化分析。I.C. Ruiz-Leyva：方法论，调查。Greta Rosas-Saito：方法论，调查。Zelene Duran-Barradas：方法论，调查。F. Paraguay-Delgado：验证，指导，调查，概念化。Nicolaza Pariona：
基金资助
本研究得到CONAHCYT奖学金（项目编号：001296）的支持。额外的资金和机构资源由生态研究所（INECOL）和先进材料研究中心（CIMAV）提供。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
我们感谢Olinda Velázquez López获取CLSM图像。我们感谢Lorena Maria Luisa López Sánchez获取TEM显微图像。我们感谢Andrés Isaak González Jacquez获取XRD图谱。
L.A. Hermida-Montero|Arturo I. Martínez-Enríquez|I.C. Ruiz-Leyva|Greta Rosas-Saito|Zelene Duran-Barradas|F. Paraguay-Delgado|Nicolaza Pariona
