洋甘菊介导绿色合成银纳米颗粒对牙周病相关口腔病原菌的抗菌、抗生物膜活性及生物相容性研究

《Journal of Nanotechnology》:Antibacterial, Antibiofilm Activity, and Biocompatibility of Eco-Friendly Chamomile-Mediated Silver Nanoparticles Against Oral Pathogens Associated With Periodontal Disease

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年11月04日 来源:Journal of Nanotechnology 3.1

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  研究人员采用绿色合成策略,以母菊(Matricaria chamomilla L.)水溶液提取物为还原剂、包覆剂与稳定剂制备银纳米颗粒(Ag NPs)。通过调控含洋甘菊提取物的还原、包覆及稳定体系,系统表征了材料的结构、光学与形貌特征,并评价其对口腔病原菌牙龈

  
研究人员采用绿色合成策略,以母菊(Matricaria chamomilla L.)水溶液提取物为还原剂、包覆剂与稳定剂制备银纳米颗粒(Ag NPs)。通过调控含洋甘菊提取物的还原、包覆及稳定体系,系统表征了材料的结构、光学与形貌特征,并评价其对口腔病原菌牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis)与变形链球菌(Streptococcus mutans)的抗菌表现。表面等离子共振(SPR)峰分别位于415 nm(绿色合成)与436 nm(商品化Ag NPs),证实Ag NPs成功形成。结果表明,生物合成Ag NPs呈球形,平均粒径55.39 nm,具更高比表面积(143 m2/g)与更优胶体稳定性(ζ电位:?41.13 mV),性能可与商品化产品媲美。其最小抑菌浓度(MIC)对S. mutans为150 μg/mL、对P. gingivalis为50 μg/mL;抑菌圈最大直径分别为35 mm与28 mm。抗生物膜实验中,最高测试浓度下对S. mutans与P. gingivalis的抑制率分别达91.93%与91.16%。通过MTT法检测人牙龈成纤维细胞(HGF)细胞毒性,显示剂量依赖性,绿色合成Ag NPs的IC??约440 μg/mL,优于商品化Ag NPs的约110 μg/mL。该洋甘菊介导绿色合成路线可获得兼具良好生物相容性、高稳定性与强抗菌活性的Ag NPs,为低细胞毒性的牙周病管理提供了可持续的纳米材料候选;受限于纯体外证据,仍需体内与临床研究进一步验证安全性与疗效。
研究背景与立项逻辑
牙周病与龋相关感染的本质是多微生物生物膜在龈下微环境中的持续定植与免疫破坏。传统抗菌剂面临生物膜穿透力不足、耐药风险上升、对宿主细胞选择性有限等问题。银纳米颗粒(Ag NPs,silver nanoparticles,以银为核心的无机纳米抗菌材料)因具备广谱抗菌、可穿透生物膜基质、缓释Ag?及较低诱导耐药倾向,成为口腔纳米医学关注方向。但化学法合成Ag NPs常伴随有毒试剂残留、成本高、批次稳定性差;同时商品化Ag NPs与生物合成材料缺乏同条件系统比对。洋甘菊(Matricaria chamomilla L.)富含黄酮与酚类,兼具还原、包覆、抗炎与促愈合潜力,因此研究人员以洋甘菊提取物为唯一生物介质,开展绿色合成并与商品化Ag NPs头对头比较,回答“能否用更安全的工艺获得更优口腔适用纳米银”这一核心问题。
研究人员开展的工作与结论
研究人员建立洋甘菊水提物介导的Ag NPs合成工艺,对产物进行跨尺度物化表征,并在相同实验条件下评价抗菌、抗生物膜与对HGF(human gingival fibroblasts,人牙龈成纤维细胞)的细胞相容性。结论:绿色合成Ag NPs在粒径、分散稳定性、比表面积、抗菌/抗生物膜效力及低细胞毒性方面均不劣于甚至优于商品化对照,是具有转化潜力的牙周局部抗菌候选材料;但证据仅限体外,需进一步体内与临床验证。
主要关键技术方法
研究采用紫外-可见光谱(UV-Vis)捕获表面等离子共振(SPR)特征;傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析提取物与颗粒表面官能团;X射线衍射(XRD)判定晶相与晶粒尺寸;场发射扫描电镜(FESEM)与高分辨透射电镜(HRTEM)观察形貌、粒径分布;能谱(EDX)与元素映射确认元素组成;BET法测比表面积与孔结构;ζ电位评估胶体稳定性。生物学端采用微量肉汤稀释法测MIC、琼脂孔扩散法测抑菌圈、结晶紫微孔板法测生物膜抑制,并以MTT法联合ROS荧光探针(DCF-DA)评估HGF活力与氧化应激。菌样为Porphyromonas gingivalis ATCC 33277与Streptococcus mutans ATCC 12725标准株。
研究结果
3.1 UV–Vis与提取物FTIR表征
通过UV-Vis确认洋甘菊提取物含黄酮A/B环吸收;FTIR显示O-H、C-H、C=O等基团,证明多酚/黄酮作为还原与包覆功能基参与反应。
3.2 Ag NPs理化表征
UV-Vis显示绿色合成SPR峰415 nm(商品436 nm),峰形更锐,提示粒径更均一;Tauc计算带隙绿色合成2.46 eV高于商品2.30 eV。FTIR证实植物酚类吸附于颗粒表面起稳定作用。XRD显示两面心立方银晶相,绿色合成平均晶粒约41 nm、商品约46 nm。SEM/TEM显示均为球形,TEM平均粒径绿色55.39 nm、商品63.41 nm,绿色组团聚更少。EDX确认银为主元素,少量C/O来自植物包覆层。BET显示绿色合成比表面积143 m2/g(商品82 m2/g),孔容更高、孔径更细。ζ电位绿色组?41.13 mV(商品?23.22 mV),胶体稳定性显著更优。元素映射显示银分布均匀。
3.3 抗菌活性
MIC:对S. mutans 150 μg/mL,对P. gingivalis 50 μg/mL;孔扩散最大抑菌圈分别为35 mm与28 mm。绿色合成组整体优于商品化对照。
3.4 抗生物膜与细胞相容性(根据摘要与材料方法浓缩)
结晶紫法显示最高浓度下生物膜抑制率S. mutans 91.93%、P. gingivalis 91.16%。MTT显示HGF存活率呈剂量依赖下降,绿色合成IC??约440 μg/mL,商品约110 μg/mL;ROS实验提示绿色组氧化应激负担更低。
讨论与结论翻译
讨论指出,较小粒径、较高比表面积与高绝对值ζ电位共同提升颗粒-细菌膜接触效率,促进Ag?释放与活性氧(ROS)生成,从而增强膜破坏与胞内损伤;洋甘菊多酚同时赋予表面包覆与一定抗炎背景。结论:洋甘菊介导绿色合成Ag NPs具备高结晶度、高分散稳定性、强抗菌/抗生物膜活性及改善的HGF相容性,是面向牙周病管理的可持续纳米银替代方案;因当前仅为体外实验,后续须开展体内及临床研究以确认安全边界、药效与临床适用性。
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