聚合物稳定的非晶态CuO–ZnO杂化纳米复合物作为抗菌治疗和可控药物递送的有希望候选材料：基于分子对接的见解

《Scientific Reports》：Polymer-stabilized amorphous CuO–ZnO hybrid nanocomplex as a promising candidate for antimicrobial therapy and controlled drug delivery with molecular docking insights

　　

摘要

本研究采用绿色合成方法制备了多功能聚合物稳定的CuO–ZnO杂化纳米复合物，并系统评估了其抗菌和蛋白质递送潜力。利用Cotoneaster horizontalis、Salvia officinalis和Laurus nobilis的提取物生物合成双金属CuO–ZnO纳米颗粒，随后将其整合到壳聚糖/纳米壳聚糖–P(MMA-co-MAA)共聚物基质中。通过SEM、DLS、FT-IR和XRD分析对所得纳米复合物进行了表征，证实了纳米颗粒的成功制备、均匀分散以及主要为非晶态结构，粒径范围为62至138纳米。在各种配方中，基于纳米壳聚糖的系统表现出更佳的结构致密性和更低的多分散性。分子对接模拟显示，Cu–Zn合金改性的聚合物载体与牛血清白蛋白之间存在强而稳定的相互作用，并且对关键细菌和真菌毒力蛋白（包括Sortase A、TolC和CYP51）具有极高的结合亲和力。这些发现表明纳米复合物具有增强的多价相互作用能力。体外抗菌实验结果证实了计算预测，显示出显著的抗菌和抗真菌活性（对E. coli的抑菌浓度为15–22 μM，对S. aureus为17–24 μM，对A. niger为21–25 μM），同时最低抑菌浓度较低（对E. coli为0.50 mg/mL，对S. aureus为0.25 mg/mL）。此外，使用牛血清白蛋白和人胰岛素作为模型生物分子的体外释放研究表明，这些纳米复合物能够实现持续且可控的释放行为，持续时间为七天，且几乎没有突释现象。基于纳米壳聚糖的系统释放动力学稍慢，这归因于更密集的聚合物网络和更强的生物分子-载体相互作用。P(MMA-co-MAA)的加入进一步促进了pH响应性和扩散控制的释放行为。总体而言，本研究提出了一种综合的实验和计算策略，用于设计具有双重抗菌和药物递送功能的生物相容性、绿色合成的CuO–ZnO纳米复合物。该平台在生物医学应用中具有巨大潜力，包括药物递送系统、伤口敷料和植入物相关感染控制。