《Microorganisms》：Biosurfactants as Stabilizers of Silver Nanoparticles: A Sustainable Approach for Antimicrobial Applications
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微生物对传统抗菌剂的耐药性是一个日益严峻的公共卫生挑战，促使研究人员寻找有效且可持续的替代方案。在新兴策略中，将银纳米颗粒（AgNPs）（以其强大的抗菌作用而闻名）与生物表面活性剂（能够与微生物细胞膜相互作用并促进其稳定的天然、可生物降解化合物）相结合尤为突出
微生物对传统抗菌剂的耐药性是一个日益严峻的公共卫生挑战，促使研究人员寻找有效且可持续的替代方案。在新兴策略中，将银纳米颗粒（AgNPs）（以其强大的抗菌作用而闻名）与生物表面活性剂（能够与微生物细胞膜相互作用并促进其稳定的天然、可生物降解化合物）相结合尤为突出。在此背景下，本研究的目的是利用农业工业废弃物由 *Candida glabrata* UCP 1002 生产一种生物表面活性剂，以降低成本和环境影响。该化合物的表面张力为 29 mN/m，临界胶束浓度为 0.3%，产量为 9 g/L；此外，其在宽温度、pH 和盐度范围内均表现出稳定性。使用生物表面活性剂作为稳定剂、抗坏血酸作为还原剂合成 AgNPs，得到稳定的颗粒。在抗菌试验中，该制剂抑制了革兰氏阳性微生物、革兰氏阴性微生物和真菌。最佳结果针对 *Pseudomonas aeruginosa*（26.63%）和 *Candida albicans*（28.11%），其次为 *Staphylococcus aureus*（17.58%）、*Enterobacter* sp.（14.42%）和 *Escherichia coli*（13.68%）。尽管效果不如链霉素和莫西沙星等商业抗生素，但其在对抗多重耐药病原体方面显示出作为补充替代方案的潜力。细胞毒性试验显示对正常细胞毒性低（对 Vero CCL-81 抑制率为 28.42%），且对肿瘤细胞活性极小。结果表明，BS-AgNPs 结合体兼具相关抗菌活性与环境安全性和生物相容性，成为应用于健康、工业和环境领域的一种有前景且可持续的方法，并具有从低成本原料进行规模化生产的潜力。
**论文解读文章**
**研究背景与问题**
微生物对传统抗菌剂的耐药性已成为全球公共卫生的重大挑战。ESKAPE病原体（包括 *Enterococcus faecium*、*Staphylococcus aureus*、*Klebsiella pneumoniae*、*Acinetobacter baumannii*、*Pseudomonas aeruginosa* 和 *Enterobacter* spp.）因能通过水平基因转移获得多种耐药机制而构成严重威胁。环境来源如地下水窖、临床表面和医疗设备以及医院和城市污水系统已被确定为耐药菌的储库。在此背景下，迫切需要发现和开发能够抑制微生物耐药性出现和传播的新型抗菌物质。化学表面活性剂虽广泛使用，但存在生物累积、低生物降解性、藻华形成及诱导耐药性等问题。生物表面活性剂作为绿色、天然、可生物降解的替代品受到关注，但其具体抗菌机制尚未完全阐明，一般认为通过与细胞膜相互作用导致膜结构破坏和内容物泄漏。银纳米颗粒（AgNPs）因其无机性质、低毒性和显著抗菌特性而被广泛应用于消费品，但纳米颗粒易聚集，影响稳定性。生物表面活性剂可作为绿色合成中 AgNPs 的还原剂和稳定剂，通过静电和空间稳定机制防止聚集，并可能产生协同抗菌效应。因此，本研究旨在利用 *Candida glabrata* UCP 1002 生产的生物表面活性剂作为稳定剂，合成并表征 AgNPs，评估其针对临床分离菌株（包括临床相关病原体）的抗菌活性，并探索两者的协同潜力。
**研究方法概述**
研究人员开展了以下关键技术方法：1）利用农业工业废弃物（废煎炸油、玉米浆、糖蜜）作为底物，通过 *Candida glabrata* UCP 1002（来自巴西伯南布哥天主教大学菌种保藏中心）发酵生产生物表面活性剂；2）通过张力计测定表面张力和临界胶束浓度（CMC），评估其理化稳定性（温度、pH、盐度）；3）使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征生物表面活性剂的化学组成；4）以生物表面活性剂为稳定剂、抗坏血酸为还原剂合成 AgNPs；5）通过扫描电子显微镜（SEM）观察 AgNPs 形貌，能谱 X 射线光谱（EDS）分析元素组成；6）通过动态光散射（DLS）和 Zeta 电位测定纳米颗粒粒径和表面电荷；7）采用纸片扩散法检测 BS-AgNPs 对临床分离的 *Enterobacter* sp.、*Staphylococcus aureus*、*Escherichia coli*、*Pseudomonas aeruginosa* 和 *Candida albicans* 的抗菌活性；8）通过 MTT 法评估生物表面活性剂对肿瘤细胞系（HL-60、HT-29、MCF-7）和正常细胞系（Vero CCL-81）的细胞毒性。
**研究结果**
**3.1 生物表面活性剂生产**：经 144 h 培养，生物表面活性剂将水表面张力从 72 mN/m 降至 29 mN/m，CMC 为 0.3%，产量 9.0 g/L。FTIR 显示脂类化合物特征吸收峰（羰基 C=O 在 1709.13 cm
-1，亚甲基和甲基 C-H 分别在 2924.18 cm
-1 和 2855.24 cm
-1），表明长脂肪族烃链存在。研究证实利用低成本农业工业废弃物可降低生产成本，提高可持续性。
**3.2 生物表面活性剂表面张力稳定性评价**：该生物表面活性剂在温度 0–100 °C、pH 2–12、NaCl 浓度 0–12% 范围内均保持降低表面张力的能力。温度从 34.1 mN/m（0 °C）降至 32.2 mN/m（100 °C）；pH 6 时最佳（29.4 ± 0.07 mN/m），其余范围在 31.4–34.9 mN/m；盐度高达 8% 时稳定（33.8 ± 0.1 mN/m），10% 和 12% 时略有升高。结果表明生物表面活性剂具有良好的热稳定性、pH 稳定性和耐盐性。
**3.3 扫描电子显微镜（SEM）表征 BS-AgNPs**：SEM 图像显示 AgNPs 呈球形形态，分布良好且低聚集，最小粒径 100–240 nm，符合纳米范围。生物表面活性剂通过空间和/或静电稳定机制有效防止聚集。
**3.4 能谱 X 射线光谱（EDS）表征 BS-AgNPs**：EDS 证实银（Ag）元素占主导，在 3 keV 附近出现强峰；同时检测到碳（C）、氧（O）和硫（S），表明生物表面活性剂有机分子吸附在纳米颗粒表面，形成保护层。硫元素可能来自蛋白质或含硫氨基酸，通过 Ag–S 相互作用增强稳定性。
**3.5 Zeta 电位和动态光散射（DLS）表征 BS-AgNPs**：Zeta 电位平均值为 -21.7 mV、-4.8 mV 和 -13.8 mV，表明负电荷占主导，生物表面活性剂提供静电排斥力。尽管绝对值低于 ±30 mV，但结合空间稳定机制仍可实现满意稳定性。
**3.6 抗菌活性**：BS-AgNPs 对所有测试微生物均有抑制效果。对 *P. aeruginosa*（26.63%）和 *C. albicans*（28.11%）效果最佳，其次为 *S. aureus*（17.58%）、*Enterobacter* sp.（14.42%）和 *E. coli*（13.68%）。与商业抗生素链霉素和莫西沙星相比，BS-AgNPs 抑制率较低，但针对 *P. aeruginosa* 和 *C. albicans* 表现出较强活性。研究表明 BS-AgNPs 可能通过破坏细胞膜（包括真菌中麦角甾醇靶点）发挥广谱抗菌作用。
**3.7 生物表面活性剂细胞毒性评价**：MTT 法显示，生物表面活性剂对肿瘤细胞 MCF-7（10.77% 抑制）、HT-29（4.68%）和 HL-60（无抑制）活性极低，对正常 Vero CCL-81 细胞抑制率为 28.42%，表明低毒性和良好生物相容性。相比之下，紫杉醇对肿瘤细胞抑制高（>75%）但对正常细胞毒性也高（75.33%）。
**结论与讨论**
**总结讨论部分**：本研究表明，*C. glabrata* UCP 1002 生产的生物表面活性剂能有效稳定 AgNPs，并赋予纳米复合物抗菌活性。BS-AgNPs 对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌均有抑制作用，尤其对临床高风险的 *P. aeruginosa* 和 *C. albicans* 效果显著。尽管抑制率低于传统抗生素，但其作为辅助替代方案具有潜力。细胞毒性低，提示其生物安全性。未来应探索 BS-AgNPs 对抗生物膜形成和多重耐药临床菌株的能力，评估与常规抗生素的协同效应，以及在伤口愈合、抗菌涂层和药物递送系统中的应用。体内研究需验证其有效性和生物安全性，以支持临床和工业转化。
**研究结论翻译**：由 *Candida glabrata* UCP 1002 生产的生物表面活性剂在降低表面张力方面表现出高效性，以及在温度、pH 和盐度不同条件下的理化稳定性，证明了其在生物技术应用中的稳健性。使用农业工业废弃物作为底物强化了生产过程的可持续性和经济可行性。生物表面活性剂稳定的银纳米颗粒的合成高效进行，得到以球形为主的 AgNPs，聚集程度低，元素组成与金属银被来自生物表面活性剂的有机生物分子包覆一致。Zeta 电位分析表明负表面电荷占主导且具有胶体稳定性，确认了生物表面活性剂作为稳定剂的作用。BS-AgNPs 对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和 *Candida albicans* 显示出抗菌活性，尤其针对 *Pseudomonas aeruginosa* 和 *C. albicans*（高临床相关性微生物）的结果突出。这些结果提示纳米制剂在应对日益增长的微生物耐药性方面具有开发抗菌替代品的潜在应用价值。
