壳聚糖稳定双金属银-镍纳米颗粒的合成、表征及其抗菌创面涂层应用潜力研究

《Scientific Reports》：Chitosan-stabilized Ag–Ni bimetallic nanoparticles for quantitative antibacterial evaluation and prospective wound-coating applications

　　

摘要

本文合成了以壳聚糖稳定的双金属银–镍纳米颗粒（Ag–Ni BMNPs），并对其进行了系统表征，以评估其抗菌性能及其在概念验证性创面涂层应用中的潜力。所合成纳米颗粒的表征方法包括：紫外–可见光谱（UV–Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、能量色散X射线光谱（EDX）、元素面扫描、动态光散射（DLS）、Zeta电位分析、Brunauer–Emmett–Teller（BET）比表面积分析以及热重分析（TGA）。此外，X射线光电子能谱（XPS）证实纳米颗粒表面存在Ag和Ni：主要为金属态Ag，以及金属态Ni和氧化镍物种。所获得的纳米颗粒呈现纳米级形貌和中等胶体稳定性，壳聚糖对其稳定起到了贡献作用。抗菌活性测试针对两种革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus和枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis）及两种革兰氏阴性菌（大肠杆菌Escherichia coli和铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa）的代表菌株进行。基于抑菌圈和最低抑菌浓度（MIC）分析，Ag–Ni BMNPs表现出显著高于相应单金属AgNPs和NiNPs的抗菌活性（p < 0.05）。在概念验证性涂层应用中，将Ag–Ni BMNPs引入基于壳聚糖的涂层中，并采用电感耦合等离子体光学发射光谱（ICP-OES）对其抗菌性能、涂层完整性及Ag⁺/Ni²⁺释放情况进行评估。该涂层表现出体外抗菌活性，在磷酸盐缓冲液（PBS）暴露过程中未出现物理完整性损失，且在测试条件下表现出时间依赖性的金属离子释放。本文结果证实了该涂层作为概念验证平台的潜力，以及壳聚糖稳定的Ag–Ni BMNPs作为抗菌材料的广阔前景。然而，在考虑生物医学或临床应用之前，仍需在体外和体内条件下进一步研究其细胞毒性、血液相容性、生物相容性及创面愈合效果。