德里理工大学生物技术系Lakhan Kumar等的最新文章
Chlorella minutissima-assisted silver nanoparticles synthesis and evaluation of its antibacterial activity
极微小球藻辅助银纳米颗粒的合成及其抗菌活性评价
在SMAB正式上线
原文链接
https://link.springer.com/article/10.1007/s43393-023-00173-4
纳米技术被广泛应用于各种领域，例如电子、医学、环境科学和生命科学等。然而，传统的纳米粒子合成方法会产生高毒副产品并消耗昂贵的有毒化学品。因此，近年来出现了一股以绿色合成纳米颗粒作为可持续替代品的趋势。这些纳米颗粒合成过程使用可再生、廉价、天然来源的原料，例如植物提取物、微生物等，可以快速、简便地合成高品质、高稳定性的纳米颗粒，同时减少对环境的影响。
研究背景
近几十年来，抗生素不加选择的过度使用导致了各种微生物群体快速出现抗微生物药物耐药性（AMR）。病原体耐药性已经对医疗保健系统和经济带来了巨大负担。预测到2025年，由AMR引起的死亡人数将超过由癌症引起的死亡人数。病原体已经发展出各种抗药机制，例如改变目标分子，将抗微生物药物从细胞中活性外排，修改抗微生物药物，减少抗微生物药物进入细菌细胞的渗透，降解抗微生物药物和由全球适应而导致的抗药性。多年来，纳米颗粒因直接与细菌细胞相互作用，并克服细菌种群采用的抗生素耐药机制而显示细菌杀灭效果而得到关注。与传统抗微生物药剂相比，纳米颗粒具有各种优点，例如防止抗细菌耐药菌株的出现，经济、快速和环境友好等。Ag-NP的抗菌活性可以归功于其纳米尺寸，可以轻松穿透细菌细胞并杀死它们。纳米颗粒表面积大，其接触细胞及其组分的能力增强，从而提高了杀菌活性。Ag-NP有以下一种或多种机制导致细胞死亡：（1）增强ROS（活性氧自由基）的产生；（2）穿透膜层；（3）与细胞组分的相互作用。研究表明，Ag-NP能帮助治疗由多重耐药病原体引起的感染，如MRSA（耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌）等。
科学发现
作者概述了使用极微小球藻水提取物进行生物合成银纳米颗粒（Ag-NP）的过程。探索和优化了反应混合物的pH值和前体金属溶液与藻类提取物的比例等参数。使用极微小球藻提取物合成的Ag-NP能显著抑制革兰阳性和革兰阴性细菌的生长。
在pH为9、前体金属盐溶液与藻类提取物比例为1:10，AgNO3浓度为10 mM的条件下，实现了稳定高产量的Ag-NP合成。光学上，藻类提取物与前体金属溶液混合后颜色发生变化，从而直观地验证了Ag-NP的合成。
图一 极微小球藻在不同条件下形成Ag-NP。（a） 在不同pH（4–10）下合成的Ag-NP的吸收光谱，（b）通过将前体金属溶液与藻类提取物按10:1、1:1和1:10的比例混合合成的Ag-NP吸收光谱；（c）阴性对照：BG11 + 孵育24小时后的AgNO3，（d）藻类提取物AgNO3和Ag-NP，（e）AgNO3的藻类提取物和Ag-NP的吸收光谱，以及（f）合成24、48和120小时后观察到的Ag-NP的稳定性
最佳合成条件下的Ag-NP的紫外-可见光谱显示，其在426 nm处具有强的表面等离子体共振波峰，与Ag-NP的特征带范围相符合。使用Zeta电位进行的表征显示Ag-NP为高稳定性（-21.2 mV），平均直径约为73.13 nm。场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）结果显示粒子呈球形。
与此同时，使用从极微小球藻中提取的藻类物进行绿色合成的Ag-NP被证明对革兰氏阴性的大肠杆菌、沙门氏菌和克雷伯菌以及革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌和脑膜炎球菌具有卓越的抗菌活性。
图二 代表由不同浓度的Ag-NP、AgNO3和藻类提取物引起的对（a）大肠杆菌、（b）沙门氏菌、（c）克雷伯菌、（d）金黄色葡萄球菌和（e）蜡样芽孢杆菌的抑制区的营养琼脂平板
总结展望
Ag-NP生物合成是一种具有潜力的治疗多重耐药病原体感染的新策略。作者强调了使用极微小球藻提取物合成Ag-NP的过程快速便捷，且具有控制革兰氏阳性、阴性细菌生长的潜力。Ag-NP提供了一种新治疗选择，可以帮助克服多重耐药菌株的挑战。因此，Ag-NP的治疗潜力有待进一步研究和开发。
引用方式
Kumar, L., Mohan, L., Anand, R. et al. Chlorella minutissima-assisted silver nanoparticles synthesis and evaluation of its antibacterial activity. Syst Microbiol and Biomanuf (2023). https://doi.org/10.1007/s43393-023-00173-4
Systems Microbiology and Biomanufacturing(系统微生物学与生物制造，简称SMAB，ISSN：2662-7655) 是由江南大学与Springer Nature出版集团合作主办的英文期刊。期刊SMAB致力于为工业微生物与生物制造过程领域的新发现、新方法和新技术提供报道的平台，江南大学副校长徐岩教授担任主编，Bioresource Technology期刊主编Ashok Pandey教授担任期刊首席顾问，更多内容详见期刊主页。
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