利用铜绿假单胞菌合成各向异性金纳米颗粒：开启纳米医学新征程

为开发生物相容性金纳米颗粒（AuNPs）绿色合成法，研究人员用铜绿假单胞菌合成 AuNPs，其生物相容性良好，有应用潜力。

　　在生物医学领域，金纳米颗粒（Gold nanoparticles，AuNPs）凭借低毒性的优势，成为了众多科研人员眼中的 “香饽饽”，备受青睐。然而，传统合成方法中使用的有毒化学试剂，就像一道难以跨越的 “鸿沟”，严重限制了 AuNPs 在体内的应用。想象一下，当这些带着潜在毒性的纳米颗粒进入人体，就如同在身体里埋下了一颗颗 “定时炸弹”，随时可能引发不良反应。因此，开发绿色环保、生物相容性好的 AuNPs 合成方法迫在眉睫，这就像是在黑暗中寻找一盏明灯，为纳米医学的发展指明方向。

各向异性 AuNPs 由于具有可调节的等离子体特性、更大的表面积、各向异性的表面化学以及依赖于形态的光学性质等独特优势，在生物医学、光学和催化等领域展现出巨大的应用潜力，就像一把万能钥匙，似乎能打开众多科研难题的大门。但合成这类各向异性 AuNPs 困难重重，尤其是在微生物合成方面，控制生长参数就像在迷雾中摸索，异常艰难。

在此背景下，来自阿联酋沙迦大学（University of Sharjah）、西班牙马拉加大学（Universidad de Málaga）等机构的研究人员决心攻克这一难题。他们开展了一项极具意义的研究，利用铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa），从化学式为[HOOC?4?C6?H4?N≡N]AuCl4?（简称DS?AuCl4? ）的芳基重氮金（III）盐出发，合成各向异性 AuNPs，并对合成条件、相关机制以及所合成 AuNPs 的性能进行了深入探究。该研究成果发表在《Applied Microbiology and Biotechnology 》上。

研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。通过高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对 AuNPs 的物理性质和表面形态进行观察；利用 X 射线粉末衍射（XRD）来确定晶体材料的相；采用 X 射线光电子能谱（XPS）分析元素组成和化学氧化态；借助肉汤稀释法评估 AuNPs 的抗菌活性；运用溶血试验和相差显微镜观察等方法检测 AuNPs 的血液相容性。

下面来详细看看研究结果：

• AuNPs 的合成与表征：研究发现，细菌细胞浓度对 AuNP 合成至关重要，当铜绿假单胞菌的细胞密度达到6.0×108CFU/mL 时，能够成功将0.5mM的DS?AuCl4?盐还原为 AuNPs。在不同温度下，AuNPs 的形成时间有所不同，25°C 时需要 48 小时，37°C 和 42°C 时则只需 24 小时。通过 HR-TEM 观察到，合成的 AuNPs 呈现出球形、三角形、星形、六边形和截顶三角形等多种形态，且在不同温度下合成的 AuNPs 平均尺寸也有所差异，25°C（48 h）时为39.0±9.1nm，37°C（24 h）时为26.0±8.1nm ，42°C（24 h）时为36.7±7.7nm。
• pH 对 AuNP 合成的影响：在研究 pH 对 AuNP 合成的影响时，研究人员设置了 pH 3.7、7.0 和 12.7 三种条件。结果显示，在不同 pH 值下，反应体系呈现出不同的颜色，这表明 pH 值对 AuNP 的合成产生了显著影响。在 pH 3.7 时，合成的 AuNPs 为各向异性，而在 pH 7.0 和 12.7 时则为球形。随着 pH 值的变化，AuNPs 的尺寸也发生改变，在 pH 12.7 时平均尺寸最小，为7.3±2.5nm。
• 利用灭活细菌及细胞壁成分合成 AuNPs：实验表明，无论是高压灭菌杀死的细菌，还是机械裂解的铜绿假单胞菌细胞，都能像活细菌一样还原DS?AuCl4? 并合成各向异性 AuNPs。进一步研究发现，细胞壁成分中，肽聚糖（peptidoglycan）能够合成 AuNPs，而脂多糖（lipopolysaccharides）则不能。这说明肽聚糖在DS?AuCl4? 盐还原为 AuNPs 的过程中起着关键作用。
• 利用细菌代谢物合成 AuNPs：铜绿假单胞菌产生的细胞外代谢物也具备合成 AuNPs 的能力，不过其合成速度比细菌细胞慢。研究人员在不同生长时间（24 h、48 h 和 96 h）收集代谢物进行实验，发现 96 h 收集的代谢物合成的 AuNPs 颜色更深，峰值更高。
• AuNPs 的生物相容性：在生物相容性方面，合成的 AuNPs 对大肠杆菌（Escherichia coli）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）没有抑制作用，表现出良好的生物安全性。同时，溶血试验结果显示，AuNPs 与人类红细胞（RBCs）具有高度的血液相容性，在 1 h 内几乎不引起溶血，即使在高浓度下经过 24 h 孵育，溶血率也很低。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：成功利用铜绿假单胞菌通过还原DS?AuCl4? 盐，实现了各向异性 AuNPs 的绿色合成。细菌浓度、温度和 pH 等因素对合成的 AuNPs 的尺寸和形态有着重要影响。细胞中的肽聚糖等细胞壁成分在DS?AuCl4? 盐的还原过程中至关重要。而且，所合成的 AuNPs 具有良好的生物相容性，没有抗菌活性，这使得它们成为理想的药物载体，在纳米医学和药物递送领域展现出巨大的应用潜力，就像为这些领域提供了一把开启未来发展之门的新钥匙，有望推动相关领域取得新的突破和进展。