基于绿色纳米材料的α-淀粉酶纳米制剂对抗医院环境细菌生物膜污染的研究

本研究针对医院环境中耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）生物膜污染问题，开发了一种基于聚己内酯（PCL）纳米颗粒的α-淀粉酶纳米制剂，成功实现了对生物膜的高效降解，并显著提高了酶的稳定性，为医院表面消毒提供了环保且有效的解决方案。

　　医院环境中的生物膜污染一直是导致医院获得性感染（Healthcare-associated infections, HAIs）的重要因素之一。生物膜是由细菌分泌的胞外聚合物（Extracellular polymeric substance, EPS）构成的保护性结构，能够使细菌在表面牢固附着并抵抗抗菌治疗。其中，金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA）是医院感染的主要致病菌之一，其形成的生物膜难以清除，增加了患者的感染风险和治疗难度。

为了解决这一问题，意大利热那亚大学的研究人员开展了一项创新性研究，开发了一种基于聚己内酯（Polycaprolactone, PCL）纳米颗粒的α-淀粉酶纳米制剂，用于降解医院环境中金黄色葡萄球菌的生物膜。研究结果表明，这种纳米制剂不仅能够有效降解生物膜，还显著提高了α-淀粉酶的热稳定性和抗菌活性，为医院表面消毒提供了一种环保、高效的解决方案。该研究成果发表在《Heliyon》杂志上。

研究人员采用的主要技术方法包括：聚己内酯纳米颗粒的合成与表征、α-淀粉酶的固定化、纳米制剂的结构和功能分析以及抗菌活性测试。研究中使用的金黄色葡萄球菌菌株采自意大利北部一家高度专业化的医院病房环境表面。

研究背景部分指出，医院获得性感染（HAIs）是患者在医院或其他医疗机构住院期间获得的感染，严重增加了患者的死亡率、住院时间和医疗成本。在欧洲联盟和欧洲经济区（EU/EEA），每年估计有超过350万例HAIs发生，导致超过9万人死亡。金黄色葡萄球菌是医院感染的主要致病菌之一，尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），其在医院环境中具有很强的生存能力和传播风险。生物膜的形成进一步增强了细菌的抗药性，使得传统的抗菌方法难以奏效。

为了开发一种有效的抗菌纳米制剂，研究人员选择了聚己内酯（PCL）作为纳米颗粒的聚合物基质，因为其具有良好的生物相容性、可生物降解性和易于合成的特点。通过将α-淀粉酶固定在PCL纳米颗粒表面，研究人员成功构建了一种能够降解金黄色葡萄球菌生物膜的纳米平台。实验结果表明，这种纳米制剂在降解生物膜方面表现出显著的活性，能够有效破坏生物膜的结构，减少细菌数量。

在纳米颗粒的制备和表征方面，研究人员通过场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、原子力显微镜（AFM）、红外光谱（FT-IR）、动态光散射（DLS）和zeta电位（ZP）等技术对纳米颗粒的尺寸、形态和表面性质进行了详细分析。结果表明，α-淀粉酶固定化后的纳米颗粒虽然出现了一定程度的聚集，但仍然保持在纳米尺寸范围内，并且表面电荷的变化证实了酶的成功固定化。

在抗菌活性测试中，研究人员通过结晶紫（Crystal Violet, CV）染色法、荧光显微镜和AFM等技术评估了纳米制剂对生物膜的降解能力。实验结果显示，α-淀粉酶固定化的纳米颗粒能够显著降解金黄色葡萄球菌的生物膜，其降解效果与新鲜的游离酶相当，且在一周后仍保持较高的活性，而游离酶的活性则显著下降。这表明纳米制剂能够有效提高酶的稳定性和抗菌活性。

研究结论部分强调，这种基于PCL的α-淀粉酶纳米制剂是一种有前景的医院表面消毒材料，能够有效降解金黄色葡萄球菌的生物膜，并提高酶的稳定性。该研究不仅为医院环境中生物膜污染的防治提供了一种新的策略，还为开发其他基于纳米技术的抗菌材料提供了重要的参考。未来的研究可以进一步探索这种纳米制剂在不同环境条件下的应用效果，以及将其与其他抗菌物质结合使用的潜力，以期开发出更高效、更全面的抗菌解决方案。