纳米纤维封装铜绿假单胞菌实现蚊虫幼虫杀灭剂的持续释放：一种新型生物防控策略

本研究针对传统蚊媒控制方法的局限性，通过纳米纤维(F127-DM-PEO)封装铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)，开发了一种可持续释放幼虫杀灭剂的生物材料。实验证明1 g封装纤维可在1 L水中24小时内100%杀灭伊蚊(Ae. aegypti)等4种蚊幼虫，且对非靶标生物安全。该技术为蚊媒疾病防控提供了创新解决方案。

　　

随着全球气候变化和城市化进程加速，蚊媒传染病如登革热、疟疾和寨卡病毒的威胁日益严峻。据统计，全球每年有3.5亿人感染蚊媒疾病，约80亿人生活在风险区域。传统化学杀虫剂面临抗药性增强、环境污染等问题，而现有生物防治方法如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)存在持效期短、环境稳定性差等缺陷。在这一背景下，印度医学研究理事会-病媒控制研究中心的Muniaraj Mayilsamy团队创新性地将纳米技术与微生物防治相结合，开发出纳米纤维封装铜绿假单胞菌的持续释放系统，相关成果发表在《Scientific Reports》。

研究团队采用电纺丝技术制备Pluronic F127-聚环氧乙烷(F127-DM-PEO)纳米纤维，通过交联固化封装铜绿假单胞菌。关键技术包括：1)细菌筛选实验比较三种假单胞菌的杀幼虫效能；2)电纺丝设备制备细菌封装纳米纤维；3)扫描电镜(SEM)表征纤维形态；4)批次与连续系统评估杀幼虫效果；5)GC-MS分析代谢产物；6)非靶标生物(孔雀鱼)安全性测试。

在"高效杀幼虫菌株筛选"部分，研究发现铜绿假单胞菌(MTCC 3541)的发酵液在12.5%浓度下即可100%杀灭伊蚊、三带喙库蚊(Cx. tritaeniorhynchus)和斯氏按蚊(An. stephensi)，LC₅₀值显著优于荧光假单胞菌和恶臭假单胞菌。通过"纳米纤维表面形貌分析"的SEM图像显示，直径1-1000 nm的纤维成功封装了保持活性的杆状细菌，交联后纤维结构仍保持完整。

"杀幼虫效能评估"结果显示，1 g封装纤维/L水即可产生足量杀幼虫代谢物，在批次系统中持效达8天，连续系统持效5天。值得注意的是，"代谢产物分析"通过GC-MS鉴定出8种化合物，其中油酸(oleic acid，37.71%)、十八烷酸(octadecanoic acid，29.97%)和2-甲基-Z,Z-3,13-十八碳二烯醇(17.06%)是主要活性成分。这些发现与既往报道的脂肪酸类物质杀幼虫活性相吻合。

在创新性方面，研究首次将纳米纤维的物理保护与微生物代谢相结合：1)纤维结构模拟天然生物膜，保护细菌免受环境胁迫；2)交联技术防止纤维溶解；3)细菌在纤维内长期存活(存储1个月活性不变)但不逃逸；4)代谢物特异性杀灭蚊幼虫而不影响孔雀鱼等非靶标生物。讨论部分指出，该方法特别适合容器积水等封闭环境，但对流动水体效果有限，且当前生产成本较高(500g约500美元)，需进一步优化规模化生产工艺。

这项研究为蚊媒防控提供了全新思路，其核心价值在于：1)突破传统生物制剂环境稳定性差的瓶颈；2)避免活菌释放带来的生态风险；3)减少施药频率和人力成本；4)为其他微生物控害技术提供范式参考。未来研究可探索不同聚合物组合、优化纤维结构以延长持效期，并通过田间试验验证实际应用效果。该技术有望成为整合病虫害管理(IPM)体系中的重要组成部分，为全球蚊媒疾病防控提供可持续解决方案。