电子束合成的Ag–Cu纳米颗粒，具有增强的抗菌活性

《Sustainable Chemistry One World》：Electron-Beam Synthesized Ag–Cu Nanoparticles with Enhanced Antimicrobial Activity

Ag-Cu纳米合金通过电子束辐照与壳聚糖稳定合成，其抗菌活性随Ag比例增加而增强，机理涉及离子协同释放及ROS生成。

　　

阮玉德|邓文富|阮志全|张成玉|阮氏金兰|黎英国|黄国显|包国传

越南原子能研究所核技术中心

摘要

本研究介绍了利用电子束（EB）辐照制备并采用壳聚糖稳定的双金属银-铜（Ag–Cu）纳米颗粒的绿色合成方法及其性能表征。通过使用10 MeV电子束加速器进行原位辐射还原，制备了不同Ag:Cu摩尔比的Ag–Cu纳米合金。紫外-可见光谱（UV–Vis）分析显示了与组成相关的表面等离子体共振特征，而透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）分析证实，辐照后形成了结晶度较高的均匀分散的球形纳米颗粒。傅里叶变换红外光谱（FTIR）表明壳聚糖官能团参与了纳米颗粒的稳定过程。研究了这些纳米合金对主要农业病原体Pseudomonas solanacearum（细菌）和Neoscytalidium dimidiatum（真菌）的抗菌活性。富银组合物（2:1和3:1）表现出最强的抑制效果，优于单一金属Ag和Cu对照组。这种增强的生物活性归因于Ag?和Cu2?离子的协同释放以及电子束诱导的纳米合金结构促进的活性氧生成。这些发现表明，电子束辅助制备的Ag–Cu纳米合金是用于农业病害管理和环境友好型病原体控制的有前景的可持续抗菌剂。

章节摘录

引言

近年来，金属纳米材料因其独特的物理化学性质和对多种病原微生物（包括细菌和真菌）的强抗菌活性而受到广泛关注[1]、[2]。其中，银纳米颗粒（Ag NPs）因其强大的氧化和抗菌特性以及相对较低的毒性而受到深入研究[3]、[4]、[5]。大量研究表明，Ag NPs具有...

材料

硫酸铜（CuSO₄.5H₂O）、硝酸银（AgNO₃）和乳酸（C₃H₆O₃）购自中国上海化学公司。壳聚糖（CTS）的分子量为600.000 g/mol，脱乙酰度大于90%，由越南辐射技术研究与发展中心（VINAGAMMA）提供。两种微生物菌株Pseudomonas solanacearum和Neoscytalidium dimidiatum由胡志明市农业部的植物保护部门提供。

Ag⁺/Cu²⁺离子摩尔比对Ag-Cu纳米颗粒溶液特性影响的研究

图1展示了不同Ag:Cu摩尔比的Ag–Cu前驱体溶液在电子束（EB）辐照前后的颜色变化。辐照前，溶液的颜色随Ag含量的增加从浅绿色变为蓝绿色。辐照后，所有溶液都发生了显著的颜色变化，颜色从黄色变为深棕色，这反映了金属离子的比例差异。

结论

通过使用壳聚糖作为稳定剂，成功制备了不同Ag:Cu摩尔比的Ag–Cu双金属纳米颗粒。通过紫外-可见光谱（UV–Vis）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子能谱（SAED）和X射线衍射（XRD）的全面结构和物理化学表征表明，Ag:Cu比例对纳米颗粒的形成、结晶度、粒径和晶格应变起着决定性作用。富银组合物显示出更清晰的SAED环、更小的晶粒尺寸和更低的...

未来趋势与局限性

尽管本研究成功展示了通过绿色化学和电子束辐照制备并优化了Ag-Cu纳米颗粒，但在未来研究中仍需解决一些局限性。一个显著的局限性是缺乏关于纳米颗粒与微生物细胞之间精确相互作用的详细机制研究。此外，还需要探讨纳米颗粒在长时间内的稳定性，特别是在不同环境条件下的稳定性。

未引用的参考文献

[39]、[40]、[41]、[49]、[50]

CRediT作者贡献声明

阮氏金兰：方法学研究。 张成玉：方法学研究。 黄国显：数据分析。 黎英国：数据分析。 包国传：撰写 – 审稿与编辑。 阮玉德：初稿撰写。 阮志全：概念构思。 邓文富：概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢越南科学技术部在项目?TCB.11/23/TTNCTK下的资助。同时，作者也要感谢越南原子能研究所的辐射技术研究与发展中心（Vinagamma）在实验设施和技术支持方面提供的宝贵帮助。