《Journal of Molecular Liquids》：Urea gemini surfactant capped silver nanoparticles: physical properties and structure-dependent antimicrobial activity
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银纳米颗粒包覆物通过含尿素基团的Gemini表面活性剂合成，探究了不同间隔链长度对颗粒尺寸（58–144 nm）、zeta电位（+41–+64 mV）及抗菌活性（针对革兰氏正/负菌和酵母）的影响。结果表明，间隔链长度与尿素基团通过非共价键作用调控表面特性及生物功能，为开发高效抗菌AgNPs提供理论依据。
Martin Pisár?ik|Milo? Luká?|Josef Jampílek|Melissa Záteková|Klára Oláhová|Andrea Bilková|Franti?ek Bilka|Iryna Bondar|Matej B?ezina|Tomá? Opravil
斯洛伐克布拉迪斯拉发科梅尼乌斯大学药学院药物化学理论系，SK-83232
摘要
几十年来，银纳米粒子（AgNPs）一直是科学界和工业界的研究焦点，在制药、医学、催化、纺织工业、传感器等多个领域具有广泛的应用前景。由于其强大的抗菌和细胞毒性作用，它们为医学和医疗保健领域提供了坚实的基础。本研究描述了利用一系列具有不同聚甲基间隔长度的阳离子双子表面活性剂对AgNPs进行合成和功能化的过程，这些表面活性剂的烷基链中均含有尿素基团。通过对功能化AgNPs的物理参数进行研究，包括UV-VIS光谱分析、动态光散射和扫描电子显微镜测定的粒径与形状，以及作为尿素双子表面活性剂结构函数的ζ电位测量，揭示了其特性。功能化AgNPs的生物活性通过其对多种病原体的抗菌效果得到体现。尿素基团在表面活性剂分子结构中的存在改变了其物理参数和生物活性，这得益于其非共价键合能力和对表面活性剂包覆层的调控作用。研究结果表明，经尿素双子表面活性剂功能化的AgNPs的粒径范围为58–144纳米，ζ电位为+41至+64毫伏，这是由于AgNPs表面带有正电荷。针对革兰氏阴性和革兰氏阳性病原体及酵母的抗菌实验显示，其效果受到尿素双子表面活性剂间隔长度的影响。本研究为开发具有高效抗菌特性的银纳米粒子系统奠定了良好基础。
引言
尿素是胶体系统中的重要成分，能够改变相界面或表面活性剂/聚合物胶束中的亲水-疏水平衡。尿素常被用作NMR和X射线技术研究蛋白质变性的试剂[1][2]，同时也是分子动力学模拟理论分析的对象[2][3][4][5]。研究表明，尿素能够改变多种表面活性化合物的聚集和胶束化特性，例如两性表面活性剂[6]、单链阳离子和阴离子表面活性剂[7][8]、手性表面活性氨基酸衍生物[9]、三嵌段共聚物[10]、非离子表面活性剂[11]以及聚合物表面活性剂[12]。通常情况下，尿素会增加离子型和非离子型表面活性剂的临界胶束浓度（cmc）并减小胶束聚集体的尺寸。然而，在某些情况下，低浓度的尿素还能起到稳定蛋白质并促进其复性的作用[13]。低浓度下的尿素通过降低离子型表面活性剂的cmc值并增加胶束聚集数量来影响其聚集行为[7][8]。
银纳米粒子（AgNPs）具有不同于块状材料的独特性质，这使得它们在制药、医学[14][15][16]、催化[17]、纺织工业[18][19]、传感器和生物传感器[20][21][22]等多个领域得到广泛应用。尿素在金属纳米粒子之间的相互作用中也起着重要作用。AgNPs和金纳米粒子被用于研究含有伯胺基团的尿素化合物的分子主客体相互作用[23]；金纳米粒子还被应用于生物传感器中，用于检测酶促和非酶促尿素[24][25]。基于AgNPs的尿素检测系统采用了电化学[26]和荧光法[27]等多种技术。尿素与AgNPs的组合还在农业领域找到了应用，例如开发了一种含有低浓度AgNPs的新农业肥料，并对其对农作物种子和蔬菜发芽的生物效应进行了测试[28]。
AgNPs与双头双链双子表面活性剂的相互作用是一个重要研究方向。研究发现，与传统的单链表面活性剂相比，具有线性聚甲基间隔的双子表面活性剂在更低的浓度和更短的烷基链长度下就能有效稳定AgNPs[29][30][31][32]。双子表面活性剂作为AgNPs包覆剂的作用不仅限于那些含有聚甲基间隔和双(铵)头基的部分。已有研究报道了含有亲水取代基（如O、OH）或杂环头基（如双(咪唑鎓)[35]、双(吡啶鎓)[36]的双子表面活性剂对AgNPs的稳定效果。
为了充分利用尿素基团在表面活性剂分子结构中的潜力（这取决于其结构特性和非共价键合能力），我们在合成和应用AgNPs的过程中使用了一系列具有不同聚甲基间隔长度且烷基链中含有尿素基团的双(铵)双子表面活性剂。我们之前的研究报道了这些基于尿素的阳离子双子表面活性剂的合成及其表面和聚集特性的研究[37]。通过尿素基团的引入，这些表面活性剂能够制备出具有定制物理特性的新型功能化AgNPs，使其适用于生物医学领域。
研究片段
尿素双子表面活性剂与AgNPs
本研究中使用的尿素双子表面活性剂（以下简称< />表示间隔长度）具有典型的阳离子双子分子结构，分子头部含有两个铵基团和两条十一烷基链。每条十一烷基链与季铵氮原子之间通过一个C2H4短链接连接尿素基团。聚甲基间隔含有2至10个CH2基团（见图1）。尿素双子表面活性剂的合成方法已在相关文献中详细描述。AgNPs的等离子体共振光谱
图1展示了用尿素双子表面活性剂< />功能化的AgNPs的等离子体共振光谱，其中表示间隔长度，nAg/nsurf表示银与表面活性剂的比例。对于所有间隔长度的尿素双子表面活性剂，均在406–424纳米的波长范围内观察到强烈的等离子体共振峰。
首先观察到的是峰值吸光度Amax与银与表面活性剂比例nAg/nsurf之间的关系：随着nAg的减小...
结论
本研究合成了含有两条尿素基团和2至10个CH2聚甲基间隔的阳离子双子表面活性剂的AgNPs，并对其进行了功能化处理。通过UV-VIS光谱中的等离子体共振峰确认了稳定的银纳米分散体。纳米分散体中银含量的增加导致等离子体共振峰高度降低，这可能与构成保护层的表面活性剂分子数量增多有关。
CRediT作者贡献声明
Martin Pisár?ik：撰写初稿、开展研究、获取资金、构思研究方案。Milo? Luká?：验证结果、提供资源、参与研究。Josef Jampílek：审稿与编辑、监督研究。Melissa Záteková：参与研究、获取资金。Klára Oláhová：验证结果、获取资金。Andrea Bilková：验证方法、参与研究。Franti?ek Bilka：开展研究、进行数据分析。Iryna Bondar：参与研究。Matej B?ezina：负责数据可视化。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了斯洛伐克研究与发展机构的资助（项目编号：APVV-23-0349、APVV-SK-HU-24-0023）。
