肽诱导的超顺磁性银偶联氧化铁纳米复合材料的功能化，以增强其抗菌活性

《New Journal of Chemistry》：Peptide-induced functionalization of superparamagnetic silver-conjugated iron oxide nanocomposites for enhancing antibacterial activity

协同抗菌纳米复合材料的制备与性能研究。将抗菌肽CA2R5修饰至银-磁性氧化铁（Fe3O4@PDA-Ag）纳米复合材料表面，显著增强其广谱抗菌活性（MBC=0.6 μg/mL），覆盖金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等5种病原菌。材料在pH4-9、30天内保持性能稳定，经5次磁分离循环抗菌效率仍超80%。其抗菌机制涉及羟基自由基（·OH）产生和细胞膜破坏，且具备高生物相容性。

　　

当抗菌肽与纳米材料结合时，会表现出协同的抗菌效果。肽作为配体已被用于构建理想的抗菌剂，在本研究中，成功制备了经过肽改性的银掺杂氧化铁纳米复合材料。通过共沉淀法制备的Fe?O?核心具有优异的磁性，随后在其表面涂覆一层多巴胺（PDA）中间层，形成Fe?O?@PDA。由于PDA中的基团能够结合并还原Fe?O?中的银离子，在Fe?O?@PDA表面沉积出了具有高抑菌活性的银纳米壳层，最终得到Fe?O?@PDA-Ag纳米复合材料。合成的肽CA?R?通过静电相互作用能够有效结合细菌表面，并被用来修饰Fe?O?@PDA-Ag，从而形成Fe?O?@PDA-Ag-CA?R?纳米复合材料。Fe?O?@PDA-Ag-CA?R?纳米复合材料显示出比Fe?O?@PDA-Ag纳米复合材料更强的抗菌活性，这证实了它们之间的协同抗菌效应。该复合材料对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）或大肠杆菌（Escherichia coli）的最小杀菌浓度（MBC）为0.6 μg/mL Ag。具有相同MBC的Fe?O?@PDA-Ag-CA?R?纳米复合材料还能杀灭另外四种细菌（单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）、卡斯特拉尼志贺菌（Shigella castellani）、鼠伤寒沙门菌（Salmonella typhimurium）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）。经过五次抗菌处理和磁分离后，Fe?O?@PDA-Ag-CA?R?纳米复合材料对金黄色葡萄球菌的杀菌活性仍保持在80%以上。此外，这种纳米材料在不同pH值（4、7.4和9）和储存时间（30天内）内的抗菌活性均保持稳定。在存在外部H?O?的情况下，由于产生了·OH自由基，具有高过氧化物酶（POD）活性的Fe?O?@PDA-Ag-CA?R?纳米材料表现出更强的杀菌效果。细菌的死亡是由于细胞结构受到破坏所致。Fe?O?@PDA-Ag-CA?R?纳米材料的杀菌浓度达到常规值的6倍，但对其它生物体无毒。我们制备的Fe?O?@PDA-Ag-CA?R?纳米复合材料具有强杀菌能力、广谱抗菌性、良好的可回收性、高稳定性以及优异的生物相容性，为开发高效抗菌剂提供了有前景的策略。