《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》：Selenium nanoparticles stabilized with sodium laureth sulfate: synthesis, characterization, antibacterial activity, toxicity, and potential use in detergent formulations
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本研究成功合成并表征了十二烷基醚硫酸钠（SLES）-硒纳米颗粒（SeNPs）复合物，通过量子化学计算证实其Se-O-Na键能稳定体系（ΔE=-2400 kcal/mol），在pH 2-12及多种离子环境下保持稳定（ζ-势-43.6 mV）。该复合物对金黄色葡萄球菌抑制率达35 mm，显著提升洗涤剂去污力（94.7% vs 89.5%），同时降低表面张力（-22%），展现高效抗菌与环保特性，为开发多功能洗涤剂提供新方案。
安德烈·布利诺夫（Andrey Blinov）|扎法尔·雷赫曼（Zafar Rekhman）|阿列克谢·戈利克（Alexey Golik）|阿丽娜·阿斯克罗娃（Alina Askerova）|马克西姆·皮罗戈夫（Maxim Pirogov）|埃琳娜·卡斯塔尔诺娃（Elena Kastarnova）|弗拉基米尔·奥罗贝茨（Vladimir Orobets）|安德烈·纳格达利安（Andrey Nagdalian）|赛义德·马赫迪·贾法里（Seid Mahdi Jafari）
北高加索联邦大学纳米结构与材料物理与技术系，俄罗斯斯塔夫罗波尔市普希金街1号，邮编355017
摘要
目前市场上的洗涤剂缺乏能够同时具备清洁效果、抗菌性能和环保特性的单组分胶体系统。我们假设月桂基硫酸钠（SLES）可以与硒纳米颗粒（SeNPs）形成稳定的胶体复合物，从而开发出一种多功能添加剂。通过使用0.18 mol/L的H?SeO?、0.022 mol/L的SLES和1.6 mol/L的抗坏血酸，成功合成了新型的SLES-SeNPs（粒径15-40 nm）并对其性能进行了优化。量子化学建模证实了Se-O-Na键的稳定性（ΔE = -2400 kcal/mol），使得该复合物具有优异的胶体稳定性：ζ电位为-43.6 mV；在pH 2-12范围内以及洗涤剂离子Na?、Ba2?、Cl?的作用下仍保持稳定；而Fe3?、SO?2?和PO?3?则会根据Schulze-Hardy规则引发共沉淀现象。SLES-SeNPs对金黄色葡萄球菌（S. aureus）具有显著的抑制作用（浓度为0.018 mol/L时抑制效果明显），表现为细胞膜破裂和硒元素在细菌体内的积累；同时提高了洗涤剂的去污性能（94.7% vs 89.5%），降低了表面张力（22%），并在H?O?/乙醇联合处理下实现了表面完全无菌（存活菌数<1 cfu）。因此，SLES-SeNPs是一种极具前景的多功能添加剂，可在洗涤剂配方中有效提升清洁效果、增强抗菌活性，并在使用浓度下保持良好的环境安全性。这些结果为开发更高效、更可持续的清洁产品提供了理论支持。
引言
目前，基于含有生物活性金属纳米颗粒（MeNPs）的表面活性剂的洗涤剂研发受到了越来越多的科学关注。这是因为表面活性剂可以作为MeNPs的稳定剂，而MeNPs本身通常具有显著的抗菌特性[1]。这类产品兼具清洁和消毒功能。然而，关于基于表面活性剂与MeNPs复合物的洗涤剂的工业化生产和商业化信息非常有限[2]、[3]、[4]。值得注意的是，MeNPs除了具有抗菌效果外，还可能具有毒性[5]、[6]。因此，了解表面活性剂与MeNPs复合物对环境和人类健康的潜在影响至关重要。令人惊讶的是，在众多关于表面活性剂与MeNPs配方设计与表征的研究中，对其毒性和危险性评估的关注却很少[7]。这对于开发可持续的洗涤剂产品而言是一个关键问题。
在生物活性纳米颗粒中，硒纳米颗粒（SeNPs）因其较低的毒性以及抗氧化和氧化还原活性而受到特别关注[8]、[9]。最新研究表明，SeNPs具有显著的抗菌效果[10]、[11]、[12]、[13]。Ferro等人[14]和Tymoshok等人[15]发现，SeNPs对原核微生物具有选择性抗菌作用，而对真核微生物则安全无害。这一特性为设计低毒性的MeNPs表面活性剂配方带来了优势。不过，SeNPs的抗菌活性和毒性取决于其粒径和浓度：当粒径≤80 nm时，SeNPs才表现出抗菌效果[16]、[17]、[18]、[19]。为了合成所需粒径的SeNPs，选择合适的稳定剂并确定最佳合成参数以保障储存过程中的稳定性至关重要。
目前，多种阳离子、阴离子和非离子表面活性剂被广泛用于SeNPs的稳定。文献综述中提到了多种常用的稳定剂，包括十二烷基硫酸钠（SDS）、椰油酰胺丙基甜菜碱（CAPB）、聚氧乙烯山梨醇单油酸酯（Tween-80）、聚氧乙烯（23）月桂醚（Brij-58）和溴化鲸蜡基三甲基铵（CTAB）、聚山梨酯20[20]、[21]、[22]、[23]。然而，尚未有研究报道使用月桂基硫酸钠（SLES）稳定SeNPs的案例。最接近的类似物是月桂基硫酸钠（SLS，不含乙氧基团），但SLES具有更好的溶解性和更温和的副作用。此外，SLES因其高表面活性[24]、[25]以及对革兰氏阳性/阴性细菌的强抗菌作用[26]、[27]而具有重要的科学和实际应用价值。尽管SLES具有优异的稳定性和抗菌效果，但相关文献中关于SLES-SeNPs的研究却相对匮乏。因此，本研究的目的是合成并表征SLES-SeNPs，并评估其在洗涤剂配方中的潜在应用价值。这是首次报道SLES-SeNPs的合成结果，填补了该领域的研究空白。
材料与方法
本研究使用了分析级化学品和A级玻璃器皿。所用蒸馏水的电导率低于1 μS/cm。SeNPs的合成通过在水相中的化学还原反应完成，稳定剂采用月桂基硫酸钠（SLES，来自俄罗斯杰尔任斯克），含硒前体采用亚硒酸（INTRERCHEM，来自圣彼得堡），还原剂使用抗坏血酸（LenReaktiv，来自圣彼得堡）。
用月桂基硫酸钠稳定的SeNPs的建模与表征
实验的第一阶段对SLES分子及Se-SLES分子复合物进行了量子化学建模（见图2）。
图2显示，SLES分子的总能量为-1325.100 kcal/mol。Se与SLES分子之间的相互作用通过–O-Na键和SO??基团的–O键实现。SLES分子与Se-SLES分子复合物的总能量差超过2400 kcal/mol，表明该稳定过程具有能量优势。
结论
本研究成功合成了SLES-SeNPs，并对其进行了全面表征，证明了其作为创新洗涤剂添加剂的潜力。优化后的合成条件（0.18 mol/L H?SeO?、0.022 mol/L SLES、1.6 mol/L抗坏血酸）得到了粒径均匀（15-40 nm）且具有优异胶体稳定性的SLES-SeNPs（ζ电位为-43.6 mV）。这些颗粒在pH 2-12范围内保持稳定的流体力学半径（15-18 nm），并能耐受洗涤剂相关离子Na?、Ba2?、Cl?的影响；而Fe3?、SO?2?和PO?3?则会导致其发生共沉淀。
资助
本研究得到了俄罗斯科学基金会（Russian Science Foundation）的资助，项目编号为23-16-00120（链接：https://rscf.ru/project/23-16-00120/）。
CRediT作者贡献声明
赛义德·马赫迪·贾法里（Seid Mahdi Jafari）：负责撰写、审稿与编辑工作；进行形式分析。
扎法尔·雷赫曼（Zafar Rekhman）：负责撰写初稿、验证结果及实验研究。
安德烈·布利诺夫（Andrey Blinov）：负责撰写、审稿与编辑工作；撰写初稿、验证结果、项目监督、资源协调、方法设计、数据管理及概念构建。
阿丽娜·阿斯克罗娃（Alina Askerova）：负责撰写初稿、方法设计及实验研究。
阿列克谢·戈利克（Alexey Golik）：负责撰写初稿、数据可视化处理及结果验证。
埃琳娜·卡斯塔尔诺娃（Elena Kastarnova）：负责撰写初稿。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究的财务利益冲突或个人关系。
致谢
作者感谢阿纳斯塔西娅·布利诺娃（Anastasia Blinova）、阿列克谢·格沃兹登科（Alexey Gvozdenko）、阿丽娜·普拉索洛娃（Alina Prasolova）和克里斯蒂娜·斯利亚德涅娃（Kristina Slyadneva）在实验初期样品制备和常规分析方面提供的技术支持，这些工作属于他们的职责范围。
利益冲突
作者声明在本研究中不存在任何利益冲突。
