bimetallic nanoparticle production using cannabis sativa and vitis vinifera waste extracts
利用工业大麻与葡萄废弃物提取物制备双金属纳米颗粒
期刊：rsc advances，2024，14:5309；doi：10.1039/d3ra07134k
一、摘要总结
本研究以葡萄藤、大麻提取残渣两类农林废弃物乙醇提取物为绿色还原/稳定剂，无化学有毒试剂参与，一步绿色合成金银双金属纳米颗粒（agau nps）。通过多类表征手段验证纳米颗粒形貌、尺寸、晶体结构与表面官能团；选取5株铜绿假单胞菌为受试致病菌，测定最小抑菌浓度mic、最小杀菌浓度mbc、生物膜抑制浓度mbic。结果表明两种植物提取物均可稳定制备金银合金纳米颗粒，大麻提取物合成颗粒尺寸更小、抗菌活性更强；两类纳米颗粒既能抑制浮游铜绿假单胞菌生长，又可显著阻断生物膜形成，相比纯银纳米颗粒细胞毒性更低。该工艺实现农林废弃物资源化，提供低成本、环境友好型抗菌纳米材料制备方案，可用于医院抗感染、医疗器械消毒等场景。
二、关键词
农林废弃物；绿色合成；金银双金属纳米颗粒；铜绿假单胞菌；生物膜抑制；抗菌活性；循环经济
三、研究目的
利用葡萄藤、大麻工业废弃提取物绿色制备agau合金纳米颗粒；优化金属前驱液与植物提取液配比，确定最优合成体系；系统表征两种来源纳米颗粒理化结构差异；定量评价纳米对浮游、生物膜型铜绿假单胞菌的抑制与杀灭效果；对比两类废弃物纳米材料抗菌性能优劣，开发可应用于医疗的天然抗菌制剂。
四、研究思路
收集休眠葡萄藤、大麻提取后废渣，40%乙醇常温浸提24h制植物还原提取液；设置多组硝酸银/四氯金酸金属前驱液配比，筛选最优反应体系；采用uv-vis、tem、aas、xrd、xps、ftir完成纳米颗粒全套理化表征；利用bioscreen高通量微孔仪测定80%生长抑制mic；平板涂布计数测定mbc；96孔板培养生物膜结合mtt法计算mbic；对比两类纳米颗粒尺寸、组分、抗菌参数差异，分析尺寸与表面官能团对抗菌活性的影响规律。
五、研究亮点
采用两种农业废弃原料实现纳米绿色合成，契合循环经济，降低纳米制备成本；证实大麻提取物制纳米粒径更小，抗菌、抑生物效果优于葡萄基纳米；体系为金银合金结构，兼具银强杀菌、低金细胞低毒双重优势；同时完成浮游菌、生物膜双层抗菌评价，对临床耐药铜绿假单胞菌抑制效果突出；整套合成工艺温和，无需高温高压，放大生产可行性高。
六、可延伸方向
优化提取工艺提升多酚、黄酮还原物含量，进一步缩小纳米粒径；改造纳米表面官能团，提升靶向医用粘附性能；开展细胞、动物体内毒性实验验证生物安全性；复合水凝胶、敷料做成抗菌医用耗材；拓展果树、中药材等其他农林废料用于双金属纳米合成。
七、测量的数据、对应图表及研究意义
本研究所有测试数据对应图1至图7、表1-3，分为五大类测定指标：
植物提取物合成纳米的紫外可见光吸收光谱数据，来自图2；意义：快速判定金银合金纳米成功生成，区分两种提取物制备颗粒的表面等离子体共振吸收峰差异。
tem粒径形貌与粒径分布统计数据，来自图3、图4；意义：直观对比葡萄基纳米尺寸跨度大、大麻基纳米以1–7nm小球为主的形貌差异，解释后者抗菌更强的尺寸机制。
xrd晶体衍射、xps表面元素、ftir官能团表征数据，来自图5、图6；意义：确认颗粒金银合金晶体结构，证明植物多酚、酚酸、糖类吸附于纳米表面，起到稳定与辅助抗菌作用。
aas金属含量定量数据，正文附表；意义：精准测定分散液实际金银浓度，区别于前驱液理论浓度，为抗菌实验提供真实给药剂量依据。
mic、mbc、mbic及生物膜代谢活性定量数据，来自表1、2、3、图7；意义：量化两类纳米对不同铜绿菌株抑菌、杀菌、抑膜能力，证实大麻基纳米整体抗菌活性更优，且仅需数倍mic浓度即可高效抑制生物膜。
八、研究结论
葡萄藤、大麻提取废弃物乙醇提取物富含酚类还原物质，可在温和条件下绿色合成金银合金双金属纳米颗粒；大麻提取物制备纳米平均尺寸更小，比表面积更大，对5株铜绿假单胞菌的浮游菌、生物膜抑制效果优于葡萄源纳米；两种agau纳米均兼具抑菌与杀菌作用，mbc/mic比值多数小于4，以杀菌作用为主；纳米表面吸附植物活性组分协同金银金属离子发挥抗菌效果，相较于纯银纳米生物相容性更好；利用农林废料绿色合成抗菌双金属纳米是可持续资源化路径，在医院耐药菌防控、医用抗菌材料领域具备应用潜力。
九、芬兰bioscreen仪器微生物生长曲线数据解读
采用高通量微孔板装置梯度添加不同浓度agau纳米分散液，恒温24h连续自动采集od600生长曲线；通过动态生长数据计算抑制80%菌体所需mic80数值，设置多生物学重复减少误差；批量同步完成多菌株、多纳米浓度平行筛选，大幅缩减摇瓶工作量；微孔生长抑制结果与平板mbc、生物膜mtt检测结果相互印证，可作为纳米抗菌活性快速高通初筛标准化手段。