针对致病菌和耐药菌设计开发新型抗菌材料是当前研究热点。纳米酶兼具纳米材料和天然酶的特性，被认为是对抗耐药菌的“有效”。目前，化学合成纳米酶研究取得长足进展，但存在制备过程不清洁、技术路线复杂以及纳米粒子易团聚等问题，抗菌性能仍需提升。
在绿色可持续发展理念下，利用天然植物提取物替代有毒有害化学试剂构筑纳米材料备受关注。植物提取物中的活性成分可介导纳米粒子形成，还作为封端剂能有效控制纳米粒子的尺寸与形貌，在金属或金属氧化物纳米酶构筑方面具有显著优势。
兰州化学物理研究所资源化学与能源材料研究中心甘肃省黏土矿物重点实验室，基于独特的一维纳米棒晶和纳米孔道的“诱导”和“限域”效应，在绿色构筑基矿物复合纳米酶研究方面取得了新进展。
研究人员采用柠檬皮提取物介导的低温水热法，利用所含抗坏血酸与多酚类物质将Ag+还原为Ag0，并原位均匀锚定于纳米棒晶表面，构筑了银纳米粒子尺寸小于2 nm的Ag/复合纳米酶(Ag/APT)(图1)。该矿物复合纳米酶比AgNPs具有更大的比表面积和更多的活性位点。对多重耐药菌性耐(MRSA)和产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌(ESBLs-E.coli)均表现出优异的广谱抗菌活性。
图1.Ag/APT复合纳米酶的制备及表征
Ag/APT复合纳米酶在体外和体内实验中均具有良好的生物相容性。在大鼠MRSA感染伤口模型实验中，Ag/APT复合纳米酶有效消除了病原菌，减轻了伤口炎症，加速了伤口愈合。该研究工作以“Attapulgite-assisted in-situ anchoring of ultrasmall Ag nanoparticles for enhanced eradication of multidrug-resistant bacterial biofilms and accelerated wound healing”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces(2025, 17, 26310-26322)上。
图2.Ag/APT复合纳米酶促进小鼠MRSA感染伤口愈合
在此基础上，研究人员利用芍药根提取物介导制备了1.26 ± 0.3 nm银纳米粒子的AgNPs/APT复合纳米酶，将其与羧甲基壳聚糖(CMC)和κ-卡拉胶(KCG)复合，成功构建了多功能复合冷冻凝胶(CMC/KCG/AgNPs/APT)。该复合冷冻凝胶具有良好的机械强度、快速的液体吸收能力和良好的生物相容性。体内外实验表明，CMC/KCG/AgNPs/APT复合冷冻凝胶通过增强液体吸收和血小板激活实现快速止血，并对鲍曼不动杆菌在内的多种病原体表现出广谱抗菌活性，同时通过调节炎症反应加速组织修复。此外，该凝胶还展现出独特的免疫调节功能，可将促炎型的M1型巨噬细胞转化为促愈合的M2型，使CD163+细胞数量增加2.6倍，有效抑制炎症因子TNF-α的表达，并促进成纤维细胞迁移。在铜绿假单胞菌感染的全层皮肤缺损模型中，这种多模式协同作用在14天内将伤口愈合率显著提升至95.34% ± 2.9%(图3)。因此，通过将金属纳米粒子、黏土矿物与生物多糖进行协同整合，为解决感染伤口管理中抗菌效力、生物安全性及免疫调节平衡等问题提供了一种有效解决方案。该研究工作以“Green-nanoarchitectonics for sub-2 nm Ag nanoparticles on attapulgite enables biocryogel with synergistic and triple-functional wound therapy effect”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces(2025, 17, 61855-61871)上。
图3.CMC/KCG/AgNPs/APT促进小鼠感染伤口愈合
近期，研究人员采用油橄榄叶提取物作为绿色还原剂与稳定剂，成功构建了具有可见光响应性的CuO/(CuO/APT)复合纳米酶，将其掺入κ-卡拉胶(KC)/羧甲基壳聚糖(CC)基质中，获得了具有光催化抗菌功能的CuO/APT-KC/CC凝胶膜(图4)。利用CuO/APT复合纳米酶与生物聚合物链之间界面相互作用，实现了纳米酶的均匀分散。该凝胶薄膜具有良好的亲水性、适宜的力学性能和优异的保湿能力。同时，CuO/APT复合纳米酶赋予该凝胶敷料优异的耐药菌抑制效果，对MRSA的抑制率高达99.8%(图5)。在MRSA感染的全层皮肤缺损大鼠模型中，该复合薄膜能够有效清除细菌、调节炎症反应、促进胶原沉积与组织再生，加速伤口愈合，促进成纤维细胞迁移。
上述研究成功构筑了一种兼具高效光催化抗菌与主动促愈合功能的新型，为临床治疗耐药菌感染创面提供了材料支撑。该研究工作以“Nano-functionalized biopolymer films with green-synthesized CuO/Attapulgite for light-promoted antibacterial therapy and wound healing”为题发表在Small(2026, 0:e11910)上。
图4.CuO/APT-KC/CC凝胶膜敷料的制备和抗菌应用示意图
图5.CuO/APT-KC/CC凝胶膜的抗耐药菌活性和作用机理
上述工作得到了国家自然科学基金、甘肃省基础研究创新群体、甘肃省自然科学基金等项目的支持。
