基于Pseudomonas aeruginosa-C1M角质酶的绿色合成银纳米颗粒及其作为新型多功能生物催化剂的应用

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《BMC Biotechnology》：Green synthesis of silver nanoparticles using Keratinase from Pseudomonas aeruginosa-C1M, characterization and applications as novel multifunctional biocatalyst

【字体：大中小】 时间：2025年04月12日 来源：BMC Biotechnology 3.5

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　　本期推荐：研究人员针对传统化学合成银纳米颗粒(AgNPs)的高成本与环境污染问题，创新性地利用Pseudomonas aeruginosa-C1M角质酶实现AgNPs的绿色合成。通过UV-Vis、XRD、SEM等技术证实获得粒径~119 nm、具有面心立方结构的球形AgNPs，其对金黄色葡萄球菌(25 mm)和大肠杆菌(33 mm)展现显著抗菌活性，并能在NaBH₄和光催化条件下高效降解偶氮染料（甲基红/甲基橙等）。该研究为环境修复和抗菌治疗提供了双功能纳米材料解决方案。

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在环境污染与抗生素耐药性日益严峻的背景下，传统化学法合成纳米材料的高毒性、高能耗问题亟待解决。同时，工业染料污染和病原菌传播对生态系统和人类健康构成双重威胁，亟需开发兼具环境修复与抗菌功能的绿色纳米材料。巴基斯坦真纳大学的研究团队创新性地利用Pseudomonas aeruginosa-C1M菌株产生的角质酶，成功实现了银纳米颗粒(AgNPs)的生物合成，相关成果发表于《BMC Biotechnology》。

研究采用紫外可见光谱(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等表征技术，结合抗菌实验和染料降解实验。通过角质酶介导的银离子还原反应，在2 mM AgNO₃条件下经24小时孵育获得AgNPs，采用动态光散射(DLS)测定粒径分布，并通过琼脂扩散法评估抗菌活性。

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研究结果显示，反应体系颜色由透明变为深棕色，UV-Vis在450 nm处出现典型表面等离子共振峰，证实AgNPs形成。XRD分析显示(111)、(200)等晶面衍射峰，确认面心立方结构。SEM/TEM显示15-100 nm的球形颗粒，DLS测得平均粒径119.8 nm（PDI=0.210）。FTIR检测到3268 cm^-1处氨基振动峰，表明角质酶通过-NH₂和-SH基团稳定纳米颗粒。

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在应用方面，AgNPs对E. coli和S. aureus的抑菌圈分别达33 mm和25 mm，其抗菌机制涉及银离子释放和活性氧(ROS)产生。染料降解实验显示：在NaBH₄催化下，甲基红/甲基橙的465 nm特征峰消失；光催化3小时后，藏红O和甲基紫溶液完全脱色，电子转移机制起关键作用。

该研究首次证实Pseudomonas aeruginosa-C1M角质酶可同时作为还原剂和稳定剂制备AgNPs，突破了传统化学生产的局限性。所得纳米颗粒兼具高效抗菌和催化降解双重功能，为开发环境友好型纳米材料提供了新思路。未来研究需进一步阐明其分子作用机制，并探索工业化放大生产的可行性。这项工作为纳米生物技术在环境治理和医疗领域的应用开辟了创新路径。

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