绿色羧基化纤维素纳米晶体 - 银纳米复合材料：抗李斯特菌的生物防控新利器

近日，一项发表于《International Journal of Biological Macromolecules》的研究提出了一种利用绿色羧基化纤维素纳米晶体（CCNs）合成银纳米复合材料（CCN-Ag）的新方法，为抗李斯特菌生物防控提供了新思路。

李斯特菌：食品安全与公共健康的潜在威胁

李斯特菌是一种革兰氏阳性致病菌，能够在有氧和无氧环境下生存，并且对不利环境条件具有很强的耐受性，如高低温变化。这种细菌在食品加工工厂中尤为常见，由于卫生条件不达标，容易形成难以控制的污染源。李斯特菌可污染多种食品，包括生鲜和冷冻鱼类、香肠、未经巴氏消毒的乳制品、蔬菜和水果等。感染李斯特菌会导致一种发病率低但死亡率高的疾病——李斯特菌病，尤其对孕妇、新生儿、儿童和老年人等免疫系统较弱的人群具有严重威胁。李斯特菌的致病机制复杂，主要包括编码宿主细胞入侵和生存所需蛋白的李斯特菌致病岛1（LIPI-1）等多种因素，其还能产生溶血素O等毒素，从而逃避吞噬体并促进细胞内生长。此外，李斯特菌携带的移动遗传元件可携带毒力和抗生素抗性基因，增强了其适应性和致病性。

纳米技术：抗击耐药菌的新兴力量

随着微生物对消毒剂和抗生素耐药性的不断增强，全球健康面临重大挑战。纳米技术在抗菌领域展现出巨大潜力。纳米颗粒因其高比表面积而具有较高的反应活性，尤其是金属和金属氧化物纳米颗粒，如银（Ag）纳米颗粒，因其成本效益高，在抑制与食品接触表面微生物生长方面表现出色。银离子在聚合物基质中的迁移能力有限，只有2-5%的银纳米填料能够渗透到食品产品中。同时，银纳米颗粒凭借其显著的表面容量，能够有效抑制生物膜元素的积累，且对环境影响较小。研究表明，银纳米颗粒对多种耐药细菌具有强大的抗菌效果，还可延长食品的保质期、提高食品质量和安全性，为食品生物包装提供抗菌功能。

CCN-Ag纳米复合材料：绿色合成与抗菌性能

绿色合成工艺

该研究开发了一种简便且环保的声化学共沉淀法，利用农业废弃物棕榈鞘纤维制备CCN-Ag纳米复合材料。与传统的酸水解法相比，采用过硫酸铵作为强氧化剂，不仅避免了额外的步骤来去除植物中的非纤维素成分（如木质素、蜡质或半纤维素），还能够生成更均匀的CCNs。这种一步法工艺适用于多种纤维素纤维，具有较高的环境友好性和可持续性。

抗菌活性测试

通过琼脂扩散法和肉汤微量稀释法评估了CCN-Ag纳米复合材料对四种李斯特菌株（ATCC 19155、ATCC BAA-751、ATCC 7644和ATCC 7646）的抗菌活性。结果显示，CCN-Ag对所有测试菌株均表现出显著的抗菌效果，抑制区域直径范围为16-19毫米。CCN-Ag悬浮液的浓度在0.25-1ug/mL之间时，能够完全抑制李斯特菌的生长。进一步的PCR分析揭示了所有测试菌株中均存在多种毒力基因，包括actA、inlA、inlB、plcA、iap和hlyA。值得注意的是，CCN-Ag处理显著下调了这些毒力基因的表达，表明其可能减少菌株的致病性，从而在生物防控方面具有潜在应用价值。

CCN-Ag 纳米复合材料的表征

研究通过紫外-可见光谱、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和能量色散X射线光谱（EDS）等技术对制备的CCN-Ag进行了表征。结果表明，CCN-Ag纳米复合材料成功合成，并且具有独特的光学和物理化学特性。TEM图像显示，CCNs呈现一致的杆状结构，宽度在2.61-10.85纳米之间，而CCN-Ag则显示出被半球形银纳米颗粒包围的明显纳米杆状结构，银纳米颗粒的直径范围为7.32-20.55纳米。EDS分析表明，银、碳和氧在聚合物基质中均匀分布，证实了银纳米颗粒与CCNs的良好结合。紫外-可见光谱分析显示，CCN-Ag在410纳米处出现了独特的吸收带，这是银纳米颗粒表面等离子共振的特征。X射线衍射（XRD）和FTIR光谱进一步证实了CCN-Ag纳米复合材料的晶体结构和官能团变化。

结论与展望

本研究表明，CCN-Ag纳米复合材料在控制食源性李斯特菌方面具有巨大潜力。通过简单、环保的声化学共沉淀法制备的CCN-Ag纳米复合材料，不仅对多种李斯特菌株表现出强大的抗菌活性，还能显著下调其毒力基因表达，有望成为食品安全干预的新策略，降低食品中李斯特菌污染的风险。未来的研究可以进一步探索CCN-Ag纳米复合材料在食品包装、保鲜以及其他生物医学领域的应用前景，为保障食品安全和公共健康提供更多的技术支持。

参考文献：1、Al-Shemy, Mona T et al. “Biocontrol of virulent Listeria monocytogenes using green carboxylated cellulose nanocrystals-silver nano-biohybrids.” International journal of biological macromolecules vol. 290 (2025): 139012. doi:10.1016/j.ijbiomac.2024.139012