由香薷提取的银纳米粒子对生物膜的抑制作用

《BMC Complementary Medicine and Therapies》：Biofilm inhibition by silver nanoparticles produced from Stachys spectabilis

　　

摘要

背景

绿色合成银纳米粒子（AgNPs）已成为开发新型抗菌材料的环保方法。尽管已有研究探讨了多种荆芥属植物的药理特性，但尚未对从荆芥中合成的AgNPs的抗菌及抗生物膜活性进行评估。因此，本研究旨在探究源自荆芥的AgNPs对临床常见的形成生物膜的细菌病原体的抗菌及抗生物膜作用。

方法

通过水相绿色合成法制备AgNPs，并运用标准分析技术对其性质进行表征。通过液体微稀释法测定其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌和肺炎克雷伯菌的最低抑菌浓度。抗生物膜活性则通过96孔微板中的结晶紫试验来量化。

结果

纸片扩散试验仅在大肠杆菌和铜绿假单胞菌中显示出可测量的抑菌圈，直径约为6毫米，这与纸片直径相近，表明纳米粒子在琼脂中的扩散能力有限。而最低抑菌浓度和最小杀菌浓度分析则显示出了明显的浓度依赖性抗菌效应：金黄色葡萄球菌的敏感度最高，其最低抑菌浓度为1024微克/毫升，其余菌株的最低抑菌浓度则为2048微克/毫升。较高的最小杀菌浓度值进一步证实了从抑菌到杀菌的临界点。此外，AgNPs还表现出较强的抗生物膜活性，可使铜绿假单胞菌的生物量减少59.7%，大肠杆菌减少57.0%，金黄色葡萄球菌减少54.9%，肺炎克雷伯菌减少40.1%。总体而言，这些结果表明，尽管AgNPs在固体介质中的扩散能力有限，但在液体介质中仍具有浓度依赖性的抗菌和抗生物膜活性。

结论

尽管在固体介质中扩散能力有限，但所合成的银纳米粒子仍展现出显著的抗菌和抗生物膜效果。虽然纸片扩散试验产生的抑菌圈较小，但最低抑菌浓度和最小杀菌浓度分析却显示出了浓度依赖性的抑菌和杀菌效应，其中金黄色葡萄球菌的敏感度最高。此外，所有测试菌株的生物膜生物量均出现显著下降，这说明AgNPs不仅能抑制浮游细菌的生长，还能有效破坏已形成的生物膜。这些发现表明，AgNPs作为替代性抗菌剂具有巨大潜力，尤其适用于需要同时控制浮游细菌和生物膜相关细菌的应用场景。据我们所知，这是首项展示源自荆芥的AgNPs的抗菌及抗生物膜活性的研究，凸显了它们作为可持续抗菌剂在控制生物膜相关细菌感染方面的应用前景。