研究人员针对商用抗生素普遍存在的细菌耐药性问题及生物膜形成阻碍药物递送的挑战，采用金盏花（Calendula officinalis）花提取物绿色合成了氧化锌（ZnO）纳米颗粒，并将其包封于生物相容性聚合物聚乙二醇（PEG）中，得到PEG-ZnO-CO体系。研究首先对花提取物进行了植物化学分析与气相色谱-质谱（GC-MS）分析以明确其组分。随后通过紫外-可见分光光度法、动态光散射（DLS）、zeta电位、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）及能量色散X射线光谱（EDX）等技术对纳米颗粒进行理化表征。生物相容性通过MTT法、溶血实验及斑马鱼胚胎研究分别进行体外与体内评估。抗生物膜活性则针对金黄色葡萄球菌（S. aureus）与假单胞菌属（Pseudomonas sp.）进行评价。结果显示，该纳米颗粒流体力学直径为130 nm，TEM测得ZnO核心粒径为6.7 nm，呈球形形貌，zeta电位为-10.47 mV，表现出中等稳定性，带隙为2.29 eV，具备优异半导体特性。经100 μg/mL PEG-ZnO-CO处理后，S. aureus生物膜质量由对照组的0.65±0.05 mg降至0.58±0.03 mg；Pseudomonas sp.生物膜质量由0.68±0.05 mg降至0.58±0.045 mg。该纳米颗粒在50 μg/mL剂量内表现出良好生物相容性，并具有中度抗生物膜抑制能力，未来需进一步拓展其对其他微生物菌株的抗菌活性研究。
该研究发表于《Next Nanotechnology》。当前生物医学领域广泛采用纳米结构技术，其中金属氧化物纳米颗粒因高比表面积、可调带隙及优异半导体特性备受关注。氧化锌（ZnO）纳米颗粒凭借独特光学与光催化性能，在生物传感、抗癌及淀粉样蛋白降解等领域展现出应用潜力。然而，高浓度ZnO存在潜在毒性，且细菌对商用抗生素耐药性增强及医疗设备表面生物膜形成引发的院内感染已成为全球公共卫生难题。为此，研究人员基于绿色化学理念，利用金盏花（Calendula officinalis）花提取物的还原与稳定作用合成ZnO纳米颗粒，并通过聚乙二醇（PEG）包封以提升其生物相容性与稳定性，旨在开发兼具安全性与抗生物膜活性的新型纳米材料。
研究人员主要采用的关键技术方法包括：以金盏花干花粉末制备水提物，通过沉淀法制备ZnO纳米颗粒并经PEG超声包封；利用植物化学定性分析与气相色谱-质谱（GC-MS）解析提取物活性成分；采用紫外-可见光谱、动态光散射（DLS）、zeta电位、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）及能量色散X射线光谱（EDAX）进行理化表征；通过MTT法、溶血实验及斑马鱼胚胎模型分别评估体外与体内生物相容性；采用结晶紫染色法定量分析对金黄色葡萄球菌（S. aureus）与假单胞菌属（Pseudomonas sp.）的生物膜抑制活性。
研究结果如下：
- 1.
金盏花花提取物组分分析
植物化学分析证实提取物含有皂苷、单宁、碳水化合物、黄酮类（碱法检测）、糖苷、还原糖及香豆素，未检出萜类、甾体、醌类、蛋白质、生物碱及多糖。GC-MS分析鉴定出5种主要成分，其中丰度最高（26.20%）的为金刚烷-1-(3,3-二氯丙炔-1-基)，表明多酚类物质可作为纳米颗粒合成的还原剂与封端剂。
- 2.
PEG-ZnO-CO纳米颗粒表征
紫外-可见光谱在353 nm处出现特征肩峰，计算所得ZnO核心粒径为4.18 nm；TEM实测粒径为6.63±0.55 nm；PEG包封后DLS显示流体力学直径增至130 nm，SEM观测到粒径为297±37 nm，证实PEG成功包封。zeta电位为-10.47 mV，表明在水相中具有中等稳定性。XRD图谱与六方纤锌矿结构（JCPDS 36–1451）匹配，显示高结晶度。Tauc plot计算得带隙为2.26 eV，符合半导体特性。FTIR光谱中527 cm-1与411 cm-1处的吸收峰对应Zn-O伸缩振动，3395 cm-1与2877 cm-1处的强峰为-OH振动与伸缩峰。EDAX谱图证实了Zn与O元素的存在，无其他杂质元素。
- 3.
生物相容性评估
MTT实验显示，经320 μg/mL PEG-ZnO-CO处理24小时后，3T3-L1成纤维细胞存活率仍高于93%，细胞形态正常。溶血实验中，50 μg/mL剂量下的溶血率仅为2.12%，低于5%的安全阈值。斑马鱼胚胎暴露于10、25及50 μg/mL剂量下，未见发育异常或死亡，仅25 μg/mL组孵化略有延迟，整体证实该纳米颗粒在50 μg/mL剂量内具有良好的体外与体内生物相容性。
- 4.
抗生物膜活性
针对S. aureus与Pseudomonas sp.的生物膜抑制实验显示，随着PEG-ZnO-CO浓度升高，生物膜质量呈剂量依赖性下降。100 μg/mL处理组中，S. aureus生物膜质量由对照组的0.65±0.05 mg降至0.55±0.04 mg；Pseudomonas sp.生物膜质量由0.68±0.05 mg降至0.58±0.045 mg，虽未完全清除生物膜，但表现出稳定的中度抑制能力。
讨论与结论部分指出，本研究成功利用金盏花花提取物绿色合成了PEG包封ZnO纳米颗粒。提取物中的黄酮类、酚类等活性物质同时发挥了还原与稳定作用，PEG包封通过空间位阻与氢键进一步提升了胶体稳定性。该纳米颗粒具有高结晶度、适中粒径及良好生物相容性，其抗生物膜活性源于植物化学成分与细菌表面受体的配体复合物形成，可应用于医疗设备表面消毒。研究遵循绿色化学原则，工艺简便、成本低廉且环境友好，为开发可持续纳米生物技术提供了实验依据。
