一种利用精油纳米草本封装技术的抗菌织物

本研究概述了一种安全且环保的抗菌织物的制备方案，可用于设计实验服。该研究回答了抗菌织物开发领域的诸多关键问题。例如，经处理的织物中和病原体的效果如何？

抗菌织物开发中的关键挑战是在保持抗菌效果的同时，选择合适的生物活性化合物比例，并确保织物具有亲肤性。我们的抗菌织物可有效防护四种人类病原体，最高可达4个对数级的减少，即99.99%的有效性。此外，该织物在经历多达10次洗涤循环后，仍能保持高达90%的抗菌效果。与现有标准技术相比，该方法的主要优势在于提供了一种简化且贴近实际的评估方式，可准确评价抗菌织物的功效。

它更能代表实验室外套使用的典型场景，例如在短时间内必须处理的意外微生物溢出。该技术在防护服制造中的应用将降低生物安全实验室中的生物危害风险以及医疗环境中的医院感染。我们正在生物安全二级实验室中测试全长的抗菌实验服。

我们未来的研究问题将聚焦于长期连续使用中防止微生物污染的有效性。首先，通过将0.6克壳聚糖碎片溶解于50毫升1%乙酸中来配制壳聚糖溶液。在室温下搅拌过夜，以获得均匀的乳液。

加入0.5克Tween 80，在60°C下以1000 RPM搅拌两小时，得到均一溶液。将溶液冷却至室温后，在搅拌条件下逐滴或逐步加入0.75克生物活性化合物香芹酚或百里酚，持续搅拌20分钟。在室温搅拌条件下，向混合物中逐滴加入50毫升五钠三聚磷酸盐。

继续搅拌30分钟以获得均匀的乳液。纯化时，在4摄氏度下以10,000g离心乳液30分钟，倾去上清液并收集形成的纳米颗粒。

使用体积为所形成沉淀物两倍的水性Tween 80洗涤颗粒，以去除未结合或游离的生物活性化合物。随后用去离子水洗涤颗粒两次，以除去杂质。通过将沉淀物重悬于30毫升去离子水中，重新配制纳米颗粒。

取一块经纳米颗粒处理的织物，剪成50毫米×25毫米的样品。将新鲜纯化平板上的微生物培养物接种至胰蛋白胨大豆肉汤中，在35°C下以中等转速振荡培养过夜。将过夜培养物稀释至每毫升1.5亿CFU，或相当于0.5麦氏标准浊度。

使用四毫米的无菌接种环接种稀释后的培养物时，先取一环富集培养液，然后在 Mueller-Hinton 琼脂（MHA 琼脂）平板表面划五条平行线，每条长六厘米，相互间隔一厘米。用无菌刮刀轻轻按压织物样品，使其覆盖在这五条划线上，位于中央位置，并与所有五条划线充分接触。于 35 °C 培养 24 小时。

对于抗菌效果的定性评估，观察培养后的平板上，在织物边缘之外沿划线区域是否存在生长中断现象。使用屏幕上显示的公式，计算织物样品两侧沿划线方向的抑菌圈平均宽度 W。平行划线法的结果在此图中展示。

未经处理的织物和百里香酚纳米颗粒涂层织物对金黄色葡萄球菌（S. aureus）的作用，以及未经处理的织物和百里香酚纳米颗粒涂层织物对白色念珠菌（C. albicans）的作用如图所示。这些结果表明，经处理的织物样品显示出明显的抑菌圈。选取经纳米颗粒处理的织物，并将其裁剪成 50 毫米 × 50 毫米的方形样品。

通过将纯度平板上的分离菌落接种至无菌胰蛋白酶大豆肉汤中，制备目标微生物的过夜培养物。在35摄氏度下孵育18至24小时。将过夜培养物稀释至每毫升1.5亿CFU，或调整至相当于0.5麦氏标准浊度。

接下来，为确定用于加标的培养物体积，将一系列稀释后的液体培养物加入到织物样品上，选择合适的体积，使织物样品能够完全吸收液体，无残留或游离液体。将每种培养物的选定体积加标至置于无菌培养皿中的织物样品上。同样，针对每项相应实验，使用相同类型的未处理织物样品进行阴性对照实验。

为了通过活菌平板计数法回收微生物，将接种后的样品在培养皿内于室温下空气干燥，达到待测所需的接触时间。随后将样品无菌转移至不同的无菌离心管中，并拧紧管盖。加入Letheen肉汤或任何适用的中和缓冲液，制成1:100的稀释液。

关闭离心管后，以中等速度涡旋震荡一分钟。用无菌 PBS 对悬浮液进行连续稀释，随后进行 1 比 10 的系列稀释，直至未处理组的菌落数量过低而无法计数。将稀释后的样品接种至合适的培养基平板上，该培养基应能支持微生物生长，或选择可优化生长并提供良好对比度以确保菌落计数准确的任何培养基。

将细菌培养皿在35摄氏度下孵育两天，将真菌培养皿在室温下孵育五天。使用菌落计数器或成像软件直接计数可存活的菌落形成单位。根据屏幕上显示的公式，计算抗菌织物引起的微生物对数减少值 R。

其中，A 为未经处理的织物上回收的菌落形成单位数的对数值，B 为经处理织物的相应值。此处展示了在血琼脂上针对金黄色葡萄球菌（S-aureus）、在紫色乳糖琼脂上针对大肠杆菌（E.coli）、在十六烷基三甲基溴化铵琼脂上针对铜绿假单胞菌（P-aeruginosa）、在沙氏葡萄糖琼脂上针对白色念珠菌（C-albicans）测试时，经百里香酚包封的壳聚糖纳米颗粒涂层抗菌织物的对数减少结果。将病原体接种于未经处理和经处理的织物小样上作用 30 分钟，中和后通过稀释涂布法回收菌体。

稀释倍数显示了处理组与未处理组之间的比例关系。此处展示了两种生物活性化合物浸渍的抗菌织物与一种真菌接触后，对三种细菌的对数减少量。经洗涤循环后，百里香酚和香芹酚涂层织物的抗菌效果均有所减弱。