前言最近，人们对银（Ag）纳米材料越来越感兴趣，因为它们有望成为抗微生物和生物杀菌剂。
Ag纳米材料展现出强大的生物杀菌效果，能够对抗多种细菌和真菌，因此在伤口敷料、骨科植入物、食品保鲜、防护服装和化妆品等领域应用广泛。
在制备Ag纳米颗粒时，有许多不同的方法，而绿色合成策略因其避免了使用与环境毒性相关的化学试剂而备受关注。
使用植物提取物进行绿色合成已成为一种快速、无毒的方法，可以制备环境友好型的Ag纳米颗粒。
肉桂酸是一种天然存在于植物中的芳香羧酸，其化学式为C6H5CH = CHCOOH。肉桂酸具有低毒性和广泛的生物活性，其中其酯类衍生物表现出抗微生物和抗癌效果。
同时，肉桂酸也是一种重要的化学中间体，其酯类被用作香料和药品，其衍生物则具有抗氧化剂的特性。
为了提高银纳米材料的抗微生物活性并降低其毒性，我们开始尝试使用肉桂酸合成银纳米颗粒。
预计通过将肉桂酸与银纳米材料结合，可以获得更高效的抗微生物剂。在这项研究中，我们使用了来自草药植物肉桂的主要活性成分肉桂酸，用于制备具有潜在抗微生物应用的新型银纳米颗粒。
材料和方法1.CA-AgNPs的制备
在这个实验中，使用肉桂酸制备银纳米颗粒涉及几个步骤。先称取0.0282克纯肉桂酸放入50毫升圆底烧瓶中，加入适量的纯水。
然后将混合物置于50摄氏度水浴中进行超声处理15分钟，使肉桂酸完全溶解。将溶解的溶液转移到50毫升容量瓶中，并用纯水稀释至刻度线，得到3.8毫摩尔的肉桂酸水溶液。
接下来，通过将0.1克固体硝酸银溶解于10毫升纯水并在超声辅助下制备1%的硝酸银溶液。将准备好的40毫升肉桂酸溶液置于一个容器中，通过加入适量的浓氨水来调整溶液的pH值至9.0。
缓慢地加入1.5毫升1%的硝酸银溶液到肉桂酸溶液中。将最终混合溶液转移到一个容量为50毫升的氟碳橡胶衬里热压釜中，在140摄氏度的烘箱中保持4小时进行反应。
反应结束后，收集得到的产物用于进一步使用紫外-可见（UV）、傅里叶变换红外（FTIR）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）等技术进行表征。
为了进行比较，还使用硼氢化钠（NaBH4）还原法制备了银纳米颗粒[Citation25]，可以认为这是未经功能化的银纳米颗粒。
在这种方法中，将1.0毫摩尔的硝酸银逐渐加入30毫升2.0毫摩尔的硼氢化钠溶液（冰浴冷却）中，搅拌条件下3分钟内完成。
对合成纳米颗粒进行了多种表征。使用UV-5500紫外-可见（UV）分光光度计测量了UV光谱。使用IR Affinity-1傅里叶变换红外（FTIR）吸收光谱仪进行FTIR光谱测试，使用KBr制片法。
使用透射电子显微镜（TEM）观察了纳米颗粒的形貌。使用原子力显微镜（AFM）进一步表征了纳米颗粒的尺寸。
使用Philip's XPS衍射仪确定了X射线光电子能谱（XPS）光谱。通过热重分析（TGA）在热重分析仪上对样品进行了测试。
2.抗菌测试
在接下来的实验中，使用了两种常见的病原微生物，大肠杆菌（E. coli）和白色念珠菌（C. albicans）。该实验旨在评估肉桂酸修饰银纳米颗粒（CA-AgNPs）,对这些微生物的抑制效果。
将含有1×106 CFU/mL的稀释细菌溶液的300 μL涂布在琼脂培养基平板上。然后，将20 μL CA-AgNPs溶液和包括青霉素溶液、肉桂酸溶液、硝酸银溶液以及通过NaBH4还原制备的AgNPs在内的各种对照样品滴在滤纸上，并在空气中干燥。
将带有样品的滤纸放置在琼脂培养基平板上。培养皿在37℃的条件下培养E. coli，在28℃的条件下培养C. albicans，持续培养24小时。使用数码相机记录滤纸周围细菌生长的抑制效果。
为了确定CA-AgNPs对E. coli和C. albicans的最低抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC），采用了双倍稀释法。
制备含有188.4 μg/mL银胶体溶液，然后用营养液逐渐稀释到最终浓度0.74 μg/mL。接下来，将100 μL稀释后的溶液转移到96孔微量板中。
此外，将含有1×106 CFU/mL新鲜细菌悬浮液的100 μL加入每个孔中。微量板在37℃的条件下培养E. coli，在28℃的条件下培养C. albicans，持续培养24小时。
培养结束后，取出10 μL悬浮液，并重新接种到琼脂平板上，再次培养24小时，以观察细菌的生长情况。
结果和讨论1.CA-AgNP的表征
下图显示了CA-AgNPs溶液（a）和纯肉桂酸溶液（b）的UV吸收光谱。图中的插图是CA-AgNPs胶体溶液的照片。它是一种均匀的溶液，呈现出黄绿色。
在图中的UV光谱中，有一个在452 nm处达到峰值的强吸收带，而纯肉桂酸溶液在该范围内没有出现吸收带。
这可以归因于形成的AgNPs的表面等离子体共振（SPR）。研究表明，AgNPs的SPR随其大小和浓度而异[Citation26]。
此外，单一的表面等离子体共振带表明合成的Ag纳米材料主要是球形的，而不是形成聚集体，符合米氏理论的预期。
下图显示了CA-AgNPs（线a）和纯肉桂酸（线b）的傅里叶变换红外光谱（FTIR）光谱。在纯肉桂酸的FTIR光谱（线b）中，3445 cm^-1处的宽吸收峰是由于羧基羟基的伸缩振动和氢键效应。
大于3000 cm^-1（3065和3026 cm^-1）和小于3000 cm^-1（2829 cm^-1）处的吸收峰分别归因于肉桂酸的不饱和C-H振动和饱和C-H振动。
1680 cm^-1处的强吸收峰是羧基的伸缩振动，而1626 cm^-1、1574 cm^-1和1558 cm^-1处的吸收峰归因于芳香环的C = C键伸缩振动。
在CA-AgNPs的FTIR光谱中，对应于羧基的吸收峰位移到3523 cm^-1，并伴随着吸收强度的增加。此外，对应于羧基的吸收峰位移到1649 cm^-1。
这些结果表明，肉桂酸的羧基存在于AgNPs表面，并且与表面Ag原子有着强烈的相互作用。
图(a)展示了实验所得产物的典型透射电子显微镜（TEM）图像。可以清楚地看到，绝大部分产物是球形的Ag纳米颗粒。
这些Ag纳米颗粒的尺寸在45到55纳米之间变化。从观察到的Ag纳米颗粒中，平均直径为52.8 ± 8.0纳米。
通过原子力显微镜（AFM）成像进一步验证了Ag纳米颗粒的形状和大小，如图(b)所示。通过AFM测量，发现Ag纳米颗粒的平均尺寸为53.4纳米。这个结果与TEM测量得到的结果非常接近。
下图显示了CA-AgNPs的X射线光电子能谱（XPS）。XPS中结合能367和373 eV处的两个峰值归因于Ag 3d5/2和银 3d5/2，结果表明， Ag在AgNPs表面以金属零价氧化态存在。
下图显示了CA-AgNPs的差示扫描量热曲线（DSC曲线）。从图中可以看出，在157.51°C处，CA-AgNPs的质量有所减少，并且有三个质量损失阶段。
第一个质量损失阶段发生在127.51–257.51°C之间，可以归因于脱水过程，即在这个温度范围内，样品中的水分逐渐失去。
第二个质量损失阶段发生在257.51–462.51°C之间，是由于肉桂酸在Ag纳米颗粒表面的热解过程[Citation31]。在这个温度范围内，肉桂酸分子逐渐分解，产生气体和其他挥发性产物。
第三个质量损失阶段发生在462.51°C之后，可以认为是由于Ag纳米颗粒中的银开始蒸发。最后剩下的灼烧灰占总质量的64%。
这些结果进一步确认了所得到的纳米材料，是肉桂酸功能化的Ag纳米颗粒，其中肉桂酸包裹在Ag纳米颗粒的表面上。
2.CA-AgNPs的抗菌活性
下图展示了CA-AgNPs对大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌效果。为了进行对比测试，还使用了肉桂酸溶液、硝酸银溶液、青霉素溶液和通过NaBH4还原法制备的AgNPs。
青霉素是一种常用的抗生素，广泛用作阳性对照组来评估抗微生物能力[Citation32，Citation33]。结果显示，CA-AgNPs对大肠杆菌和白色念珠菌表现出高效的抗菌活性。
特别是对于白色念珠菌而言，CA-AgNPs的抑菌效果甚至超过了青霉素。同时，肉桂酸溶液和硝酸银溶液也具有一定的抗菌活性。
硝酸银溶液的抗菌活性源自其中的银，这一点在最近的研究中得到了验证。肉桂酸及其衍生物（如酯类、酰胺、醛和醇）已被证明对某些细菌和真菌产生显著的生长抑制作用。
然而，由于肉桂酸在水中的溶解度较低，其作为抗菌剂的利用仍然不是最佳选择。与图中所示的CA-AgNPs相比，通过NaBH4还原法制备的AgNPs的抗菌活性较差。
在下表中列出了测得的CA-AgNPs,对大肠杆菌和白色念珠菌的最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MBC）。
从表中可以看出，CA-AgNPs的MIC和MBC都低于通过NaBH4还原法制备的AgNPs。根据MIC和MBC值，可以得知CA-AgNPs的抗菌效果非常接近青霉素。
特别是对于白色念珠菌而言，合成的AgNPs的MIC甚至低于青霉素的MIC。白色念珠菌作为真菌病原体，其细胞壁结构复杂，由外层的蛋白质糖基化的曼糖残基和内层的β-葡聚糖和壳聚糖组成。
值得注意的是，CA-AgNPs对大肠杆菌和白色念珠菌的MIC和MBC，都低于最近研究中生物合成AgNPs的浓度。
下图对CA-AgNPs的可能抗菌机制进行了简单的解释。对于CA-AgNPs对白色念珠菌的抗菌作用，它主要通过银纳米颗粒表面,与周围环境中的氧气发生氧化反应，从而持续释放Ag离子。
这些释放的Ag离子,能够与白色念珠菌外层和内层的蛋白质和葡聚糖相互作用，破坏细菌和真菌细胞壁的结构，导致细胞内重要成分的丧失，从而达到抗菌效果。
此外，包裹在Ag纳米颗粒表面的肉桂酸分子,有助于它们附着在细菌和真菌细胞的表面。虽然肉桂酸本身对细菌的抗菌作用较弱（本研究中的MIC值大于38 mM），并且对真菌的抗菌活性也较弱。
但与Ag组分之间可能存在协同作用，导致了CA-AgNPs在本研究中表现出优越的抗菌活性。对于CA-AgNPs的详细抗菌机制,和进一步的应用仍在进一步研究中。
结论在这项研究中，我们采用了植物中的活性成分——肉桂酸作为还原剂和稳定剂，成功合成了CA-AgNPs。
为了对这些合成的CA-AgNPs进行进一步的了解，我们使用了多种分析方法，包括紫外-可见吸收光谱（UV）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）进行了详细的表征。
研究结果显示，合成的CA-AgNPs由肉桂酸包裹着，其平均粒径为52.8纳米。通过抗菌测试，我们发现，CA-AgNPs对大肠杆菌和白色念珠菌，都有显著的抑制作用。这表明制备的CA-AgNPs可能成为高效的抗菌剂。
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