大肠杆菌结合酶合成硫化镉纳米颗粒

微生物和植物在纳米颗粒合成中的应用为环保型纳米颗粒的合成开辟了新途径。利用细菌、酵母、藻类和植物成功合成了金、银、镉、铂、锌、铜等多种纳米粒子。细菌合成的纳米颗粒可以是胞外的，也可以是胞内的。硫化镉（CdS）纳米颗粒或量子点广泛应用于太阳能电池、电池和各种电子设备。镉纳米晶体由于具有独特的荧光性质而被用作荧光团和生物标记剂。然而，由于合成过程繁琐和各种有毒化学物质的使用，使这些量子点在生物领域的应用受到了限制。

在该文章中，日本九州科学技术大学Aishwarya Shivashankarappa等人，利用生物合成技术，在细菌酶硫酸盐还原酶的影响下，使大肠杆菌合成CdS纳米颗粒。采用四种不同比例的氯化镉和硫化钠合成硫化镉纳米粒子，并对硫化镉纳米粒子的抗菌活性、溶血活性和细胞毒性进行了研究，为硫化镉纳米粒子在肿瘤治疗中的应用提供了依据。

氯化镉和硫化钠不同配比(a 1:1, b 2:1, c 3:1, d 4:1)合成的CdS纳米粒子的SEM图

实验过程

大肠杆菌的菌种(MTCC 10312)接种在3ml的培养基中，在培养箱（37℃ 160 rpm）中孵化24h 。再取2%转移到50ml的培养基并放入培养箱（37℃ 160 rpm）孵化24h。孵化完成后进行离心，取上清液用于纳米颗粒的合成。配制四种不同比例(1:1、2:1、3:1和4:1)的氯化镉(0.25 M)和硫化钠(0.25 M)分别在不同的试管中反应。在产生橙黄色硫化钠悬浮液后，加入等量的细菌上清液，充分混合。悬浮液在60℃水浴中保持10-20 min，直至试管底部形成蓬松的橙黄色沉积，这表明纳米颗粒的形成。悬浮液冷却后在室温下孵育12h，观察到在试管底部有橙黄色晶体的形成。洗涤CdS纳米颗粒，然后用无菌蒸馏水洗涤，45℃风干，6℃保存。之后对产物使用 SEM、EDX、FTIR、XRD等手段进行表征。后续结果表明，在氯化镉和硫化钠为4:1时，氯化镉与硫化钠的合成度最高，且CdS纳米颗粒对所有菌株的抑制率最高。

 a：CdS 纳米颗粒对 B16F10 细胞的抑制百分比；b：阳性对照 (5-ALA) 对 B16F10 细胞的细胞毒性；
c：CdS 纳米颗粒对 A431 细胞的抑制百分比；d：阳性对照（5-ALA）对 A431 细胞的细胞毒性。

在文章中，作者对关于CdS纳米颗粒对小鼠肌肉样皮肤黑素瘤(B16F10)和人表皮样癌(A431)细胞系的细胞毒性进行了测试，研究结果显示，0.2 mM浓度对B16F10的抑制率为75.71%，0.1 mM浓度对A431细胞系的抑制率为81.53%。与5-丙烯酸(5-ALA)抗癌药物相比，CdS纳米颗粒对癌细胞的杀伤作用更明显，在1 mM下 5-ALA对B16F10细胞和A431细胞的抑制率分别为31.95%、33.45%。以上结果表明，硫化镉纳米粒子相比于标准的抗癌药物有更好的细胞毒性。因此，硫化镉纳米颗粒可以与生物组分结合或覆盖，可用于药物靶向、荧光团和生物标记剂的领域。

总结语

在硫酸盐还原酶的作用下，作者利用大肠杆菌合成硫化镉纳米颗粒，并对硫化镉进行了抗菌性能以及细胞毒性的研究，其中对硫化镉的表征手段值得我们借鉴学习。文中关于使用四种不同比例的氯化镉和硫化钠合成硫化镉纳米粒子并且探究出比例的实验方法也值得我们在今后实验中进行参考。