Introduction
碳点（CDs）是具有优异光学性能、低毒性和良好生物相容性的荧光碳基纳米材料，广泛应用于荧光标记、生物成像、药物输送和纳米探针等领域。近年来，以天然生物质材料为碳源合成多功能荧光碳点成为研究热点，可将低价值生物质转化为高价值纳米材料，具有种类多样、成本低、安全性高的特点。随着中医药行业的发展，中药材加工规模增加，但传统中药因粒径大、溶解度低，药效受限。将中药制备成碳点，研究其性能和生物活性，可拓展中药应用新方向。
玉米须是一种药食同源中药，富含黄酮、皂苷、生物碱、氨基酸和多糖等生物活性成分，具有免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、降血压和抗菌活性。近年来，药食同源中药的CDs合成及其生物医学应用成为纳米材料研究的热点。这些CDs保留了药材的药理活性，并通过水热法等合成方法表现出优异的光学性能和生物相容性。与其他生物质前体相比，中药CDs含有多种活性成分，合成过程中无需额外表面钝化或掺杂，增强了荧光性能和抗菌活性。
遵义医科大学尹田鹏教授团队以玉米须为原料，制备了无生物毒性、粒径小、荧光性能好、稳定性强的碳点，并探索其在抗菌领域的潜在应用，为玉米须的综合利用提供了理论依据。
Results and Discussion
玉米须碳点的制备及其性能研究
采用水热法合成了玉米须碳点（CS-CDs），并对其形貌和结构特性进行了表征。高分辨透射电镜结果显示，CS-CDs为平均粒径18 nm的球形纳米颗粒（图1）。光学表征显示其具有激发依赖性荧光，最佳激发和发射波长分别为425 nm和526 nm（图2）。X射线光电子能谱(图3）和红外光谱（图4）分析表明，CS-CDs的氧、氮、碳元素自掺杂率分别为13.17%、14.57%和64.54%，且表面富含羟基、羧基、酰胺基和氨基等官能团，赋予其良好的水分散性和稳定的荧光性质。
图1（A）CS-CDs的HRTEM结果；（B）CS-CDs的粒径分布直方图；（C）CS-CDs的XRD图谱
图2 CS-CDs的激光图谱、发射光谱（A）和紫外吸收可见光谱图（B）
图3 CS-CDs的XPS全谱图（A）和C1s（B）、N1s（C）、O1s（D）谱图
图4 CS-CD的FTIR光谱图
玉米须碳点的抗菌活性
以金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus），大肠杆菌（Escherichia coli）和白色念珠菌(Candida albicans)为研究对象全面地评价了CS-CDs的抗菌性能。结果显示，CS-CD对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌均表现出一定的抑制作用，且抑制效果依次为S. aureus > C. albicans > E. coli（图5）。对S. aureus, E. coli 和 C. albicans 的最小抑菌浓度分别为24、193和386 μg/mL（表1）。
图5 左氧氟沙星、玉米须粉末和CS-CDs的抑菌环直径
表 1. CS-CDs的最低抑菌浓度(MIC) (μg/mL)
玉米须碳点的抗菌机制
为了探究CS-CDs对金黄色葡萄球菌造成损伤的机制，测定了CS-CDs处理后金黄色葡萄球菌细胞内的ROS水平，如图6所示。与对照组相比，CS-CDs处理组的S. aureus细胞内的ROS水平显著增加了3倍。这一结果表明CS-CDs能够诱导S. aureus细胞内产生大量的ROS，导致细胞氧化应激，进而导致细菌细胞损伤。
图6 S. aureus经（A）PBS和（B）CS-CDs后的荧光光谱；（C）ROS生成量
玉米须碳点的生物安全性
选取人正常肝细胞（LO2）来评价CS-CDs对哺乳动物细胞的细胞毒性。实验中，对照组细胞存活率设为100%。如图7所示，在50至800 μg/mL浓度范围内，CS-CDs组的细胞存活率与对照组无明显差异，表明CS-CDs具有良好的生物安全性均无明显的细胞毒性。
图7 LO2细胞暴露于不同浓度CS-CDs中24小时后的细胞活力
Conclusion
以玉米须为碳源制备合成碳点，可在不影响药食同源中药原有抗菌性能下，显著提高水溶性，不仅增加了活性成分的释放，还增强了生物活性，从而提高了药物的疗效。本研究为减小此类药材的粒径、提高临床吸收率提供了一种新方法，拓宽了药食同源中药的应用范围。具有内在生物活性的碳点有望在临床诊断和疾病治疗中得到广泛的应用。
作者简介
通信作者
尹田鹏，博士，遵义医科大学生物工程学院教授/博士生导师，Food & Medicine Homology青年编委。长期致力于中药民族药资源的研究和开发。先后主持及完成国家自然科学基金两项，省级等科研项目十余项。以第一和通讯作者发表SCI收录论文40余篇，H指数20。
原文网址
https://www.sciopen.com/article/10.26599/FMH.2026.9420094