人类的大多数疾病都源于各种混合细菌的感染。有机类代表药物在细菌性疾病的治疗中占据主导地位，但在治疗过程中存在抗生素耐药性。改变功能性有机分子的官能团，了解其生物活性与结构之间的结构-功能关系，对细菌性疾病的治疗极具挑战。因此，研究具有特定活性骨架的功能有机分子，并探讨其活性骨架与生物活性之间的结构-功能关系具有极大的科学价值。

Figure 1. Morphology characterization of BCA nanosheets. (a) Representative low-magnification TEM image. (b) Representative low-magnification TEM partial image of BCA nanosheets, and (c) HAADFTEM image of BCA nanosheets. The corresponding EDS elemental mappings of (d) C, (e) O, and (f) Br element.

通过X射线衍射分析了BCA纳米片的结构（图2a），发现BCA 纳米片与其试剂表现出相同的X射线衍射模式，表明湿化学法制备的纳米片没有改变α-溴肉桂醛试剂本身的结构。XPS 显示了 BCA 纳米片上的 C-C、C-Br、C=O 和 Br 取代键信息。XPS 分析表明，叠加谱只显示了碳（C 1s）和氧（O 1s）的两个特征峰。核电峰分别为 284.90、286.20 和 288.90 eV，可能与 C-C、C-Br 和 C=O 有关（图 2b）。O 1s 的反卷积光谱在 533.3 和 532.1 eV 处分别出现了两个峰，这可能与 C=O 和 -OH 基团的存在有关（图 2c）。纳米片的 Br 3d _3/2 和 Br 3d_5/2 峰的结合能分别为 71.4 和 70.3 eV（图 2d）。这些结果表明成功合成了 BCA 纳米片。

图3a、b中，当BCA纳米片的用量为250 μL时，大肠杆菌的抑菌圈半径达到30 mm，金黄色葡萄球菌的抑菌圈半径达到26 mm，与空白对照组相比，BCA纳米片组的抑菌圈半径随着BCA纳米片用量的增加而增加。相同浓度的肉桂醛纳米片组和α-甲基肉桂醛纳米片组的抑菌圈半径均无明显变化，说明BCA纳米片具有更好的抗菌性能。

DFT 计算结果表明，溴基团的吸电子效应降低了醛基的电子云密度，增强了肉桂醛骨架的抗菌活性。这一结果源于α-溴肉桂醛结构中α位的吸电子效应。由于溴是吸电子基团，当溴在 α 位被取代时，会导致电子云密度降低，肉桂醛骨架中醛基的电负性增加。肉桂醛中的不饱和醛具有很强的负电性，会干扰生物的电子传递过程，并会与一些重要的含氮化合物（如一些功能性蛋白质和核酸）发生反应，从而抑制微生物的生长。因此，可以确定，在 α 位取代溴基会导致电子从醛基转移到溴，电负性增加，从而进一步增强对微生物的抑制作用。

通过细胞毒性实验验证了纳米片的生物相容性。图 5a 显示，随着 BCA 纳米片浓度的增加，与 HSF 细胞共培养 24 小时的细胞活性略有下降。当 BCA 纳米片溶液的比例为 100%时，细胞存活率仍接近 80%（图 5a）。使用激光共聚焦显微镜观察了细胞的活/死成像（图 5b）。结果发现，实验组的细胞存活率与空白对照组相似，几乎没有死细胞存在。表明 BCA 纳米片对 HSF 细胞无明显毒性。此外，果蝇动物模型实验（图 5c）表明BCA纳米片对幼虫的神经系统和运动能力均无明显影响。

图 6a 小鼠伤口模型实验表明，与空白对照组相比 BCA 纳米片处理的小鼠的伤口愈合速度明显快于对照组。处理组的大多数小鼠在 13 天后感染得到控制，伤口基本愈合，证实了 BCA 纳米片的伤口愈合能力。H&E 染色（图 6b）进一步证实BCA 纳米片组的伤口炎症浸润较少，中性粒细胞明显减少，这表明 BCA 纳米片通过其抗菌作用减轻了伤口处的炎症。血管新生促进了成纤维细胞向伤口表面的迁移和上皮细胞的再生。

图 6. BCA 纳米片在小鼠模型上的伤口消毒能力。

Figure 6. Wound disinfection capability of BCA nanosheets on mouse model. (a) Photographs of S. aureus infected wounds treated with PBS, BCA nanosheets, (b) Histological photomicrographs of skin tissue sections after H&E staining. Red arrows represent inflammatory cells, including lymphocytes, neutrophils and macrophages; black arrows represent fibroblasts, and blue arrows represent neovascularisation.

总之，我们报告了一种分子观点策略，即通过简单的再沉淀法将肉桂醛及其衍生物自组装成二维纳米片状抗菌材料，并用不同性质的基团取代有机小分子骨架以实现不同的抗菌效果。有机小分子的纳米化弥补了一类有机抗菌剂不溶于水、易氧化和挥发的缺点。抑制圈法证实了合成的α-溴肉桂醛纳米片具有前所未有的抗菌活性。DFT 计算表明，肉桂醛 α 位上的吸电子基团导致醛基电子云密度降低，电负性增加，从而增强了醛基的抗菌活性。CCK-8、激光共聚焦和果蝇实验证实了 BCA 纳米片具有良好的生物相容性。这项研究为合成具有良好生物相容性的低成本有机纳米材料提供了一种新策略。它有望拓展天然有机小分子材料在抗菌剂中的应用。