基于不同提取方法的萨尔瓦多拉枣纳米颗粒绿色合成及其抗癌与抗氧化活性研究

《Scientific Reports》：Secret elixirs of nature: extract type shapes the phytochemical-mediated synthesis and anticancer potential of ZnO and Fe2O3 nanoparticles from Salvadora persica

本研究针对传统纳米颗粒合成方法的环境污染问题，利用萨尔瓦多拉枣(Salvadora persica, SP)的两种提取物(80%乙醇提取物和水提取物)绿色合成了氧化锌(ZnO)和氧化铁(Fe2O3)纳米颗粒(NPs)。通过多种表征技术证实了NPs的成功合成，并发现基于乙醇提取物的ZnO NPs(SZnC)展现出最强的抗氧化活性(DPPH IC50 180.26 μg/mL, ABTS IC50 69.68 μg/mL)。体外抗癌实验表明，基于水提取物的ZnO NPs(SZnQ)对人表皮样皮肤癌细胞(A-431)具有最显著的抑制作用(1000 μg/mL时细胞存活率18.77%)。代谢组学分析揭示了提取物中丰富的酚类和黄酮类化合物是NPs生物活性的关键。该研究为开发环保型纳米药物提供了新策略。

　　

在当今纳米技术飞速发展的时代，金属纳米颗粒因其独特的物理化学性质在生物医学领域展现出巨大应用潜力。然而，传统化学合成方法往往使用有毒试剂，对环境造成污染，限制了其临床应用。绿色合成技术利用植物提取物作为还原剂和稳定剂，为纳米颗粒的可持续制备提供了环保解决方案。萨尔瓦多拉枣(Salvadora persica, SP)作为一种传统药用植物，富含多种生物活性成分，但其在纳米颗粒绿色合成中的应用潜力尚未充分挖掘。

本研究创新性地采用两种不同提取方法(80%乙醇和水提取)从SP地上部分制备提取物，并用于氧化铁(Fe₂O₃)和氧化锌(ZnO)纳米颗粒的绿色合成。研究人员系统评估了提取方法对纳米颗粒理化性质和生物活性的影响，为解决传统纳米合成方法的局限性提供了新思路。该研究成果发表在《Scientific Reports》期刊上，为开发高效、环保的纳米药物奠定了重要基础。

研究团队主要运用了紫外-可见分光光度法(UV-Vis)确认纳米颗粒形成，扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDX)分析形貌与元素组成，X射线衍射(XRD)表征晶体结构，动态光散射(DLS)测定粒径和稳定性，傅里叶变换红外光谱(FT-IR)鉴定表面官能团，液相色谱-四极杆飞行时间质谱(Q-TOF LC/MS/MS)进行代代谢物鉴定与多元统计分析，以及SRB法检测体外抗癌活性等关键技术方法。

纳米颗粒的合成与表征

通过绿色合成方法成功制备了四种纳米颗粒：基于乙醇提取物的氧化锌纳米颗粒(SZnC)和氧化铁纳米颗粒(SFeC)，以及基于水提取物的氧化锌纳米颗粒(SZnQ)和氧化铁纳米颗粒(SFeQ)。UV-Vis分析显示所有纳米颗粒在230-330 nm范围内出现特征吸收峰，证实了纳米颗粒的形成。SEM分析表明，基于水提取物合成的纳米颗粒具有更均匀的分散性。EDX分析显示，水提取物合成的纳米颗粒中金属元素含量更高，而乙醇提取物合成的纳米颗粒表面含有更丰富的碳元素，表明其具有更厚的植物化学成分包覆层。

DLS分析显示，SZnC具有最小的粒径(58.49 nm)和较高的稳定性(ζ电位+15.1 mV)。FT-IR分析证实了纳米颗粒表面成功包覆了植物化学成分，包括酚类、黄酮类等活性物质。XRD分析表明大多数纳米颗粒为无定形结构，但SZnQ显示出较强的结晶性。

化学组分分析

总酚含量(TPC)和总黄酮含量(TFC)测定显示，乙醇提取物及其对应的纳米颗粒含有更高的酚类和黄酮类化合物。Q-TOF LC/MS/MS分析共鉴定出136种代谢物，其中酚类化合物占比最大(37.5%)。多元统计分析(PCA和OPLS-DA)成功区分了两种提取物的代谢物谱，发现了26种水提取物特有和39种乙醇提取物特有的标志性化合物。

抗氧化活性评价

通过DPPH和ABTS自由基清除实验评估样品的抗氧化能力。结果表明，所有样品均表现出浓度依赖性的自由基清除能力。SZnC展现出最强的抗氧化活性，其对DPPH和ABTS自由基的IC₅₀值分别为180.26 μg/mL和69.68 μg/mL。统计学分析证实了样品浓度与抗氧化活性之间的显著剂量依赖关系。

抗癌活性研究

SRB法检测显示，除氧化铁纳米颗粒外，所有样品均对A-431人皮肤癌细胞表现出不同程度的抑制作用。SZnQ表现出最强的抗癌活性，在1000 μg/mL浓度下，细胞存活率降至18.77%，IC₅₀值为377.39 μg/mL。显微镜观察显示，经处理的癌细胞出现明显的形态学改变，如细胞脱落和皱缩。统计分析表明，处理效果具有浓度依赖性，且在最高浓度下差异最为显著。

本研究成功开发了一种基于萨尔瓦多拉枣提取物的绿色合成方法，用于制备氧化锌和氧化铁纳米颗粒。研究结果表明，提取方法显著影响纳米颗粒的理化性质和生物活性。乙醇提取物为纳米颗粒提供了更丰富的表面包覆层，从而增强了其抗氧化能力；而水提取物合成的氧化锌纳米颗粒则表现出最优异的抗癌活性。代谢组学分析揭示了酚类和黄酮类化合物是纳米颗粒生物活性的关键成分。这些发现为设计高效、环保的纳米药物提供了重要理论基础，特别是在皮肤癌治疗领域展现出应用潜力。该研究不仅证实了植物提取物在纳米颗粒绿色合成中的价值，也为个性化纳米药物的开发提供了新思路，即通过优化提取方法可以调控纳米颗粒的生物活性，满足不同的治疗需求。