大麻介导的铜-锌-硒纳米复合材料绿色合成：抗氧化特性与分子对接机制解析

《Journal of Cannabis Research》：Cannabis sativa-mediated biosynthesis of copper-zinc-selenium nanocomposites: phytochemical profiling, antioxidant properties, and molecular docking insights

本研究针对传统纳米材料合成方法成本高、污染大的挑战，创新性地利用大麻（Cannabis sativa）花生物质提取物绿色合成了铜-锌-硒（Cu-Zn-Se）三元纳米复合材料。通过UV-Vis、FTIR、SEM等技术表征证实成功制备了粒径40-60 nm的球形纳米颗粒。抗氧化实验显示该复合材料在DPPH自由基清除、过氧化氢清除、铁还原能力和磷钼酸盐法四种测定中均呈现剂量依赖性活性，且显著优于植物提取物，与抗坏血酸标准品相当。分子对接研究表明Cu-Zn-Se纳米复合材料能与抗氧化靶蛋白（PDB: 3MNG）稳定结合。该研究为可持续纳米材料开发提供了新思路，展现了植物源三元纳米复合材料在生物医学领域的应用潜力。

　　

在纳米科技蓬勃发展的今天，科学家们一直在寻找更环保、更高效的纳米材料制备方法。传统的化学合成法不仅成本高昂，还可能对环境造成危害。与此同时，大自然中蕴藏着无数宝藏，植物便是其中之一。大麻（Cannabis sativa）这种古老的植物，近年来因其丰富的药理活性成分而重新引起科学界的关注。它含有超过100种大麻素，如大麻二酚（CBD）和四氢大麻酚（THC），以及多种萜类化合物，这些成分不仅具有医疗价值，还能在纳米材料合成中发挥重要作用。

为什么这项研究如此重要？因为单金属和双金属纳米材料虽然已有广泛应用，但三元纳米复合材料能够整合不同金属的优异特性，产生协同效应。铜、锌和硒三种元素各自都具有显著的抗氧化活性，将它们组合在一起可能创造出性能更卓越的新材料。然而，目前关于植物介导的三元纳米复合材料，特别是其抗氧化机制的研究仍属空白。

在这项发表于《Journal of Cannabis Research》的研究中，Siddiqa等人开创性地利用大麻花生物质提取物，成功合成了铜-锌-硒（Cu-Zn-Se）三元纳米复合材料，并系统评估了其抗氧化性能。研究人员采用了一种简单可靠的绿色合成方法，避免使用有害化学品，符合可持续发展理念。

关键技术方法包括：通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析大麻花提取物的 phytochemical 成分；使用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）表征纳米材料；通过四种抗氧化实验（DPPH自由基清除、过氧化氢清除、铁还原能力和磷钼酸盐法）评估生物活性；运用分子对接技术研究复合材料与抗氧化靶蛋白（3MNG）的相互作用机制。

Phytochemical分析结果

GC-MS分析揭示了大麻花提取物中丰富的生物活性成分，主要包括三种主要大麻素：大麻二酚（CBD）、大麻酚（CBN）和Δ⁹-四氢大麻酚（THC）。这些成分在纳米材料合成中既作为还原剂又作为稳定剂，确保了纳米复合材料的成功制备。

纳米复合材料表征

UV-Vis光谱在230、290和327 nm处显示出重叠吸收带，证实了Cu-Zn-Se纳米复合材料的成功合成。FTIR分析显示了多种官能团的存在，特别是在1621.37 cm^-1处的峰对应酰胺的C=O羰基伸缩振动，1427.91 cm^-1处的峰对应芳香结构的C=C伸缩振动。SEM图像显示纳米颗粒呈球形，平均尺寸为40-60 nm。

抗氧化活性分析

在DPPH自由基清除实验中，Cu-Zn-Se纳米复合材料在400 μg/mL浓度下表现出41±0.02%的抑制率，显著高于植物提取物（26±0.01%），接近抗坏血酸标准品（46±0.01%）。过氧化氢清除实验显示相似趋势，纳米复合材料在最高浓度下的抑制率为33±0.02%。铁还原能力分析和磷钼酸盐法进一步证实了纳米复合材料的强效抗氧化活性，且所有实验均显示剂量依赖性增强效应。

分子对接研究

分子对接结果显示，Cu-Zn-Se纳米复合材料能与抗氧化靶蛋白3MNG的活性位点稳定结合，主要通过与丝氨酸（Ser）、天冬酰胺（Asn）、缬氨酸（Val）和苯丙氨酸（Phe）等关键氨基酸残基形成氢键和疏水相互作用。这种稳定的结合模式从分子水平解释了纳米复合材料的强效抗氧化活性。

本研究成功建立了一种环保、高效的大麻介导Cu-Zn-Se三元纳米复合材料绿色合成方法。综合表征技术证实获得了具有理想理化性质的纳米材料。系统的抗氧化评估表明，该复合材料在所有测试中均表现出显著优于植物提取物的活性，且与标准抗坏血酸相当。分子对接研究从原子水平揭示了其与抗氧化靶蛋白的稳定相互作用机制，为实验观察提供了理论支持。

该研究的创新性在于首次报道了大麻花提取物在三元纳米复合材料绿色合成中的应用，并全面评估了其抗氧化性能。研究成果不仅为可持续纳米材料开发提供了新策略，也拓展了植物源纳米复合材料在生物医学领域的应用前景，特别是在抗氧化治疗方面显示出巨大潜力。未来研究可进一步探索该复合材料在抗氧化应激相关疾病治疗中的具体应用机制。