抗念珠菌多花蔷薇（Polycladia myrica）及其介导的铁纳米粒子的特性分析及酚类成分研究，并通过P53通路评估其抗氧化、抗阿尔茨海默病、催化降解和抗癌活性

《ACS Omega》：Characterization and Phenolic Profiling of Anticandidal Polycladia myrica and Its Mediated Iron Nanoparticles with the Evaluation of Their Antioxidant, Anti-Alzheimer, Catalytic Degradation, and Anticancer Activity via the P53 Pathway

铁纳米颗粒生物合成及其抗真菌、抗癌活性研究。采用红树莓藻提取物制备PFeNPs，经UV-Vis、FTIR、XRD等表征证实其纳米级球状结构（26.23-32.19 nm）。实验显示PFeNPs对Candida albicans抑菌圈直径18.82±0.87 mm，MIC 500 μg/mL，与Nystatin接近；同时具有显著AChE抑制率71.42%，但对α-淀粉酶抑制较弱（33.96%）。抗癌实验表明IC50为225.91±8.93 μg/mL，通过诱导p53和ROS积累实现选择性细胞凋亡，而正常MRC-5细胞CC50达488.80±17.23 μg/mL，显示安全窗口。研究为糖尿病合并真菌感染患者的协同治疗提供新策略。

　　铁纳米颗粒（FeNPs）作为一种具有广泛生物活性的纳米材料，近年来因其在药物输送、疾病治疗和环境治理等方面的潜力而受到广泛关注。本研究利用一种名为*Polycladia myrica*的藻类提取物，通过绿色合成方法制备了铁纳米颗粒（PFeNPs），并对其在糖尿病、阿尔茨海默病、癌症治疗以及抗真菌作用等方面进行了系统评估。这一研究不仅为纳米材料的可持续合成提供了新的思路，也为多功能纳米药物的开发提供了理论依据和实验支持。

### 一、绿色合成铁纳米颗粒的背景与优势

传统合成纳米材料的方法通常需要高温、高压和有毒化学试剂，这不仅对环境造成污染，也增加了生产成本。相比之下，绿色合成方法在常温下进行，利用天然生物资源作为还原剂和稳定剂，避免了化学污染，提高了材料的生物相容性。这种合成方式在近年来得到了越来越多的关注，特别是在生物医学和环境科学领域。铁纳米颗粒因其独特的物理化学性质，如磁性、比表面积大和催化活性，被认为在药物输送和疾病治疗方面具有重要价值。此外，铁纳米颗粒还表现出类过氧化物酶活性，能够有效清除自由基，提高抗氧化能力，从而在癌症治疗和抗菌方面具有应用前景。

*Polycladia myrica*作为一种海洋藻类，含有丰富的生物活性物质，包括多种酚类化合物和黄酮类衍生物。这些物质不仅能够作为还原剂和稳定剂，还能对纳米颗粒的形态和功能产生重要影响。通过绿色合成方法，研究人员成功制备了具有生物活性的PFeNPs，并对其进行了详细的表征分析，包括紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）等。这些分析结果表明，PFeNPs具有均匀的粒径分布、稳定的电荷状态以及良好的生物相容性，为后续的生物活性研究奠定了基础。

### 二、PFeNPs的生物活性研究

在生物活性方面，PFeNPs表现出了多种潜在的应用价值。首先，通过体外实验，研究人员评估了其对α-淀粉酶的抑制能力，发现PFeNPs在500 μg/mL浓度下对α-淀粉酶的抑制率为33.96 ± 3.12，虽然这一效果相对较弱，但相较于其他药物仍有其独特的价值。而对乙酰胆碱酯酶（AChE）的抑制作用则更为显著，PFeNPs在相同浓度下对AChE的抑制率为71.42 ± 3.64，表明其在治疗阿尔茨海默病方面具有较大的潜力。这种对AChE的抑制作用可能与PFeNPs中某些生物活性成分的结构特性有关，这些成分能够有效干扰AChE的活性中心，从而阻止乙酰胆碱的分解。

此外，PFeNPs还表现出良好的抗真菌活性，特别是在对抗*Candida albicans*方面。通过琼脂扩散法和最小抑菌浓度（MIC）测定，研究人员发现PFeNPs在500 μg/mL浓度下对*Candida albicans*的抑制区直径为18.82 ± 0.87 mm，与标准药物Nystatin的抑制区直径（19.74 ± 0.98 mm）非常接近。这一结果表明，PFeNPs具有与传统抗真菌药物相当的生物活性，且在某些情况下可能具有更好的应用效果。通过扫描电子显微镜（SEM）观察，研究人员发现PFeNPs能够破坏*Candida albicans*的细胞膜，导致细胞破裂和变形，从而有效抑制其生长。

在抗癌活性方面，PFeNPs表现出显著的细胞毒性，对肺癌细胞A-549的IC50值为225.91 ± 8.93 μg/mL，而对正常细胞MRC-5的CC50值为488.80 ± 17.23 μg/mL。这表明PFeNPs在抗癌方面具有较高的选择性，能够有效诱导癌细胞发生凋亡，而对正常细胞的影响较小。通过检测ROS（活性氧）和p53蛋白的表达水平，研究人员发现PFeNPs能够促进ROS的积累和p53的表达，从而触发癌细胞的凋亡过程。这种机制可能为开发新型抗癌药物提供了新的思路，特别是针对那些传统药物难以治疗的癌症类型。

### 三、PFeNPs的环境应用潜力

除了在医学领域的应用，PFeNPs还表现出良好的环境治理潜力。研究人员利用PFeNPs对甲基蓝（MB）染料进行了光催化降解实验，发现PFeNPs在基本条件下能够有效降解MB染料，降解率高达83.33%。这一结果表明，PFeNPs在去除水体污染物方面具有较高的效率。MB染料作为一种阳离子染料，在高pH条件下容易解离为带负电的离子，而PFeNPs表面丰富的羟基（OH）和氧空位能够与这些离子发生相互作用，从而促进染料的降解。此外，PFeNPs的磁性特性也为其在环境治理中的应用提供了便利，因为它们可以通过外部磁场进行定向分离，提高处理效率。

在光催化降解过程中，研究人员还观察到MB染料的吸收峰从650 nm向600 nm发生偏移，这可能与染料分子在纳米颗粒表面的质子化过程有关。通过这一过程，MB染料的结构发生变化，导致其吸收特性改变，从而被有效降解。此外，PFeNPs在降解MB染料的过程中表现出较高的催化活性，这与其表面的活性位点和催化能力密切相关。这种高效的光催化降解能力不仅有助于去除水体中的有机污染物，也为开发新型环保材料提供了可能。

### 四、PFeNPs的结构与功能分析

在结构分析方面，PFeNPs表现出均匀的粒径分布和良好的形态稳定性。通过SEM和TEM分析，研究人员发现PFeNPs的粒径范围在26.23–32.19 nm之间，且大多数颗粒呈现近似球形。这种形态特性可能与其在生物体内的行为和应用效果有关。通过FTIR分析，研究人员进一步确认了PFeNPs的化学组成，发现其表面存在丰富的醇羟基、烷基、芳香族C–H和羧基等官能团，这些官能团可能与其生物活性和催化能力密切相关。

XRD分析结果表明，PFeNPs具有良好的晶体结构，其晶格参数符合纳米颗粒的特征。通过Scherrer方程计算，研究人员发现PFeNPs的平均粒径约为23.69 nm，这一结果与实验观测结果一致。此外，通过Zeta电位分析，研究人员发现PFeNPs的电荷值为-123.6 ± 4.95 mV，表明其具有良好的稳定性。而聚分散指数（PDI）为0.207，这一数值表明PFeNPs的粒径分布较为均匀，适用于生物医学应用。

### 五、PFeNPs的生物相容性与安全性

在生物相容性方面，PFeNPs表现出良好的安全性，特别是在对正常细胞MRC-5的影响上。通过MTT实验，研究人员发现PFeNPs在500 μg/mL浓度下对MRC-5细胞的存活率仅为50%，而对A-549细胞的抑制率为72.51% ± 1.57。这一结果表明，PFeNPs在抗癌方面具有较高的选择性，能够有效诱导癌细胞发生凋亡，而对正常细胞的影响较小。此外，通过检测ROS和p53蛋白的表达水平，研究人员发现PFeNPs能够促进ROS的积累和p53的表达，从而触发癌细胞的凋亡过程。

在安全性方面，PFeNPs表现出良好的生物相容性，其对正常细胞的毒性较低，表明其在医学应用中具有较大的潜力。通过多种生物实验，研究人员发现PFeNPs在不同浓度下对细胞的影响具有一定的剂量依赖性，且在较高浓度下对癌细胞的抑制效果更为显著。这一结果表明，PFeNPs在抗癌治疗中具有较高的选择性，可能成为一种新型的抗癌药物。

### 六、PFeNPs的潜在应用前景

综上所述，PFeNPs在多个领域展现出重要的应用前景。首先，在医学领域，其对α-淀粉酶、乙酰胆碱酯酶和癌细胞的抑制作用表明其可能成为一种多功能的药物。其次，在环境治理方面，其对MB染料的高效降解能力表明其在去除水体污染物方面具有较大的潜力。此外，在抗真菌方面，其对*Candida albicans*的显著抑制效果表明其可能成为一种新型的抗真菌药物。

然而，PFeNPs在某些领域的应用仍需进一步研究。例如，在抗糖尿病方面，其对α-淀粉酶的抑制效果较弱，表明其在该领域的应用可能受限。而在抗阿尔茨海默病方面，尽管PFeNPs表现出一定的抑制活性，但其效果仍需进一步优化。此外，在体内应用方面，PFeNPs的生物相容性和安全性仍需进一步验证。

### 七、研究的局限性与未来方向

尽管本研究取得了诸多成果，但仍存在一些局限性。首先，PFeNPs的生物活性研究主要集中在体外实验，尚未进行体内实验，因此其在人体内的应用效果仍需进一步验证。其次，PFeNPs的毒性机制仍需进一步研究，特别是其对正常细胞的长期影响。此外，PFeNPs的合成方法虽然较为环保，但仍需优化，以提高其产率和纯度。

未来的研究方向包括：1）进一步优化PFeNPs的合成方法，提高其产率和稳定性；2）深入研究PFeNPs的生物活性机制，特别是其对癌细胞和真菌细胞的作用机理；3）开展体内实验，验证PFeNPs在人体内的应用效果和安全性；4）探索PFeNPs在其他疾病治疗中的应用潜力，如心血管疾病和免疫性疾病；5）研究PFeNPs在不同环境条件下的降解能力，以提高其在环境治理中的应用效果。

总之，PFeNPs作为一种新型的绿色纳米材料，具有重要的应用前景。通过进一步研究，可以将其应用于多种疾病的治疗和环境治理，为人类健康和生态环境的改善提供新的解决方案。