露兜树提取物绿色合成银纳米颗粒及其抗氧化、抗菌与抗癌活性的研究

《Scientific Reports》：Eco-friendly synthesis and biomedical potential of silver nanoparticles using Pandanus dubius extract

本研究报道了一种利用潘南西斯露兜树（Pandanus dubius）叶提取物绿色合成银纳米颗粒（Pds-AgNPs）的新方法，系统表征了其形貌与结构，并评估了其在抗氧化、抗菌及抗肺癌（A549细胞）方面的生物活性。结果表明，所制备的Pds-AgNPs具有良好的生物相容性和显著的多重生物医学潜能，为开发绿色、多功能纳米治疗剂提供了新策略。

　　

在当今纳米生物技术迅猛发展的时代，开发绿色、可持续的纳米材料合成方法已成为研究热点。传统化学法合成纳米颗粒往往使用有毒试剂且能耗高，对环境和生物体存在潜在风险。因此，利用植物提取物作为还原剂和稳定剂来合成金属纳米颗粒的“绿色合成”策略，因其环保、经济、生物相容性好等优势而备受青睐。银纳米颗粒（AgNPs）因其独特的物理化学性质，在抗菌、抗氧化、抗癌等领域展现出巨大应用潜力。然而，寻找高效、安全的植物资源来实现AgNPs的绿色合成，并深入探究其生物活性，仍是当前研究的关键问题。

潘南西斯属（Pandanus）植物广泛分布于亚洲地区，已知含有丰富的黄酮、酚类等生物活性物质，具有多种药理活性。其中，潘南西斯露兜树（Pandanus dubius）的应用价值尚未被充分发掘。本研究首次利用P. dubius叶提取物成功合成了银纳米颗粒（Pds-AgNPs），并系统评价了其抗氧化、抗菌及抗人肺癌A549细胞的活性，为基于植物资源的纳米药物开发提供了新的思路和实验依据。相关研究成果已发表在《Scientific Reports》上。

为开展本研究，作者主要采用了以下几项关键技术方法：使用Pandanus dubius叶片通过水提法制备提取物，并以此绿色合成Pds-AgNPs；利用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和能量色散X射线光谱（EDX）对合成的Pds-AgNPs进行形貌、结构、尺寸和元素组成表征；通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析叶片甲醇提取物的植物化学成分；采用DPPH自由基清除实验和金属螯合实验评估抗氧化活性；通过琼脂盘扩散法测定对革兰氏阳性（金黄色葡萄球菌、粪肠球菌）和革兰氏阴性（大肠杆菌、铜绿假单胞菌）病原菌的抗菌活性；最后，通过MTT法检测Pds-AgNPs和植物提取物对A549人肺癌细胞的体外细胞毒性，并计算半数抑制浓度（IC₅₀）。

表征Pds-AgNPs的结果

通过UV-Vis光谱分析，在458 nm处观察到明显的表面等离子体共振吸收峰，证实了Pds-AgNPs的成功合成。FT-IR分析揭示了植物提取物中的羟基（-OH）等官能团在还原银离子和稳定纳米颗粒中起关键作用。XRD图谱显示Pds-AgNPs为面心立方晶体结构，通过Scherrer方程计算其平均晶粒尺寸约为17.14 nm。SEM和TEM图像显示合成的Pds-AgNPs呈球形，但有团聚趋势，TEM测得的平均粒径为17.13 ± 5.880 nm。EDX分析证实了银元素的存在。

GC-MS分析

对P. dubius叶甲醇提取物进行GC-MS分析，鉴定出30种植物化学物质，其中n-十六烷酸（n-Hexadecanoic acid）含量最高。这些化合物，如甾醇（Stigmasterol）、不饱和脂肪酸等，被认为在还原银离子和稳定纳米颗粒中发挥了重要作用。

quantification of secondary metabolites的结果

定量分析显示，P. dubius叶甲醇提取物中总黄酮含量（6.703 ± 0.115 mg RE/g）显著高于总酚含量（1.422 ± 0.659 mg GAE/g），表明其富含黄酮类化合物。

抗氧化活性的结果

DPPH自由基清除实验和金属螯合实验均表明，Pds-AgNPs和植物提取物均表现出浓度依赖性的抗氧化活性。Pds-AgNPs的DPPH自由基清除IC₅₀值为27.496 μg/mL，优于植物提取物（IC₅₀ = 37.175 μg/mL）和标准维生素C（IC₅₀ = 36.807 μg/mL），表明其具有更强的自由基清除能力。

抗菌活性的结果

抗菌实验显示，Pds-AgNPs对测试的四种病原菌均表现出显著的抑制作用，且效果强于单纯的植物提取物。在100 μg/mL浓度下，Pds-AgNPs对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径最大（1.53 ± 0.41 cm）。

细胞毒性活性的结果

MTT实验结果表明，Pds-AgNPs和植物提取物均能剂量依赖性地抑制A549人肺癌细胞的增殖，并引起细胞形态学改变（如细胞皱缩、坏死）。Pds-AgNPs的IC₅₀值（40.84 ± 0.092 μg/mL）低于植物提取物的IC₅₀值（54.88 ± 0.105 μg/mL），表明Pds-AgNPs具有更强的抗癌活性。其作用机制可能与破坏细胞膜完整性、诱导活性氧（ROS）生成、造成DNA损伤和引发细胞凋亡有关。

综上所述，本研究成功建立了一种利用Pandanus dubius叶提取物绿色合成银纳米颗粒（Pds-AgNPs）的环保方法。系统表征证实了Pds-AgNPs的球形形貌、晶体结构和较小的纳米尺寸。生物学评价显著表明，Pds-AgNPs相较于原始植物提取物，展现出更优异的抗氧化（通过清除DPPH自由基和金属离子螯合）、广谱抗菌（针对革兰氏阳性和阴性菌）以及抗人肺癌A549细胞的活性。这些优异的生物医学性能归因于纳米尺度效应、植物活性成分的协同作用以及可能的活性氧（ROS）介导的细胞毒性机制。该研究不仅首次报道了利用P. dubius进行AgNPs的绿色合成，更重要的是揭示了所制备的Pds-AgNPs作为一种具有多重生物活性的纳米材料，在开发新型抗菌剂、抗氧化剂乃至抗癌纳米药物方面具有巨大的应用潜力，为绿色纳米技术在生物医学领域的应用提供了有价值的参考和实践范例。