来自菠菜和氧化铁的纳米营养素：一种治疗缺铁的绿色疗法

《Current Research in Food Science》：Nano-Nutraceuticals from Spinach-Iron Oxide as a Green Remedy for Iron Deficiency

铁缺乏性贫血（IDA）是常见营养代谢疾病，传统补铁方法存在吸收低、胃肠副作用等问题。本研究通过菠菜叶提取物绿色合成铁氧化物纳米颗粒（IONPs），并评估其对IDA大鼠的治疗效果。采用FTIR、XRD、SEM和UV-Vis表征证实纳米颗粒的合成与结构，结果显示离子组（G4）血红蛋白（12.76±0.54 g/dL）、血清铁（81.00±2.73 μg/dL）和血清铁蛋白（59.00±2.73 μg/L）显著优于阳性对照组（G2，8.11±0.37 g/dL）和铁补充组（G5，11.03±0.46 g/dL），且肝肾指标正常。该纳米技术不仅提高铁生物利用度，还避免传统补铁的副作用，为功能性食品和医疗应用提供新方案。

　　铁缺乏性贫血（IDA）是一种影响广泛人群的营养代谢疾病，尤其在发展中国家更为普遍。该病通常表现为红细胞或血红蛋白水平的下降，是多种潜在健康问题的症状之一，而非独立疾病。IDA的常见原因包括铁摄入不足、吸收障碍、慢性失血、寄生虫感染以及胃肠道疾病等。传统治疗方式主要包括通过饮食调整和铁强化食品补充铁元素，如使用硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、柠檬酸铁铵和硫酸铁等铁盐。然而，这些方法不仅在消化系统中可能引发不适，如铁剂的苦味和对胃肠道的刺激，而且其生物利用度相对较低，导致疗效有限。因此，开发一种高效、环保且经济的新型铁源显得尤为重要。

本研究旨在通过绿色技术提高铁的生物利用度，特别是利用富含铁的菠菜提取物合成铁氧化物纳米颗粒（IONPs），并评估其在治疗IDA中的潜力。该研究通过一系列实验手段对纳米颗粒进行了表征，并将其与传统铁补充剂和菠菜粉进行了对比分析。菠菜作为一种全球广泛食用的蔬菜，不仅富含多种营养成分，如铁、核黄素、烟酸和叶酸，还含有多种多酚和黄酮类物质，这些物质在体内具有抗炎、抗突变和抗癌等有益作用。然而，尽管菠菜含有丰富的铁元素，其在人体内的吸收率仍然较低，因此通过纳米技术提高其生物可利用性成为一种可能的解决方案。

在合成纳米颗粒的过程中，研究者使用了菠菜叶提取物和铁（III）硝酸盐九水合物盐作为反应物。整个过程无需高温高压，因此更加环保和节能。通过对合成材料进行傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、紫外-可见光谱（UV-Vis）和扫描电子显微镜（SEM）等分析手段，研究人员确认了纳米颗粒的形成及其物理化学特性。FTIR分析结果显示，菠菜提取物中的羟基和氨基官能团在纳米颗粒的合成中起到了重要作用，既有助于铁的还原，也起到了稳定纳米颗粒的作用。XRD分析进一步揭示了纳米颗粒的晶体结构，其特征峰与已知的磁铁矿结构一致，表明纳米颗粒的形成具有高度的可重复性和可控性。SEM图像显示，纳米颗粒呈现聚集形态，且其表面形态和尺寸存在多样性，这表明其结构具有一定的非晶特性。UV-Vis光谱分析则提供了关于纳米颗粒光学特性的信息，其吸收带宽和光学带隙值表明其具有良好的光学性能。

在生物评估部分，研究者采用了一种标准的动物实验模型，即通过腹腔注射苯肼（40 mg/kg）诱导铁缺乏性贫血，并使用45只雄性白化大鼠作为实验对象。这些大鼠被随机分为五组，其中一组为正常对照组（G1），一组为贫血对照组（G2），其余三组则分别接受菠菜粉（G3）、铁氧化物纳米颗粒（G4）和硫酸亚铁（G5）的治疗。实验持续了21天，期间定期测量大鼠的生理参数，包括食物和水的摄入量以及体重变化，以计算饲料效率比（FER）。此外，还进行了血液学指标、血清铁浓度、血清铁蛋白、转铁蛋白、总铁结合力（TIBC）以及转铁蛋白饱和度（TS）的检测，以评估铁补充的效果。同时，肝肾功能测试也被纳入评估范围，以确保纳米颗粒的安全性。

实验结果显示，治疗组的血液学参数，如血红蛋白（HB）、红细胞计数（RBCs）、红细胞压积（HCT）、平均红细胞体积（MCV）和平均红细胞血红蛋白浓度（MCHC）均显著改善，其中铁氧化物纳米颗粒治疗组（G4）的效果最为显著。在G4组中，血红蛋白浓度从8.11 g/dL显著提高至12.76 g/dL，血清铁浓度也从20.33 μg/dL升至81.00 μg/dL，血清铁蛋白浓度从24.88 μg/L增加至59.00 μg/L，而转铁蛋白和TIBC浓度则相应下降。这些结果表明，铁氧化物纳米颗粒在提高铁的生物利用度方面具有显著优势。相比之下，菠菜粉治疗组（G3）和硫酸亚铁治疗组（G5）的效果则不显著，其中G3组的血红蛋白浓度仅为9.35 g/dL，与正常对照组（G1）的14.12 g/dL相比，改善程度有限。

在肝肾功能测试中，贫血对照组（G2）的AST和ALT水平显著升高，这可能与苯肼诱导的肝损伤有关。然而，接受铁氧化物纳米颗粒治疗的G4组在这些指标上与正常对照组接近，表明该治疗方式对肝功能影响较小。此外，G4组的血清肌酐和尿素氮（BUN）水平也接近正常范围，进一步支持了其安全性。相比之下，G5组的肝肾功能指标虽然有所改善，但并未达到G4组的水平，这可能与纳米颗粒的纳米特性有关，使其在体内更容易被吸收并有效利用。

本研究的结论表明，菠菜辅助合成的铁氧化物纳米颗粒在治疗铁缺乏性贫血方面具有显著优势。其不仅能够有效提高血红蛋白和血清铁蛋白的水平，还能减少对消化系统的刺激，同时具备较高的生物利用度和环境友好性。这些纳米颗粒的合成过程简单，且无需复杂的化学手段，使其成为一种潜在的新型铁源，有望在营养补充和医学领域中得到广泛应用。然而，尽管初步结果令人鼓舞，仍需进一步研究以确认其在人体中的长期安全性和实际应用效果。

该研究的创新点在于采用绿色合成方法，避免了传统化学合成过程中的高能耗和环境污染问题。此外，通过将菠菜的天然成分与纳米技术相结合，不仅提高了铁的生物可利用性，还可能带来其他健康益处，如抗氧化和抗炎作用。未来的研究可以探索该纳米材料在人体中的应用，以及其在不同剂量和治疗周期下的效果。同时，也可以进一步优化其合成工艺，以提高其稳定性和大规模生产的可行性。

总之，本研究为解决铁缺乏性贫血提供了一种新的思路，即利用绿色技术合成的纳米材料作为铁补充剂。这种新型铁源不仅具有更高的生物利用度和安全性，还可能在未来的营养和医学领域中发挥重要作用。通过这种方式，可以有效提高铁的摄入效率，减少传统铁补充剂的副作用，同时降低生产成本和环境影响。这为全球范围内改善铁缺乏性贫血的现状提供了科学依据和技术支持。