综述：亚甲蓝：超越单纯染料的角色——作为光催化剂设计中基准污染物的关键评价

纳米材料开发与生物医学应用研究。通过火龙果皮提取物生物合成ZnO（13 nm）和NiO（50 nm）纳米颗粒，证实ZnO具有更优的抗氧化活性（IC50=69.22 μg/mL）和抗胰腺癌细胞（PANC-1）效果（IC50=58 μg/mL），其机制涉及ROS生成与细胞膜破坏。

　　
本文聚焦于利用农业废弃物——火龙果皮提取物合成氧化锌（ZnO）和氧化镍（NiO）纳米颗粒，并系统评估其抗菌、抗氧化及抗胰腺癌活性。研究团队通过生物还原法成功制备了两种纳米材料，其晶粒尺寸分别为13.02纳米（ZnO）和50.54纳米（NiO），并证实了材料的光学、形态及化学特性。以下是核心内容的解读：

### 1. 研究背景与意义
癌症已成为全球第二大死因，其中胰腺癌因早期症状隐匿且预后差，成为重点研究方向。化疗副作用显著，开发新型纳米药物成为热点。纳米材料因其高比表面积、独特的光学性质及生物相容性，在抗癌和抗耐药菌治疗中展现出潜力。然而，传统合成方法依赖有毒化学还原剂，存在环境污染和生物毒性风险。本研究采用火龙果皮提取液作为生物还原剂和稳定剂，实现了绿色合成ZnO和NiO纳米颗粒，同时验证其多重生物活性。

### 2. 材料与方法
**合成工艺**：以火龙果皮提取液为还原剂，锌硝酸盐和镍硝酸盐为前驱体，通过溶剂热法在60℃下完成还原反应，经400℃（ZnO）和600℃（NiO）煅烧获得最终纳米材料。此方法避免了化学还原剂的使用，且火龙果皮作为农业废弃物，成本低且资源丰富。

**表征手段**：
- **XRD分析**：确定ZnO为六方纤锌矿结构（晶粒尺寸13.02 nm），NiO为立方岩盐结构（晶粒尺寸50.54 nm），与标准卡片匹配度良好。
- **FTIR光谱**：ZnO在1375 cm?1处出现羟基不对称伸缩振动峰，NiO在2359 cm?1处显示二氧化碳吸附峰，证实材料表面存在生物还原产生的羟基和金属氧化物特征官能团。
- **SEM与HRTEM**：ZnO呈现纳米片与球状混合形貌（平均尺寸10 nm），NiO以均匀球形颗粒为主（平均尺寸38 nm）。EDAX能谱证实ZnO含Zn和O（35.55% Zn，64.45% O），NiO含Ni和O（44.80% Ni，55.20% O）。
- **DLS与UV-Vis**：ZnO纳米颗粒水合直径115.1 nm，带隙2.77 eV；NiO水合直径142.1 nm，带隙5.0 eV。带隙计算通过Tauc曲线，证实ZnO具有更优的光催化特性。

### 3. 生物活性评价
**抗菌活性**：
- 对金黄色葡萄球菌（S. aureus）、大肠杆菌（E. coli）和痤疮丙酸杆菌（P. acnes）均表现出广谱抑菌效果，抑菌圈随浓度增加而扩大。
- **机制分析**：纳米颗粒通过光生电子-空穴对生成ROS（活性氧），破坏细菌细胞膜和DNA。ZnO因表面负电荷更强，对革兰氏阳性菌（如痤疮丙酸杆菌）的穿透力更优，而NiO对革兰氏阴性菌（如E. coli）的抑制效果更显著。

**抗氧化活性**：
- ZnO纳米颗粒IC??值（抑制50% DPPH自由基的浓度）为69.22 μg/mL，显著低于NiO（77.57 μg/mL）。其机制与Zn2?与酚类物质电子转移有关：ZnO表面富含氧空位，增强电子捕获能力，而NiO的带隙较大（5.0 eV）限制了光生载流子激增，导致抗氧化活性较弱。

**抗癌活性**：
- 针对胰腺癌PANC-1细胞，ZnO纳米颗粒IC??为58 μg/mL，NiO为157.33 μg/mL，前者效果提升约2.7倍。作用机制包括：
1. **物理损伤**：ZnO纳米片尖锐边缘破坏细胞膜结构。
2. **ROS爆发**：ZnO带隙较小（2.77 eV），在生理条件下更易激发电子跃迁，产生大量ROS，诱导线粒体凋亡通路。
3. **金属离子毒性**：Zn2?与细胞内巯基结合，干扰蛋白质合成；Ni2?则因毒性较强需更高浓度才能达到同等效果。

### 4. 与现有研究的对比
- **尺寸优势**：ZnO晶粒尺寸（13.02 nm）小于多数文献报道值（如橙皮提取法制备的ZnO晶粒尺寸达35-60 nm），归因于火龙果皮中多酚类物质的高效还原和稳定作用。
- **抗癌活性**：ZnO对PANC-1的IC??优于同类研究（如海藻提取物ZnO IC??为78.33 μg/mL），且较传统化疗药顺铂（IC??约8 μg/mL）具有生物相容性优势。
- **环保性**：合成过程未使用危险化学品，火龙果皮利用率达100%，实现"以废治废"的循环经济模式。

### 5. 应用前景与挑战
- **多领域应用**：ZnO纳米片的高比表面积使其在污水处理（吸附重金属）、食品包装（抗菌防霉）等领域潜力巨大；NiO的稳定带隙特性适用于光催化降解污染物。
- **转化难点**：纳米颗粒的体内递送效率需优化，目前研究仅停留在体外细胞实验阶段。未来需开展动物模型验证，并探索与靶向药物联用方案。
- **规模化瓶颈**：火龙果皮提取液需在连续化生产中保持活性，建议开发高效固液分离和干燥技术以降低成本。

### 6. 结论
本研究成功实现了以农业废弃物为原料的ZnO和NiO纳米颗粒的绿色合成，揭示了其尺寸、形貌与生物活性间的构效关系。ZnO凭借更优的光学性质（窄带隙）和表面化学特性，在抗氧化、抗革兰氏阳性菌及抗癌方面表现卓越，为开发新型纳米药物提供了重要参考。未来研究可结合3D生物打印技术，探索纳米颗粒在个性化医疗中的精准递送模式。