利用睡茄叶提取物绿色合成银纳米颗粒:多性能解析及其在生物医药与农业的潜力探索

【字体: 时间:2025年05月04日 来源:BMC Plant Biology 4.3

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  为解决传统银纳米颗粒(Ag-NPs)合成依赖有毒化学物质的问题,研究人员开展以睡茄(Withania coagulans)叶提取物合成 Ag-NPs 的研究。结果显示,合成的 Ag-NPs 具抗氧化、抗菌等特性,在生物医药和农业领域有应用潜力。

  在生命科学和健康医学领域,纳米技术的应用越来越广泛。银纳米颗粒(Ag-NPs)凭借其独特的物理化学性质和生物活性,备受关注。传统的 Ag-NPs 合成方法常使用有毒化学物质,对环境和人体健康存在潜在威胁。与此同时,许多药用植物蕴含丰富的生物活性成分,具有开发绿色合成方法的潜力。睡茄(Withania coagulans)作为一种具有多种药用价值的植物,其在 Ag-NPs 合成方面的应用尚未得到充分研究。因此,开展利用睡茄叶提取物绿色合成 Ag-NPs 的研究具有重要的现实意义。
为了解决上述问题,来自巴基斯坦奎德 - 伊 - 阿扎姆大学(Quaid-i-Azam University)等机构的研究人员,开展了一项关于利用睡茄叶提取物绿色合成 Ag-NPs 的研究。他们对合成的 Ag-NPs 进行了全面表征,并评估了其植物化学、抗氧化、毒性和抗菌活性。研究成果发表在《BMC Plant Biology》上,为 Ag-NPs 的绿色合成及应用提供了新的思路和依据。

在研究方法上,研究人员首先从巴基斯坦旁遮普省米扬瓦利县的村庄采集睡茄叶,经洗净、晾干、研磨后制成叶提取物。随后,将叶提取物与硝酸银溶液按一定比例混合,在 60°C 反应 4 小时合成 Ag-NPs。接着,运用多种技术对 Ag-NPs 进行表征,如通过紫外 - 可见光谱(UV-Vis)、X 射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等确定其结构和组成,利用扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)观察其形貌和粒径。此外,还采用多种生物测定方法评估 Ag-NPs 的抗氧化、细胞毒性、植物毒性和抗菌活性。

研究结果如下:

  • Ag-NPs 的物理化学表征:UV-Vis 光谱在 420nm 处出现表面等离子体共振峰,表明 Ag-NPs 成功合成;XRD 分析显示其具有面心立方结构,平均晶粒尺寸为 39.76nm;SEM 和 HRTEM 显示 Ag-NPs 呈不规则形状,平均粒径为 26.63nm;FT-IR 光谱揭示了参与还原和稳定 Ag-NPs 的生物分子及功能基团;热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)证实了 Ag-NPs 的热稳定性。
  • 植物化学分析和抗氧化活性:Ag-NPs 和睡茄叶提取物均显示出剂量依赖性的总酚含量(TPC)、总黄酮含量(TFC)、总抗氧化能力(TAC)和铁离子还原抗氧化能力(FRAP)。在 DPPH 自由基清除和 H2O2自由基清除实验中,Ag-NPs 表现出良好的抗氧化活性,且在 DPPH 实验中效果优于睡茄叶提取物。
  • 细胞毒性和植物毒性评估:溶血实验和卤虫致死实验表明,Ag-NPs 和睡茄叶提取物均具有细胞毒性,但在安全范围内,Ag-NPs 的溶血活性更强,而睡茄叶提取物对卤虫幼虫的致死活性更高。在植物毒性实验中,Ag-NPs 和睡茄叶提取物对萝卜种子的发芽率和幼苗长度有显著影响,高浓度时表现出较高的植物毒性。
  • 抗菌活性研究:Ag-NPs 对多种致病细菌,如肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)和伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi)等,表现出显著的抗菌活性,抑制 zone 直径在 14 - 29mm 之间。

研究结论和讨论部分指出,利用睡茄叶提取物合成 Ag-NPs 是一种可持续且环保的方法。合成的 Ag-NPs 具有独特的结构、良好的稳定性和显著的生物活性,在生物医药和农业领域展现出潜在的应用价值。然而,研究也发现 Ag-NPs 与植物提取物的相互作用可能会增强植物毒性,这为后续研究提出了新的方向。该研究首次全面评估了睡茄介导合成的 Ag-NPs 的多种性能,为其进一步应用提供了重要参考,对推动绿色纳米技术在生命科学和健康医学领域的发展具有重要意义。未来研究可进一步探索这些纳米颗粒的具体应用及生物活性的潜在机制,以充分挖掘其应用潜力。

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