动物与植物蛋白胨包覆银纳米颗粒对生物系统的比较研究:绿色合成与生物活性探索

【字体: 时间:2025年05月13日 来源:Biochemical and Biophysical Research Communications 2.5

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  为解决传统化学合成纳米颗粒的环境问题,研究人员开展了以动物和植物蛋白胨合成银纳米颗粒(AgNPs)并评估其生物活性的研究。结果显示合成的 AgNPs 呈球形,动物源的效果更优且急性毒性低。该研究推动了绿色化学及生物医学应用。

  在纳米技术蓬勃发展的当下,传统纳米颗粒合成方法却暗藏危机。以往的物理和化学合成手段,常常依赖有毒化学物质,在严苛的反应条件下进行,不仅对环境造成沉重负担,还可能在生产过程中产生大量有害废弃物。而生物合成纳米颗粒作为一种新兴的 “绿色合成” 途径,逐渐走进科研人员的视野。它借助微生物、植物、酶等生物材料,在温和的条件下就能制备出纳米材料,尺寸、形状和组成还能精准调控。
银纳米颗粒(Silver Nanoparticles,AgNPs)更是其中的 “明星选手”,凭借强大的抗菌、抗炎、抗氧化等特性,在医疗、环保等众多领域展现出巨大潜力。不过,现有研究大多聚焦于单一来源材料合成 AgNPs,对于动物和植物来源材料合成 AgNPs 的比较研究还相对匮乏。在此背景下,来自 Shahid Beheshti University of Medical Sciences(伊朗德黑兰)的研究人员决心填补这一空白,深入探究动物和植物蛋白胨(Peptone)合成 AgNPs 的特性、生物活性及潜在应用,相关成果发表在《Biochemical and Biophysical Research Communications》。

研究人员采用了一系列先进技术手段。利用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)观察纳米颗粒的微观形态;能量色散 X 射线光谱(Energy - Dispersive X - ray Spectroscopy,EDS)分析其元素组成;动态光散射(Dynamic Light Scattering,DLS)测定粒径大小;傅里叶变换红外光谱(Fourier - Transform Infrared Spectroscopy,FT - IR)研究表面官能团;紫外 - 可见光谱(UV - Visible,UV - vis)光谱监测合成过程及确认纳米颗粒的形成。

绿色合成 AgNPs


研究人员将 100 mL 的 2 mM 硝酸银分别与 100 mL 的 1%(w/v)动物源和植物源蛋白胨溶液混合,调节混合溶液的 pH 值至 4 - 12,在 28oC、150 rpm 的条件下振荡孵育 48 小时。随着反应进行,溶液颜色从浅黄色变为深棕色,这一颜色变化直观地表明了 AgNPs 的形成,而且颜色越深,纳米颗粒浓度越高。

AgNPs 的表征


通过多种技术分析,结果显示合成的 AgNPs 呈球形。其中,动物蛋白胨合成的 AgNPs 平均流体动力学直径为 32.20 nm,植物蛋白胨合成的为 48.73 nm 。这一尺寸差异对其后续的生物性能产生了显著影响。

生物活性评估


  1. 抗氧化活性:研究人员对合成的 AgNPs 进行抗氧化活性测试,发现其抗氧化活性呈现剂量依赖性。在浓度为 1000 μg?mL?1 时,动物源 AgNPs 的抗氧化活性高达 83.40%,展现出了优异的抗氧化能力。
  2. 酶抑制活性:针对 α - 淀粉酶(α - amylase)和脲酶(Urease)这两种关键酶,研究人员测试了 AgNPs 的抑制活性。结果显示,在 1000 μg?mL?1 浓度下,动物源 AgNPs 对 α - 淀粉酶的抑制率达到 73.06%,对脲酶的抑制率为 51.65%,均优于植物源 AgNPs ,表明动物源 AgNPs 在调节相关酶活性方面具有更大潜力。

急性毒性测试


为评估 AgNPs 的安全性,研究人员以小鼠为实验对象进行急性毒性测试。在 14 天的观察期内,通过口服或腹腔注射 2 mg?mL?1 的 AgNPs,并未发现小鼠出现明显的不良反应,这为其后续的生物医学应用提供了重要的安全性依据。

综合来看,该研究成功利用动物和植物蛋白胨实现了 AgNPs 的绿色合成,这为纳米颗粒的制备开辟了一条新颖且可持续的道路。合成的 AgNPs 不仅具有良好的生物活性,在抗氧化、酶抑制方面表现出色,而且急性毒性较低,展现出在生物医学领域,如药物递送、疾病治疗等方面的广阔应用前景。同时,该研究对动物和植物源蛋白胨合成 AgNPs 的比较分析,也为进一步优化纳米颗粒的合成及应用提供了关键参考,推动了绿色化学和生物医学的协同发展。

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