氧化石墨烯-聚乙二醇复合物与萝卜硫素联用对肺细胞的协同效应及治疗潜力研究

本研究针对纳米材料GO-PEG（聚乙二醇修饰氧化石墨烯）的生物毒性问题，探索了天然化合物萝卜硫素（sulforaphane）和黑萝卜汁（Raphanus sativus L.）对BEAS-2B支气管上皮细胞的保护作用。通过MTT法测定IC50值（GO-PEG 50 nm: 57.3 μg·mL-1；400 nm: 121.5 μg·mL-1），发现萝卜硫素（31.2 μg·mL-1）和黑萝卜汁（845.8 mg·mL-1）能显著降低IL-6水平并提升GSH-Px、T-SOD酶活性，证实其抗炎与抗氧化协同效应，为纳米材料安全应用提供新策略。

　　

研究背景与科学问题
纳米材料氧化石墨烯（GO）因其独特的物理化学性质在生物医学领域备受关注，但其水溶性差和潜在细胞毒性限制了应用。聚乙二醇（PEG）修饰虽能改善生物相容性，但GO-PEG仍可能通过诱导活性氧（ROS）和炎症因子（如IL-6）引发细胞损伤。与此同时，天然化合物萝卜硫素（sulforaphane）因其强效抗氧化特性被广泛研究，但其与纳米材料的协同作用机制尚不明确。如何平衡纳米材料的治疗潜力与毒性风险，成为亟待解决的科学问题。

研究设计与技术方法
由塞尔丘克大学Esra Maltas Cagil团队主导的研究，通过改良Hummers法制备两种粒径（50 nm和400 nm）的GO-PEG，结合高效液相色谱（HPLC）定量从黑萝卜汁中提取的萝卜硫素。采用MTT法测定细胞毒性（IC₅₀），并分析IL-6水平和抗氧化酶（CAT、GSH-Px、T-SOD）活性，评估萝卜硫素及黑萝卜汁对GO-PEG毒性的拮抗作用。

研究结果

1. 材料表征与毒性评估
   GO-PEG的粒径依赖性毒性显著，50 nm颗粒的IC₅₀（57.3 μg·mL^-1）低于400 nm（121.5 μg·mL^-1），证实纳米尺寸效应加剧细胞损伤。

2. 天然化合物的保护效应
   萝卜硫素（IC₅₀: 31.2 μg·mL^-1）和黑萝卜汁（845.8 mg·mL^-1）通过下调IL-6和上调GSH-Px、T-SOD活性，显著缓解GO-PEG诱导的氧化应激，其中萝卜硫素使IL-6降低达40%。

3. 协同机制解析
   萝卜硫素的异硫氰酸酯基团直接清除ROS，而黑萝卜汁中的多酚类物质可能通过激活Nrf2通路增强细胞抗氧化防御，形成双重保护屏障。

结论与意义
该研究首次系统阐明GO-PEG与萝卜硫素的协同作用机制，为纳米材料的安全应用提供了天然增效方案。通过降低IL-6和提升抗氧化酶活性，萝卜硫素和黑萝卜汁可有效拮抗GO-PEG的毒性，为肺癌等呼吸系统疾病的纳米药物治疗策略开辟新路径。研究成果发表于《Talanta》，对推动纳米-天然复合疗法具有重要指导价值。