基于Centaurea saligna叶提取物绿色合成银纳米颗粒(AgNPs@cs)的植物化学研究:天然化合物定量分析及其抗氧化与抗菌活性

【字体: 时间:2025年07月21日 来源:Scientific Reports 3.8

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  本研究针对传统纳米颗粒合成方法高能耗、高毒性的问题,采用绿色化学原理,利用药用植物Centaurea saligna叶提取物成功合成了银纳米颗粒(AgNPs@cs)。通过LC-MS/MS定量分析发现scutellarin(8.67 mg/g)、shikimic acid(3.97 mg/g)等关键活性成分,证实AgNPs@cs具有优异抗氧化活性(DPPH IC50 9.27 μg/mL)和广谱抗菌效果(对金黄色葡萄球菌MIC 21 μg/mL),为食品医药领域提供了新型生物材料。

  

纳米技术作为21世纪最具前景的交叉学科,其核心材料银纳米颗粒(AgNPs)在生物医学领域展现出巨大潜力。然而传统物理化学合成法存在能耗高、毒性大等瓶颈,如何实现绿色可持续制备成为关键科学问题。与此同时,多重耐药菌的蔓延和氧化应激相关疾病的激增,亟需开发新型抗菌剂和抗氧化剂。药用植物Centaurea saligna作为菊科矢车菊属代表性物种,富含黄酮、酚酸等活性成分,但其纳米生物技术应用尚未被探索。

土耳其托卡特加齐奥斯曼帕萨大学天然产物实验室的研究团队在《Scientific Reports》发表创新性研究,首次利用Centaurea saligna叶提取物通过绿色合成法制备银纳米颗粒(AgNPs@cs),系统表征其理化性质并评估生物活性。研究采用紫外-可见光谱(UV-Vis)在441 nm处确认纳米颗粒形成,透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分别显示16.2 nm和18.5 nm的均一粒径,傅里叶变换红外光谱(FTIR)揭示酚羟基等基团参与还原稳定过程。通过液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)定量分析发现scutellarin、shikimic acid等关键活性成分,其中scutellarin含量高达8.67 mg/g提取物。

合成与UV-Vis分析
研究证实Centaurea saligna叶提取物中的生物活性成分可有效还原银离子,UV-Vis光谱在441 nm处的特征吸收峰证实纳米颗粒形成,该现象源于表面等离子共振(SPR)效应。

傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析
3261 cm-1处的羟基伸缩振动和1594 cm-1处的胺基弯曲振动表明植物多酚参与还原过程,1381 cm-1的OH弯曲振动提示生物分子包覆纳米颗粒表面。

X射线衍射(XRD)测量
衍射峰对应(111)、(200)等晶面,证实面心立方结构,Scherrer方程计算粒径为18.49 nm,与TEM结果(16.2 nm)具有良好一致性。

透射电镜(TEM)分析


显示球形单分散纳米颗粒,粒径分布均匀,EDX谱图中3.3 keV处的特征峰证实银元素占比达79.13%。

抗氧化活性
AgNPs@cs展现卓越自由基清除能力:DPPH实验IC50为9.27 μg/mL,优于BHT标准品(12.45 μg/mL);ABTS实验(7.43 μg/mL)同样超过阳性对照,FRAP值达5.4 μmol TE/mg,证实纳米颗粒可增强植物提取物的抗氧化效能。

抗菌活性
对革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)和阴性菌(大肠杆菌)均表现出显著抑制,最低抑菌浓度(MIC)分别为21 μg/mL和42 μg/mL,与抗生素阿莫西林效果相当,且具备更好的生物相容性。

该研究开创性地将药用植物化学与纳米技术相结合,建立环境友好的纳米颗粒绿色合成范式。其重要意义在于:1) 发现scutellarin等天然分子可作为高效还原剂;2) 证实生物合成纳米颗粒具有"1+1>2"的协同生物活性;3) 为开发新型抗菌材料、功能性食品添加剂提供技术路线。未来研究可进一步探索体内毒理学特性及在创面敷料、食品包装等领域的应用潜力。

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