玉米醇溶蛋白-琼脂糖@金复合水凝胶增强抗菌与抗癌活性实现结肠癌治疗中水飞蓟宾的控释

为解决结肠癌治疗中化疗药物靶向性差、生物利用度低及毒副作用大等问题，研究人员开发了基于玉米醇溶蛋白(zein)和琼脂糖(agarose)的复合水凝胶ZAf@Au，通过绿色合成法负载金纳米颗粒(AuNPs)和水飞蓟宾(silibinin)。该体系展现出协同抗癌效应（HT-29细胞抑制率提升）、pH响应控释特性（pH 5.5下72小时释放率达92%）及广谱抗菌性（对革兰氏±菌抑菌圈>15 mm），为肿瘤靶向治疗提供了新型生物材料方案。

　　

在全球癌症负担日益加重的背景下，结肠癌作为第三大常见恶性肿瘤，其治疗面临化疗药物水溶性差、靶向效率低和全身毒性大等瓶颈。传统化疗药物如黄酮木脂素类化合物水飞蓟宾(silibinin)虽具抗癌潜力，却因疏水性和快速代谢难以发挥疗效。与此同时，纳米载体系统虽能改善药物递送，但化学合成纳米颗粒的毒性问题始终悬而未决。

针对这一系列挑战，来自土耳其恰纳卡莱翁塞基兹马尔特大学（?anakkale Onsekiz Mart University）的Ilknur Atli团队创新性地将天然生物材料与纳米技术相结合。他们以玉米中提取的醇溶蛋白(zein)和红藻衍生的琼脂糖(agarose)为基质，通过黑果腺肋花楸(Aronia melanocarpa)提取物绿色还原金前体制备纳米金(AuNPs)，构建出具有三重功能的ZAf@Au复合水凝胶。这项突破性研究发表在《International Journal of Biological Macromolecules》，为结肠癌的靶向治疗提供了兼具环境友好与治疗高效的新策略。

研究团队采用四大关键技术：① 植物提取物介导的AuNPs绿色合成（UV-Vis证实520 nm等离子共振峰）；② 物理交联法制备zein-agarose复合水凝胶（FTIR验证氢键相互作用）；③ pH响应性药物释放测试（模拟不同生理环境pH 5.5-7.4）；④ 多模型抗菌评估（包括革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌）。

材料表征结果
通过SEM观察到均匀分布的50-80 nm AuNPs嵌入三维多孔网络，XRD证实面心立方金晶体结构（2θ=38.2°对应111晶面）。水凝胶溶胀率在pH 5.5时达480%，优于中性环境（pH 7.4时为210%），这种pH敏感性源于琼脂糖羧基质子的电离差异。

药物释放动力学
采用Korsmeyer-Peppas模型解析释放机制：酸性环境（pH 5.5）下72小时累积释放率达92%，符合非菲克扩散（n=0.63），而生理pH 7.4时仅释放43%。这种选择性释放特性源于肿瘤微环境与正常组织的pH梯度差异。

抗菌性能
Disk Diffusion法显示：含10% AuNPs的 hydrogel对大肠杆菌抑菌圈达18.3±0.5 mm（优于标准抗生素氨苄西林），对金黄色葡萄球菌为16.7±0.3 mm。CLSM活死染色证实细菌膜结构被AuNPs破坏。

抗癌效应
MTT实验揭示协同作用：单纯silibinin对HT-29细胞的IC₅₀为85 μg/mL，而ZAf@Au@silibinin组降至32 μg/mL（p<0.01）。流式细胞术显示该组合使凋亡率提升至64.7%（对照silibinin组仅29.3%）。值得注意的是，对正常人皮肤成纤维细胞CCD1079KSk的存活率仍保持>90%。

这项研究开创性地将植物活性成分、蛋白多糖复合物与贵金属纳米材料三者优势融合。AuNPs不仅作为药物载体，其表面等离子共振效应增强了silibinin的跨膜运输；zein的疏水结构域稳定药物分子，而agarose的温敏性凝胶网络实现时空控释。更重要的是，该体系突破传统纳米载体的毒性桎梏——黑果腺肋花楸中的花青素既作为还原剂又提供额外抗氧化保护，使材料对正常细胞几乎无损伤。

研究者特别指出，这种"绿色合成-生物材料-肿瘤微环境响应"三位一体的设计策略，不仅适用于结肠癌治疗，其pH响应机制还可拓展至其他酸性病理环境（如慢性伤口感染）。未来通过整合靶向配体修饰，有望实现更精准的二代智能给药系统。这项成果为生物基抗癌材料的临床转化提供了重要范式，同时为可持续纳米医学的发展开辟了新路径。