《Next Nanotechnology》：Synthesis of vincristine-mediated gold nanoparticles and evaluation of their anticancer potential against human colon cancer cells (Colo-205)
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金纳米颗粒（AuNPs）作为化疗药物的载体已被广泛研究，但载药AuNPs通常需要多步制备，涉及单独的还原剂、稳定剂和连接化学。本研究报道了一种一锅法、阳光辅助合成策略，其中市售长春新碱硫酸盐（VCR）注射制剂同时充当还原剂和封端剂，在5分钟内无需任何其他试剂即
金纳米颗粒（AuNPs）作为化疗药物的载体已被广泛研究，但载药AuNPs通常需要多步制备，涉及单独的还原剂、稳定剂和连接化学。本研究报道了一种一锅法、阳光辅助合成策略，其中市售长春新碱硫酸盐（VCR）注射制剂同时充当还原剂和封端剂，在5分钟内无需任何其他试剂即可获得VCR相关AuNPs（VCR-AuNPs）。所得颗粒在541 nm处呈现表面等离子体共振（SPR）吸收带（柠檬酸盐封端AuNPs为507 nm），X射线衍射（XRD）和选区电子衍射（SAED）证实其为面心立方（fcc）金（晶格参数4.07 ?）。透射电子显微镜（TEM）显示颗粒主要为准球形，另有少量三角形和六边形片状颗粒（平均核心尺寸18.2 ± 4.7 nm），纳米颗粒跟踪分析（NTA）给出的模态水合直径为27 nm，同时存在少量较大颗粒群体。傅里叶变换红外光谱（FTIR）表明VCR的羟基、胺基和羰基参与颗粒表面结合，上清液高效液相色谱（HPLC）分析显示合成过程中32.7%的初始VCR从溶液中移除。在10 μg/mL浓度下，VCR-AuNPs清除50.7 ± 1.2%的DPPH自由基，而游离VCR为31.8 ± 0.7%（p < 0.001）；无药物柠檬酸盐封端AuNPs在高达80 μg/mL浓度下最多清除34.0 ± 0.8%。在针对Colo-205人结肠癌细胞的磺酰罗丹明B（SRB）实验中，VCR-AuNPs与游离VCR的增殖抑制效果相当（10 μg/mL时分别为对照生长的24.0 ± 18.6%和14.5 ± 6.9%；两者GI50均< 10 μg/mL；p = 0.56），表明药物在颗粒形成后仍保持其抗增殖活性，而柠檬酸盐封端AuNPs无活性（GI50 > 80 μg/mL）。该方法为载药AuNPs提供了一条简便途径；还原机制、药物光稳定性及体内性能仍有待进一步研究。
论文解读
一、研究背景与意义
结直肠癌（CRC）是全球第三大常见恶性肿瘤，2020年约占所有癌症死亡病例的9.4%，且因人口老龄化，预计到2035年病例数将翻倍以上。当前CRC化疗主要基于氟尿嘧啶类（5-氟尿嘧啶或卡培他滨），常与奥沙利铂（FOLFOX方案）或伊立替康（FOLFIRI方案）联用，部分患者还可从贝伐珠单抗、西妥昔单抗和帕尼单抗等靶向药物中获益。然而，这些治疗伴随严重副作用，亟需更安全、更精准的治疗策略。
长春新碱（VCR）是从马达加斯加原产的长春花（Catharanthus roseus）中提取的重要生物碱，是一种强效抗微管药物，通过阻断细胞分裂于中期发挥作用，已用于乳腺癌、肺癌、睾丸癌、宫颈癌、急性髓系白血病、神经母细胞瘤、霍奇金病和急性淋巴细胞白血病等多种恶性肿瘤的治疗。临床前研究表明，KRAS突变型CRC模型对VCR有响应，且VCR与MEK抑制剂曲美替尼或雷公藤红素联用比单药更有效。然而，VCR存在多项药代动力学局限：对肿瘤组织亲和力差、易被CYP3A4/5快速代谢、易受P-糖蛋白介导的外排影响、半衰期短、体内分布不均且易诱导耐药。
纳米技术为克服上述局限提供了新途径。金纳米颗粒（AuNPs）因低内在毒性、简便的表面化学和强尺寸/形状依赖的光学性质，在肿瘤学中备受关注，已被用于药物递送、光热治疗、成像和生物传感。传统AuNPs制备多采用Turkevich柠檬酸盐法等化学还原法，或电弧放电、激光烧蚀等物理方法，但可能涉及有毒试剂、高能耗或额外稳定剂，且药物装载通常需要单独的偶联步骤。绿色合成虽利用植物提取物、微生物或纯化生物分子作为还原剂和封端剂，但粗提物成分可变且定义不清，导致批次间重现性差。此前尚无研究将VCR本身直接用作AuNPs合成的还原剂和稳定剂。本研究旨在开发一种更简便的将抗癌药物装载到AuNPs上的方法，即利用VCR同时作为还原剂和封端剂，一步合成载药纳米颗粒。
二、主要技术方法
研究人员采用一锅法合成策略，将VCR硫酸盐注射制剂（Vinlon，1 mg/mL，含甘露醇100 mg/mL作为辅料）稀释至20 μg/mL，加入HAuCl4（终金浓度约2 mM），在孟买The Institute of Science（19.08° N, 72.87° E）于2024年3月15日正午前后晴朗天气下直接暴露于阳光5分钟完成合成。表征手段包括紫外-可见光谱（UV-vis）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、纳米颗粒跟踪分析（NTA）、高效液相色谱（HPLC）和场发射透射电子显微镜（TEM）结合选区电子衍射（SAED）。生物活性评价采用DPPH自由基清除实验和磺酰罗丹明B（SRB）细胞毒性实验（在印度塔塔纪念中心ACTREC抗癌药物筛选设施进行，使用Colo-205人结肠癌细胞系）。对照实验包括：HAuCl4单独光照、VCR制剂单独光照、VCR+HAuCl4避光24小时、甘露醇单独光照及甘露醇+HAuCl4光照，以排除甘露醇和光照以外的变量。
三、研究结果
3.1 紫外-可见光谱与VCR-AuNPs的形成：VCR与HAuCl4混合物在阳光下5分钟内即呈现胶体金特征性的紫色，而避光组24小时后仍无色，证明光照是还原的必要条件。VCR-AuNPs在541 nm处呈现宽SPR吸收带（柠檬酸盐封端AuNPs为507 nm），红移和展宽与颗粒尺寸较大、存在三角形和六边形片状颗粒以及VCR有机层折射率较高有关。甘露醇对照实验未产生SPR带和颜色变化，证明甘露醇在该条件下不能还原Au3+，颗粒形成需要VCR参与。
3.2 FTIR官能团分析：FTIR光谱显示VCR与金表面主要通过羟基、胺基和羰基相互作用。O-H/N-H伸缩区、羰基区（1745.72 cm?1酯C=O伸缩）、C-N/C-O伸缩（1054.43至1048.54 cm?1）及指纹区均发生位移或变化，支持VCR与AuNP表面的结合。
3.3 X射线衍射（XRD）：XRD图谱在2θ = 38.24°、44.43°、64.62°和77.81°处呈现布拉格反射，分别对应面心立方（fcc）金的(111)、(200)、(220)和(311)晶面（ICDD卡片04–0784），平均晶格参数4.073 ?接近块体金参考值4.0786 ?。由Scherrer公式从(111)峰计算的平均晶粒尺寸为8.4 nm，约为TEM直径（18.2 ± 4.7 nm）的一半，表明多数颗粒为多晶或孪晶结构。
3.4 TEM与SAED形貌和尺寸分析：TEM图像显示颗粒分散良好，多数为准球形，另有少量三角形和六边形片状颗粒（边长约20–30 nm），平均核心直径18.22 ± 4.66 nm（n = 41）。SAED图谱呈现连续环，半径比1:1.16:1.64:1.92:2.55:2.82与fcc金的(111)、(200)、(220)、(311)/(222)、(331)/(420)和(422)反射匹配，所有环均归属fcc金，无第二相存在。
3.5 纳米颗粒跟踪分析（NTA）：NTA显示主导群体模态水合直径为27 nm，另有41、55、92和126 nm的较小群体以及241和313 nm的少量颗粒或聚集体。平均水合直径49 ± 44 nm，D10、D50和D90分别为23、33和93 nm。NTA模态（27 nm）大于TEM核心直径（18.2 nm），差异源于NTA测量的是包括有机封端层和溶剂化壳层的水合直径，且NTA对最小颗粒检测不足、对大颗粒权重偏高。
3.6 高效液相色谱（HPLC）：HPLC色谱图中VCR在2.7–2.8分钟出峰，峰高和峰面积随浓度线性增加。VCR-AuNP上清液中VCR峰明显小于20 ppm标准品，表明合成过程中部分VCR被消耗或结合。上清液中未检测到额外峰或保留时间偏移，提示溶液中残留VCR未被大量降解。
3.7 VCR结合效率：由标准曲线（y = 3.3061x + 0.5217，R2 = 0.9911）计算，VCR-AuNP上清液中游离VCR浓度为13.45 ppm，结合效率为(20 ? 13.45)/20 × 100 = 32.7%。由于部分VCR可能在还原Au3+过程中被氧化，32.7%是颗粒上完整VCR结合量的上限。
3.8 抗氧化活性（DPPH实验）：VCR-AuNPs在10、20和40 μg/mL浓度下DPPH清除率分别为50.7 ± 1.2%、66.7 ± 1.9%和80.5 ± 2.1%（IC50 ≤ 10 μg/mL），均显著高于游离VCR（10 μg/mL时为31.8 ± 0.7%，IC50 ≈ 19.5 μg/mL，p < 0.001）；80 μg/mL时两者趋近（82.4 ± 2.0% vs 79.5 ± 1.9%，p = 0.14）。柠檬酸盐封端AuNPs活性较弱（25.0–34.0%，IC50 > 80 μg/mL），证明金核本身不能解释VCR-AuNPs的活性增强，增强效应源于VCR-颗粒界面处大量电活性位点促进电子转移。
3.9 对Colo-205细胞的抗癌活性（SRB实验）：阿霉素（ADR）、游离VCR和VCR-AuNPs在所有测试浓度下均将细胞生长抑制至对照的50%以下（GI50均< 10 μg/mL），而柠檬酸盐封端AuNPs无抑制活性（GI50 > 80 μg/mL）。VCR-AuNPs在10 μg/mL时为对照生长的24.0 ± 18.6%，游离VCR为14.5 ± 6.9%，两者差异不显著（p = 0.56），表明VCR在形成并封端纳米颗粒后保留了全部抗增殖活性，结合金表面既未破坏药物也未阻碍其进入细胞。形态学观察与SRB数据一致：VCR和VCR-AuNPs处理的细胞密度降低、团簇破坏、细胞变圆收缩，而柠檬酸盐封端AuNPs处理的细胞与未处理对照相似。
3.10 与植物提取物介导合成比较：VCR介导路线的优势包括：还原剂为单一、药学定义明确、纯度已知的分子，有利于批次间重现性；治疗药物在颗粒形成过程中即被整合，无需单独装载步骤；反应快速（5分钟）且室温阳光条件下进行，无需加热或超声。劣势包括：VCR价格昂贵且本身具有细胞毒性；商业制剂含100倍质量过量的甘露醇（虽不还原金但可能共吸附）；VCR光不稳定需控制照射条件；产物形状不均一；阳光强度随时间和地点变化影响重现性。
四、讨论总结与结论
本研究存在以下局限：使用含甘露醇的商业注射制剂而非认证的VCR参考标准品；还原机制未完全确立，VCR光稳定性未能测量；颗粒形状和尺寸不均一，球形和片状组分未分别测试；未测量药物释放动力学、培养基中胶体稳定性和zeta电位；细胞毒性仅在单一癌细胞系、四个浓度（10–80 μg/mL）下测试，所有浓度均高于活性样品的GI50，无法分辨游离VCR与VCR-AuNPs之间的效力差异；阳光作为光源需要校准灯以实现可重现的规模化生产。
研究结论：本研究描述了一种一锅法、阳光辅助的金纳米颗粒合成策略，VCR硫酸盐注射制剂同时充当还原剂和封端剂。反应在室温下5分钟内完成，得到结晶性fcc金颗粒（SPR 541 nm；晶格参数4.07 ?），主要为准球形并含少量三角形和六边形片状颗粒（TEM核心18.2 ± 4.7 nm；NTA模态水合直径27 nm）。FTIR表明VCR的羟基、胺基和羰基参与颗粒表面结合，HPLC显示32.7%的初始VCR在合成过程中从溶液中移除。VCR-AuNPs的DPPH清除能力高于游离VCR（10 μg/mL时为50.7 ± 1.2% vs 31.8 ± 0.7%，p < 0.001；IC50 ≤ 10 vs 19.5 μg/mL）。对Colo-205细胞，VCR-AuNPs与游离VCR活性相当（两者GI50均< 10 μg/mL；10 μg/mL时分别为对照生长的24.0 ± 18.6% vs 14.5 ± 6.9%，p = 0.56），药物在颗粒形成后保留抗增殖活性，而无药物柠檬酸盐封端AuNPs无活性（GI50 > 80 μg/mL）。这些结果使VCR介导合成成为载药AuNPs的一条简便途径。后续工作应关注还原机制和药物光稳定性、形状可控合成、药物释放、非癌细胞系及其他结直肠癌细胞系测试，以及体内药代动力学和疗效评价。
