合成条件对秘鲁樱草提取物介导的硒纳米颗粒结构特性及生物活性的影响

《Sustainable Chemistry One World》：Effect of synthesis conditions on the structural characteristics and biological activities of Muntingia calabura extract-mediated selenium nanoparticles

　　**摘要**本研究以刺萼苞树（*Muntingia calabura*）叶提取物作为还原剂和封端剂，用于绿色合成硒纳米粒子（SeNPs）。系统研究了反应温度、反应时间和提取物与Na?SeO?体积比对纳米粒子形成的影响。采用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外-可见光谱（UV–Vis）和Zeta电位分析对合成的SeNPs进行了表征。最优合成条件（120 °C、2小时、提取物:Na?SeO?比为1:2.5）获得了球形SeNPs，平均粒径为295 nm，具有较高的胶体稳定性（Zeta电位?43.3 mV）。XRD分析证实形成了高结晶性SeNPs，而FTIR和UV–Vis结果验证了植物提取物参与了纳米粒子的形成与稳定化。此外，还评估了SeNPs的生物活性。纳米粒子对金黄色葡萄球菌（*Staphylococcus aureus*）表现出抗菌活性，抑制圈直径为11 mm；在50 μg/mL浓度下表现出低细胞毒性，对HepG2和HEK-293细胞的细胞毒性分别约为16%和0%。这些结果表明，生物合成的SeNPs具有潜在的生物医学应用前景。**引言**如今，各种对抗生素产生耐药性的细菌菌株被视为需要各研究者持续关注的问题[1]。金属或金属氧化物的纳米结构已被广泛研究和应用，以应对这些耐药菌株。据报道，可采用物理和化学等方法来制备这些纳米材料[2]。每种方法各有其优缺点；其中，生物方法——通常使用植物部位提取物来合成各种金属和金属氧化物——因其环境友好、成本低廉和无毒性而日益受到青睐[3]。据文献报道，植物部位中存在的天然化合物可同时作为纳米粒子合成的还原剂和表面活性剂[4]。值得注意的是，叶片被认为是含量最丰富的系统，且具有最高的生长速率，由于含有大量多酚类、类黄酮、脂肪酸和氨基酸等植物化合物，使得通过生物途径合成金属纳米粒子成为可能[5]、[6]、[7]。在由植物部位合成的纳米材料中，硒（Se）作为一种相对低毒性的元素，因其出色的生物相容性和抗菌活性而成为前景广阔的候选材料[8]。使用植物提取物合成SeNPs在生物相容性方面优于化学合成方法，从而拓宽了其潜在应用范围，尤其是在生物医学领域[9]。SeNPs表现出强效的抗菌活性，即使对多重耐药菌株，如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和阴沟肠杆菌（*Klebsiella oxytoca*）也具有效果。此外，硒是细胞必需的微量元素，有助于减轻氧化应激并增强免疫反应[10]。近年来，多种植物提取物已被用于合成硒。然而，根据许多先前的报道，植物介导的合成方法仍面临着控制纳米粒子团聚的一些重大挑战，通常导致粒径分布宽、粒子直径大和胶体稳定性不足。为克服这些局限性，选择具有强还原和封端作用的植物提取物对于形成分散良好、高稳定性的材料至关重要[9]。刺萼苞树（*Muntingia calabura*）是一种流行的药用植物，属于刺萼苞属，广泛分布于墨西哥南部、南美洲热带地区、中美洲、大安的列斯群岛、特立尼达、圣文森特以及东南亚[11]。刺萼苞树叶已被广泛应用于多种医疗用途，如消毒剂和用于治疗肿胀及胃溃疡，这得益于其含有多种生物活性化合物[12]。先前刺萼苞树叶提取物已被用于纳米材料的合成，因为其含有高含量的酚类、类黄酮和三萜皂苷化合物，这些化合物可被视为天然表面活性剂和还原剂[13]。利用刺萼苞树叶提取物合成此类纳米粒子的研究对于优化硒纳米粒子的合成具有重要作用。此外，还研究了纳米粒子的生物活性，因为当前纳米粒子研究的主要范围集中在其活性方面。在本研究中，使用刺萼苞树叶提取物合成了硒纳米粒子（SeNPs）。影响SeNPs粒径的因素包括反应温度、反应时间和提取物与Na?SeO?的体积比。适宜的合成条件基于场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）图像分析确定。材料表征采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外-可见光谱（UV-vis）、Zeta电位和透射电子显微镜（TEM）图像等方法进行。SeNPs的生物活性通过抗菌活性和细胞毒性进行评估。测定了对大肠杆菌（*E. coli*）和金黄色葡萄球菌（*S. aureus*）的抑制圈直径，分别作为常见的革兰氏阴性和革兰氏阳性菌株，以评估SeNPs的抗菌性能。所得结果与其他近期报道进行了比较。材料毒性通过3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四氮唑溴盐（MTT）法进行评估。选择HepG2和HEK-293细胞来确定材料的细胞毒性，其中对HepG2细胞的MTT试验侧重于SeNPs对肝脏的影响，而对HEK-293细胞的试验则提供了纳米结构硒的整体细胞毒性。**片段****化学品与材料**刺萼苞树叶采集自越南胡志明市科学技术大学校（越南国家大学胡志明市分校）（GPS坐标：纬度10.7694588°，经度106.659147°）。本研究所有实验均使用双蒸水。乙醇（C?H?OH，99%）、亚硒酸钠（Na?SeO?，99.95%）、溴化钾（KBr）和氢氧化钠（NaOH，95%）购自美国Sigma-Aldrich Co., Ltd.。大肠杆菌（*E. coli*，MTCC-443）和金黄色葡萄球菌（*S. aureus*）……**合成条件对SeNPs形成的影响**反应温度作为合成条件中的关键因素之一进行了研究（**图1**）。前驱体溶液严格保持在pH 6。这种弱酸性环境是特意选择的，以保留刺萼苞树提取物中植物化学物质的结构稳定性和抗氧化能力，确保可控的生物还原过程，而非快速且不稳定的沉淀[18]。随着温度从90°C升高到130°C……**结论**本文通过生物途径成功合成了SeNPs，以刺萼苞树叶提取物作为还原剂和稳定剂。对适宜合成条件的详细考察表明，反应温度、时间和前驱体比在SeNPs的生成中起着关键作用。此外，SeNPs的生物活性表明其对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌株均表现出优异的抗菌性能，同时对正常细胞无毒……**作者贡献声明****Le Minh Huong：** 撰写——初稿。**Nguyen Huu Hieu：** 撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，概念构思。**Doan Thi Yen Oanh：** 撰写——初稿。**Nguyen Hung Vu：** 撰写——初稿。**Nguyen Ngoc Kim Tuyen：** 撰写——初稿。**Nguyen Minh Dat：** 撰写——初稿。**Nguyen Thanh Hoai Nam：** 撰写——初稿。**利益冲突**以下署名的作者声明，他们与任何在组织或实体中的任何财务利益（如顾问费、教育赠款、参与演讲者局、会员身份、雇佣关系、咨询业务、股票所有权或其他股权利益，以及专家证词或专利许可安排），或非财务利益（如个人或职业关系、隶属关系、知识或信念）均无关联或参与……**致谢**我们感谢胡志明市科学技术大学（越南国家大学胡志明市分校）对本研究的支持。**利益冲突**作者声明不存在利益冲突。作者：Nguyen Ngoc Kim Tuyen | Nguyen Hung Vu | Nguyen Thanh Hoai Nam | Nguyen Minh Dat | Le Minh Huong | Doan Thi Yen Oanh | Nguyen Huu Hieu