利用杜英种壳提取物绿色合成二氧化锡纳米粒子及其生物学与环境应用

《Environmental Research》：Green synthesis of SnO 2 nanoparticles using Calophyllum inophyllum seed shell extract and their biological and environmental applications

　　

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  利用C. inophyllum种子壳提取物进行SnO₂纳米粒子的可持续绿色合成
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  综合表征证实SnO₂纳米粒子具有结晶性和稳定性
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  SnO₂纳米粒子表现出强效的幼虫毒杀和抗菌活性
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  观察到SnO₂纳米粒子具有显著的抗生物膜和抗癌活性
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  SnO₂纳米粒子在紫外驱动的光催化布洛芬降解中表现出高效性能

引言

纳米技术在科学研究、工业流程、医疗保健和农业等多个领域引发了革命性变化，通过在原子和分子层面控制材料的操控实现了这一突破。纳米科学的进展与现代化紧密相关，并在人类生活的各个方面做出了重大贡献。纳米材料在新兴技术中发挥着关键作用，特别是在催化、储能系统、太阳能收集和生物医学应用方面（Buniyamin等，2025；Khan等，2019）。纳米粒子是负责基于纳米技术的系统功能性能的核心构建模块。过去几年，利用简单、低成本和环境友好的过程生成纳米粒子的兴趣日益增长，从而推动了新型纳米材料的快速推出（Dhanabalan等，2026；Jamil和Faizan，2024）。其中，金属氧化物纳米粒子因其在药物递送系统、生物医学工程、污水处理、纳米传感器和催化过程中的广泛应用而备受关注。在纳米级过渡金属氧化物类别中，二氧化锡纳米粒子（SnO₂ NPs）展现出卓越的光物理化学特性，支持其在各种应用中的使用。SnO₂被公认为一种极具前景的防腐蚀涂层材料（Aslam等，2022），并证明了在降解污水中有机污染物方面具有强大的光催化效率（Honarmand等，2019）。

均相沉淀法、水热法、声化学法、溶剂热法、微乳液法和溶胶-凝胶法等纳米技术方法已被广泛用于SnO₂纳米粒子的制备。传统化学合成过程中经常使用有毒还原剂，如水合肼和硼氢化钠，以及致癌化学物质如甲醛和挥发性有机溶剂如甲苯、乙醇胺和N,N-二甲基甲酰胺（Castiello等，2023）。这些化合物的使用由于其毒性、易燃性和长期持久性造成了重大的环境和健康问题（Ramamoorthy等，2022）。

相比之下，绿色合成技术使用天然提取物作为水相系统中的还原剂和稳定剂，避免了有害化学物质，符合可持续和生态友好化学的原则（Ansari等，2024b；Dikshit等，2021；Jayabalan等，2019）。植物提取物因其非致病性和生物合成过程中形成的高度调控的生物分子组装而在绿色合成方法中引起了显著关注（Gadgeppa等，2024；Ganesh等，2019）。此外，植物来源的提取物富含功能性生物分子，包括多酚类、类黄酮、蛋白质和胺类，它们作为金属盐的有效还原剂和稳定剂，有助于纳米粒子在水介质中的形成（Kaliappan等，2025b；Sharma等，2016）。大量研究表明，基于植物的提取物可以成功生物合成SnO₂纳米粒子。例如，Bhosale等（2018）报道了一条利用Calotropis gigantea叶片水提取物的生物合成途径，其中植物化学物质既充当还原剂又充当封端剂。在另一项研究中，利用Lycopersicon esculentum（番茄）果皮提取物合成的SnO₂纳米粒子显示果皮浓度的变化显著影响粒径和结晶度。值得注意的是，这些生物合成的纳米粒子在120分钟内实现了亚甲基蓝的完全降解，性能优于传统方法生产的纳米粒子以及商业级SnO₂（Garrafa-Galvez等，2019）。

Calophyllum inophyllum（Calophyllaceae科）分布于印度和东南亚的热带地区。它常见于西高止山脉的山麓地带，栖息地范围从果阿和孟购买延伸至卡纳塔克邦、喀拉拉邦和泰米尔纳德邦的山坡（Chinthu等，2023）。俗称Punnai，最常见于印度南部的泰米尔纳德邦。三萜类、黄酮类、苯吡喃类、香豆素类和新型类黄酮等次生代谢物是该植物中仅举几例的生物活性物质，具有多种生物学功能（Laure等，2008）。C. inophyllum是一种天然植物，由于其价格低廉、资源丰富和环境友好，在农业、健康、食品和化石能源领域引起了广泛关注（Fu等，2025）。

本文报道了利用C. inophyllum种子壳废弃物作为天然提取物首次实现高结晶度SnO₂纳米粒子的可扩展和环境友好合成。采用多种分析技术表征了合成SnO₂纳米粒子的光物理化学性质。进一步评估了合成纳米粒子的幼虫毒杀、抗菌和抗生物膜活性。此外，还研究了其在布洛芬降解中的光催化效率。

各章节摘要

植物材料的采集

在印度泰米尔纳德邦钦奈Sathyabama科学与技术学院校园内采集了C. inophyllum种子壳（地理坐标：北纬12.8729°，东经80.2261°）。所采集的植物标本经认可专家进行了分类鉴定和鉴定确认。

C. inophyllum种子壳提取物（CISSE）的制备

种子壳在60°C热空气烘箱中干燥24小时。干燥后的种子壳用电搅拌器研磨成粉末。将5克粉末与100毫升蒸馏水混合，在60°C下加热至沸腾

紫外-可见吸收光谱分析

本研究采用绿色可持续策略，利用C. inophyllum种子壳提取物作为还原剂和稳定剂进行SnO₂纳米粒子的生物合成。采用紫外-可见分光光度法研究了合成SnO₂纳米粒子的光学性质。如图1a所示，SnO₂纳米粒子、植物提取物和氯化亚锡前体的吸收光谱显示出不同的吸收特征。SnO₂纳米粒子在中心处显示出明显的吸收带

结论

本研究成功展示了利用植物提取物作为天然还原剂和稳定剂进行SnO₂纳米粒子的绿色生产。与传统化学合成技术相比，该技术具有成本低廉、无毒和可持续等优势。合成的SnO₂纳米粒子表现出理想的物理化学特性，包括球形形貌、良好的胶体稳定性和结晶结构，证实了其成功形成。此外

CRediT作者贡献声明

Jayaseelan Chidambaram：撰写-原始草稿、方法论、调查、数据整理。Baranidharan Paramanathan：软件、方法论、调查。Jayaprakash Jayabalan：撰写-审阅与编辑、验证、调查。Chinnaperumal Kamaraj：方法论、调查。Mani Ganesh：验证、方法论、形式分析。Sandhya S：撰写-审阅与编辑。Divya Panneerselvam：方法论、调查

资金支持

本研究未获得任何基金机构的专项拨款。

利益冲突声明

? 作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢Sathyabama科学与技术学院（位于钦奈）和圣约瑟夫学院（位于古达洛尔）为本研究的开展提供了必要的设施和机构支持。

Chidambaram Jayaseelan|Baranidharan Paramanathan|Jayaprakash Jayabalan|Chinnaperumal Kamaraj|Ganesh Mani|S. Sandhya|Divya Panneerselvam