基于吊兰水提取物的银纳米粒子绿色合成及其抗癌与促凋亡效应研究

《Journal of Herbal Medicine》：Green Synthesis of Silver Nanoparticles using Chlorophytum comosum Aqueous Extract and the study of Anti-cancer Effect and Apoptosis Induction

　　

## 摘要要点

• 绿色合成的AgNPs（CcAgNPLs和CcAgNPRs）显示出强效的抗癌活性
• 紫外光谱法、动态光散射（DLS）、Zeta电位、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）是表征中使用的部分方法。
• 纳米粒子增强活性氧（ROS）的生成和线粒体损伤。

## 引言

肺癌仍然是最常见的癌症类型，也是全球导致癌症相关死亡最多的原因，主要归因于诊断延迟和治疗效果不佳。(Sung等，2021)。非小细胞肺癌（NSCLC）占肺癌总发病率的85%，具有高度异质性、侵袭性以及对常规治疗的抵抗性。(Thai等，2021)。尽管靶向治疗和免疫治疗取得了重大进展，治疗指数仍受到全身毒性、耐药性和治疗药物递送效率低下的限制。(Knight等，2017)。纳米技术通过靶向药物递送和在分子水平上提高治疗效率，开辟了克服这些挑战的新途径。(Shi等，2016)。在众多纳米材料中，银纳米粒子（AgNPs）因其独特的理化性质和强烈的生物活性（包括抗癌潜力）而备受关注。(Jeevanandam等，2018)。已知AgNPs通过各种机制（包括氧化应激、DNA损伤和凋亡）在癌细胞中诱导显著的细胞毒性。(Gurunathan等，2013)。因此，AgNPs作为潜在的抗癌纳米材料引起了极大关注，包括在肺癌研究中的应用。

通过化学还原法传统合成纳米粒子依赖于有毒化学品和高能耗过程，引发了对生物医学相容性的严重关切。(I. Khan等，2019)。使用植物提取物的绿色合成纳米粒子开辟了环境友好型方法的新途径，其中天然生物分子作为还原剂和稳定剂发挥作用。(Roy等，2019)。这种方法不仅最大限度地减少了环境危害，还通过使用植物化学物质作为封端剂提高了纳米粒子的生物医学潜力。最近的研究进一步证明了植物介导的AgNP合成的适应性，揭示了植物提取物可以促进纳米粒子合成并影响其理化性质和生物活性。例如，使用多花百部（Scadoxus multiflorus）叶提取物生物合成具有抗菌和抗癌相关特性的AgNPs，展示了植物来源纳米粒子的多样化潜力。同样，最近使用夹竹桃（Thevetia peruviana）果实提取物进行的研究表明，可以通过简单的水相合成方法生产出具有独特晶体性质和生物活性的植物介导AgNPs。这些结果强调了绿色合成AgNPs的严格理化表征和生物学表征的重要性，同时支持更广泛地使用植物来源的生物分子作为还原剂和稳定剂。(Chakraborty等，2026; Chakraborty等，2026)。

百合竹（Chlorophytum comosum）是百合竹属（Chlorophytum）的成员，该属有200多个物种，主要分布在热带和亚热带地区。由于它们据称具有免疫调节、适应原、催情和抗衰老特性，几种通常与称为"Safed Musli"的传统草药制剂相关的百合竹属物种已在非洲、中国和印度的传统医学体系中使用。百合竹属长期以来被用于民族医学，激发了科学好奇心并促成了对其药理潜力的深入研究。(Rzhepakovsky等，2022)。来自不同百合竹属物种的提取物和制剂已显示出多种生物活性，如免疫调节、抗菌、抗细菌、抗氧化和抗痛觉特性。(Matsushita等，2005)。此外，这些物种已被证明可以改善男性生殖健康，减少与糖尿病相关的血糖升高和血脂升高，并提供肝脏和睾丸毒性的防御。除了这些药用特性外，百合竹属物种的抗癌潜力也得到了研究。大部分研究是在体外使用分离的植物成分、溶剂提取物或粗提物进行的。有趣的是，C. comosum根部的丁醇提取物抑制了4种癌细胞系的细胞增殖并诱导了凋亡，特别是血液来源的癌细胞系。与研究中使用的亚硝基-D-正亮氨酸相比，该提取物对T细胞白血病CCRF-HSB-2细胞的抗增殖活性高约7-8倍。用5种百合竹属物种的皂苷馏分或甲醇根提取物处理的早幼粒细胞白血病HL-60细胞显示出显著的抗增殖活性。这些结果支持了越来越多的证据，表明百合竹属物种具有很强的抗癌潜力，可能是新药物的重要来源。(Matsushita等，2005; Rzhepakovsky等，2022)。最近从药用植物提取物合成并评估抗癌、抗菌和凋亡相关效应的AgNP制剂已经证明，植物介导纳米技术的最新发展进一步表明，将植物来源的生物分子纳入纳米粒子系统可能提供提高生物活性的额外手段。(Chakraborty, Bhairappanavar等，2026)。

几项研究记录了使用圣罗勒（Ocimum sanctum）、芦荟（Aloe vera）、尖叶榄仁（Conocarpus lancifolius）、印楝（Azadirachta indica）和辣木（Moringa oleifera）等药用植物绿色合成银纳米粒子的情况。尽管这些研究显示了有前景的抗菌和抗癌特性，但针对同一药用植物不同组织的比较研究仍然罕见，特别是关于组织特异性植物化学物质组成如何影响纳米粒子性质和抗癌活性的研究。(Anjum等，2016; Eker等，2025; Kumari等，2022)。尽管植物介导的AgNPs合成已被广泛研究，但使用C. comosum叶片和根的水提取物作为纳米粒子形成的生物来源，并比较两种不同植物组织产生的纳米粒子，使当前方法具有重要意义。该方法允许植物来源的植物化学物质同时参与Ag?离子的还原和所产生纳米粒子表面的稳定，从而消除了对单独合成还原剂和封端剂的需求。生物合成是传统物理和化学方法的环境友好型替代方案，后者可能需要大量能源或化学试剂。根据早期研究，生物系统可以作为生产纳米粒子的有用平台，并且，取决于生物来源和合成条件，所产生的纳米粒子可以表现出各种理化特性和生物特性。(Sangeeta等，2024)。

使用相同的实验装置直接比较叶片和根介导的C. comosum AgNPs是我们研究的另一个独特方面。这种比较提供了研究植物组织植物化学物质组成如何影响纳米粒子性质和生物反应的机会。关键的是，本研究结合了对A549细胞抗癌活性的机制分析，包括细胞摄取、ROS生成、谷胱甘肽修饰、脂质过氧化、线粒体膜电位、caspase-9激活和凋亡，以及理化表征并与相应的粗提物进行比较。因此，本研究不仅涉及纳米粒子的生产，还评估了理化性质、生物活性和植物介导的纳米粒子生成之间的关系。

类黄酮、酚酸、萜类和生物碱等植物化学物质在纳米粒子的形成和稳定中非常重要，也对它们的生物活性有贡献。(Kuppusamy等，2016)。植物提取物中的植物化学物质成分在银纳米粒子的环境友好型合成中起着重要作用。(Alharbi等，2022)。百合竹中发现的众多生物活性物质，如类黄酮、酚类化合物、生物碱和皂苷，对于纳米粒子的合成和稳定性至关重要。(Kavya等，2024)。当酚类物质和类黄酮具有可以供电子的羟基和羰基官能团时，银离子（Ag?）更容易被还原为金属银纳米粒子（Ag?）。(Mikhailova, 2020)。通过与含氮基团的相互作用，生物碱可能有助于还原和表面功能化。(Shimasaki & Nakano, 2025)。由于皂苷具有两亲性，它们可以吸附在纳米粒子表面并作为天然封端剂，增强胶体稳定性并抑制聚集。(Kumar S等，2026)。此外，这些植物化学物质在纳米粒子周围形成保护性有机冠，提高其稳定性并影响其生物相互作用。最近关于植物介导AgNPs的研究也强调了提取物来源的官能团在纳米粒子合成、表面封端和随后生物相互作用中的重要性。为了确定植物来源生物分子在AgNP生产和稳定性中的作用，当前的生物制造研究将基于FTIR的官能团鉴定与微观和元素表征相结合。(Nagaraja等，2025)。因此，由于其丰富的植物化学物质含量，C. comosum是生态友好型生产稳定和具有生理活性的银纳米粒子的理想选择。(Kamyab等，2026)。植物化学物质也被证明可以通过增加纳米粒子的摄取和激活细胞内信号通路而协同作用，从而增强纳米粒子的细胞毒性。(Oladipupo等，2025)。百合竹是一种富含生物活性化合物并表现出抗氧化和药理活性的药用植物。(Adhami等，2020)。然而，该植物在基于纳米粒子的抗癌策略中的应用仍然缺乏研究，特别是针对肺癌。

然而，植物介导的银纳米粒子在调控NSCLC细胞凋亡和氧化应激中的应用仍然缺乏研究，特别是当使用同一药用植物的不同组织时。本研究使用C. comosum叶片和根的水提取物合成AgNPs，以比较AgNPs对抗A549人肺腺癌细胞A549的理化性质和抗癌效果。具体目标是合成和理化表征叶片和根介导的AgNPs，比较它们与相应粗提物的细胞毒效应，并研究其抗癌活性的细胞机制，重点关注细胞摄取、ROS生成、氧化应激、脂质过氧化、线粒体膜电位、caspase-9激活和凋亡。由于A549人类肺癌腺癌细胞是非小细胞肺癌（NSCLC）的代表，而NSCLC是最常见的肺癌亚型，约占所有诊断病例的85%，因此被选为实验模型。(Korrodi-Gregório等，2016)。A549细胞经常用于评估新型抗癌药物的效果和作用模式，因为它们保留了肺泡II型上皮细胞的多种生化和形态学特征。(Foster等，1998; Giard等，1973)。它们在纳米医学和癌症研究中的广泛应用为研究新兴治疗候选药物（如植物介导的银纳米粒子）对肺癌的细胞反应和潜在抗癌机制提供了可靠的体外模型，并便于与先前发表的研究结果进行比较。(Annu等，2018)。合成的纳米粒子通过各种光谱和显微镜技术进行了详细表征。(H. Singh等，2023)。随后，使用体外测试评估了纳米粒子的抗癌效果。

我们的工作揭示了药用植物提取物介导的银纳米粒子增强抗癌效果的机制基础。它还强调了绿色合成路线作为对抗肺癌的有前景治疗策略的潜力。(Akter等，2018; AshaRani等，2008; Bin-Jumah等，2020)。已确定了几种相互关联的机制，如氧化应激、膜和线粒体功能障碍、细胞摄取和凋亡通路的激活，作为植物介导的AgNPs的生物效应。最近在绿色合成AgNPs的研究中也使用了类似的理化表征和生物学实验来显示其多功能活性。这些发现支持了调查A549细胞中与ROS相关的线粒体功能障碍和死亡是否为C. comosum介导的AgNPs发挥抗癌作用的机制。(Chakraborty, Bhairappanavar等，2026)。

通过将可持续纳米技术与癌症治疗相结合，本研究与联合国可持续发展目标（UNSDGs）相一致。通过研究环境友好的方法来开发针对肺癌的创新抗癌药物，利用C. comosum水提取物的银纳米粒子绿色合成直接贡献了SDG3（良好健康与福祉）。通过消除或大幅减少有害还原剂和稳定剂化学品的使用，与传统化学合成方法相比，植物介导的纳米粒子合成通过环境友好的制造技术和减少化学废物支持了SDG 12（负责任的消费和生产）。此外，通过支持创建更安全、更经济且可扩展的绿色纳米粒子用于生物医学应用，本工作推动了可持续纳米医学的创新，有助于SDG 9（工业、创新和基础设施）。总之，这些要素展示了草药纳米技术如何在促进可持续医疗的同时最大限度地减少环境影响。(Lee等，2016; Rosyidah等，2026)。植物介导的银纳米粒子作为潜在抗癌药物的发展推动了新型治疗方法的进展并改善了人类健康。(Ahmed等，2016; Iravani, 2011; P. Singh等，2016)。此外，本研究的绿色合成方法最大限度地减少有害化学品的使用并利用可再生生物资源，支持了环境友好和可持续的纳米技术。

## 材料要求

分析级硝酸银（AgNO?）购自印度SRL。实验测试需要分析级试剂和其他物质。GIBCO提供DMEM、MTT和DMSO。印度浦那国家细胞科学中心提供人类肺癌细胞（A549细胞）。

鉴于其在肺癌研究中的广泛应用及其临床意义，人肺腺癌A549细胞系被选为NSCLC的体外模型。

**吊兰（*Chlorophytum comosum*）叶与根的采集及提取物制备**

新鲜吊兰用于荧光/共聚焦显微镜下的细胞摄取研究。本研究已展示了纳米制剂的细胞吸收特性。使用方形玻璃盖玻片（18毫米），将A549细胞以每孔2×10?个细胞的密度接种于6孔板中。该装置在37°C下维持2毫升相应富集培养基。在用IC??浓度的AgNP制剂（CcAgNPLs和CcAgNPRs）的染料（罗丹明B）加载后，孔板孵育24小时。随后用冰冷PBS清洗两次。

**从吊兰中生物合成CcAgNPs**

AgNPs使用吊兰叶和根提取物（CcAgNPLs和CcAgNPRs）进行生产。在将提取物添加到10 mM AgNO?后，我们观察到银（Ag?）离子生物还原为银纳米颗粒（AgNPs）逐渐产生棕色颜色。该图像展示了叶提取物在1至10 mM AgNO?浓度范围内产生深棕色颜色的情况。在1至24小时内发生的颜色变化表明，在所有测试剂量下均形成了CcAgNPs。AgNPs指示……

**未来的安全性考量（遗传毒性和生物蓄积）**

尽管所生产的AgNPs在体外显示出令人鼓舞的抗肿瘤功效，但还需要更多研究来确定其长期安全性。在特定暴露条件下，银纳米颗粒已被证明具有遗传毒性作用，包括染色体不稳定、与氧化应激相关的细胞损伤以及ROS介导的DNA损伤。长期暴露还可能导致纳米颗粒在肝脏、脾脏、肾脏和肺部等器官中蓄积，从而可能导致慢性疾病……

**结论与未来展望**

本研究在展示使用吊兰叶和根水提取物进行纳米颗粒绿色合成的可持续方法方面具有重要意义。所合成的AgNPs具有纳米级尺寸、植物化学物质表面官能化以及胶体稳定性等物理化学性质。紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、透射电镜和能量色散X射线光谱确认了其形成结构。比较评估揭示了叶介导和……

**伦理与同意参与声明**

不适用。

**资金**

无资金支持。

**作者贡献声明**

M.Z. Abdin：验证、监督、软件、资源、项目管理。Anjal Abid：软件、资源。Syed Naved Quadri：可视化、验证、资源、项目管理、数据整理。CHOUDHARY FURQAN：写作——审阅与编辑，写作——初稿，软件，项目管理，方法学，正式分析，数据整理，概念化。Safdar Mohammad Aman：软件、资源、数据整理。FAROOQI HUMAIRA：监督、软件、项目声明。

**利益冲突声明**

作者声明不存在任何已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。

**致谢**

我们感谢 Jamia Hamdard 生物技术系提供的机构支持。

**利益冲突声明**

作者声明不存在任何竞争性利益。

**临床试验编号**

不适用。

**同意发表声明**

不适用。

Furqan Choudhary | Mohammad Amaan Safdar | Anjal Abid | Syed Naved Quadri | M.Z. Abdin | Humaira Farooqi