无花果（Ficus carica）叶提取物绿色合成银纳米颗粒（AgNPs）的制备、表征及其对细菌病原体传播媒介微小扇头蜱（Rhipicephalus (Boophilus) microplus）的杀螨活性

《Discover Nano》：Biosynthesis, characterization, and acaricidal activity of silver nanoparticles from Ficus carica leaf extract against Rhipicephalus (Boophilus) microplus ticks, a Vector of Bacterial Pathogens”

　　

微小扇头蜱（Rhipicephalus microplus）是牛的重要体外寄生虫，杀螨剂抗性的出现使可持续防控策略的开发成为必要。本研究旨在利用无花果（Ficus carica）叶水提物制备绿色银纳米颗粒（AgNPs），并评价这些纳米颗粒对微小扇头蜱（Rhipicephalus microplus）的杀螨活性。通过紫外-可见分光光度法（UV-Vis）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDX）确认了429 nm处纳米颗粒形成、晶体结构、球形形态和银元素组成。采用幼虫滤纸包法（larval packet bioassay）和成虫浸渍生物测定（adult immersion bioassay）在5–60 mg/mL范围内测试杀螨活性。48 h后，纳米颗粒和氯氰菊酯（cypermethrin）分别使幼虫死亡率达到100%和94%；在60 mg/mL时，产卵抑制率分别为84.79%和87.53%。化合物分子对接研究显示，2 H-1-Benzopyran-2-one是最具活性的化合物，其与微小扇头蜱膜相关孕酮受体组分蛋白（membrane associated progesterone receptor component protein）的结合亲和力为?8.2 kcal/mol。结果表明，绿色合成的无花果银纳米颗粒表现出显著杀螨活性，是环境友好型蜱防控的良好候选物。临床试验：不适用。

研究背景方面，微小扇头蜱（Rhipicephalus (Boophilus) microplus）是热带和亚热带地区畜牧生产中的重要体外寄生虫，可造成失血、增重下降和产奶量降低，并传播Babesia bigemina、Babesia bovis和Anaplasma marginale等病原体，引起牛巴贝虫病和边缘无浆体病。传统防控依赖化学杀螨剂，但已出现蜱抗性、环境污染以及肉和奶中化学残留等问题，因此需要开发可持续的植物源或生物源替代策略。绿色纳米技术利用微生物、植物材料和生物废弃物等天然生物活性剂合成纳米材料，可减少有毒物质使用。无花果（Ficus carica）富含酚类、原花青素单宁等成分，具有抗氧化、抗菌、抗真菌、抗寄生虫等多种药理活性，但其介导的AgNPs用于防控R. (B.) microplus尚未被充分探索。研究人员因此利用F. carica叶提取物绿色合成AgNPs，评价其对R. (B.) microplus幼虫和成虫的杀螨活性及繁殖影响，并结合分子对接、结合自由能估计和残基相互作用网络分析膜相关孕酮受体（RmMAPRC）模型，以探讨其作用机制。研究结论认为，绿色合成的F. carica AgNPs具有显著杀螨活性，是环境友好型蜱防控的良好候选物；但受限于缺乏体内有效性、毒性和长期环境安全性试验，仍需田间条件验证。其意义在于为R. (B.) microplus的可持续控制提供了植物介导AgNPs候选方案。

关键技术方法概述：研究人员采集巴基斯坦Mardan地区F. carica叶（凭证号Awkum. Bot.171.1.11），制备叶水提物并与AgNO₃反应绿色合成AgNPs，采用UV-Vis、FTIR、XRD、SEM-EDX表征，并用GC-MS分析植物化学成分。蜱样本来源于Mardan地区农场散养牛（Bos indicus x Bos taurus）体表，开展幼虫滤纸包法和成虫浸渍试验（AIT），以5–60 mg/mL浓度处理并以氯氰菊酯和蒸馏水为对照，采用Probit/Logit分析LC₅₀和LC₉₀。计算机分析包括RmMAPRC同源建模、模型验证、CASTp活性位点预测、AutoDock Vina分子对接以及Deep-PK成药性和毒性评估。

研究结果如下。3.1 Colorimetric analysis of AgNPs in plant extracts using UV-Visible spectroscopy：通过UV-Vis观察到提取物与AgNO₃混合后颜色由浅黄变为浅棕，24 h后深棕，429 nm处出现表面等离子体共振（SPR）吸收峰，吸光度随时间增加，表明Ag⁺还原为Ag⁰并形成AgNPs。3.2 FTIR analysis of synthesized AgNPs：通过FTIR发现3349.7、1750.6、1279.5、1036.6和663.9 cm^?1特征吸收带，分别对应O–H、C=O、C–O和/或C–N及指纹区弯曲振动，提示F. carica来源生物分子参与AgNPs封端和稳定。3.3 Analysis of plant-based AgNPs through XRD：通过XRD观察到2θ 38.1°、44.3°、64.5°、77.5°和81.7°处衍射峰，对应（111）、（200）、（220）、（311）和（222）晶面，呈面心立方（fcc）结构并与JCPDS Card No. 04-0783一致，无明显杂质峰，Debye–Scherrer法计算平均晶粒尺寸为21–26 nm。3.4 Analysis of plant-based AgNPs through SEM and EDX：通过SEM观察到AgNPs多为球形并伴轻微聚集，原文报告尺寸范围30–85 nm、平均直径500 ± 355.90 nm，标准差较大提示多分散性；EDX显示3 keV处Ag Lα峰及C信号，C信号与植物封端剂和SEM-EDX胶带有关，定量结果支持银为主要元素并表明Ag⁺成功还原为Ag⁰。3.5 Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis：通过GC-MS分析甲醇提取物，原文报告8个峰并支持12种植物化合物的结构表征，包括1,2-benzenediol（catechol）、1-cyclohexyldimethylsilyloxy-3,5、1-isopropyldiaziridine、1-methyl-2-phenoxyethylamine、2,8,9-trioxa-5-aza-1-silabicyclo、2 H-1-benzopyran-2-one（coumarin）、acridine、benzeneethanamine、hexanedioic acid、metaraminol和p-hydroxyamphetamine；这些含羟基、羰基、羧基及氧/氮官能团化合物可能协同参与Ag⁺还原、配位、封端和稳定。3.6 Acaricidal activity：通过幼虫包法和成虫浸渍试验发现，60 mg/mL AgNPs处理24 h可使幼虫死亡率达100%，与阳性对照氯氰菊酯相当；成虫浸渍试验中，原文结果文本报告40.0 mg/mL时卵重指数为0.198 ± 0.008 g，水对照为0.394 ± 0.01 g，产卵抑制率为84.79%，阳性对照为87.535%，且抑制率随浓度升高而增加，AgNPs、蒸馏水和氯氰菊酯组间产卵差异显著（p < 0.05）。3.7 Homology modelling：通过SWISS-MODEL构建RmMAPRC三维结构，Model 1经PROCHECK和ERRAT验证，ERRAT得分95.918，Ramachandran图显示87.2%残基位于favoured区、11.6%位于additional allowed区、0.2%位于generously allowed区、0.0%位于disallowed区，Verify3D为PASS且89.25%残基评分≥0.2，表明模型质量可信。3.8 Active sites prediction：通过CASTp预测RmMAPRC活性位点残基为PHE109、TYR110、TYR116、PHE119、LEU128、PHE131、VAL133、TRP157、GLN160、PHE161、LYS164和TYR165。3.9 Docking studies：通过AutoDock Vina对接发现，2 H-1-Benzopyran-2-one与TYR164形成氢键，结合能为?8.2 kcal/mol，并与TYR116、VAL133、TRP157和PHE167形成pi-alkyl、pi-pi stacked和pi-pi T-shaped相互作用；氯氰菊酯结合能为?7.9 kcal/mol，涉及TYR116、VAL133、PHE161、TRP157、TYR165和LYS164，提示该植物化合物与靶蛋白结合更强。3.10 Assessment of the drug likeness (Lipinski rule), and toxicity characteristics：通过Deep-PK评估发现受试化合物分子量86.13–270.39 g/mol、LogP 0.029–4.88、可旋转键0–5、氢键受体1–4、氢键供体0–4、拓扑表面积低于75 ?²，总体符合Lipinski五规则；1,2-benzenediol、1-methyl-2-phenoxyethylamine、hexanedioic acid、metaraminol和p-hydroxyamphetamine在Ames致突变性、hERG抑制、急性大鼠毒性和肝毒性方面预测无毒，但所有化合物均显示皮肤致敏潜力；1-isopropyldiaziridine、2,8,9-trioxa-5-aza-1-silabicyclo和acridine被提示致突变性，acridine还显示较高急性毒性。

讨论部分认为，植物源化合物和纳米技术是化学农药的重要替代方向，F. carica AgNPs的杀螨活性与Rajakumar and Abdul Rahuman（2012）、Santhosh Kumar et al.、Marimuthu et al.、Avinash et al.等报道的植物介导AgNPs相当或更高；GC-MS和FTIR结果提示F. carica代谢物参与Ag⁺还原、封端和稳定；原文提出ROS生成和Ag⁺释放可能造成氧化应激并参与杀螨活性，但ROS未在本研究检测；XRD和SEM结果与Borase et al.、Ulug et al.、Justin Packia Jacob et al.等报道相近，SEM粒径大于XRD晶粒尺寸与封端层和聚集有关；RmMAPRC参与血红素同化和生殖生活史，并可与孕酮（P4）相互作用，是控制蜱繁殖和发育的潜在靶点，2 H-1-Benzopyran-2-one结合能优于氯氰菊酯，提示其候选价值；同时需关注AgNPs释放到生态系统后的环境与毒性风险。

研究结论翻译：最后，绿色合成的无花果（Ficus carica）银纳米颗粒（AgNPs）被成功合成，并通过UV–Vis、SEM、EDX和XRD技术表征。合成的AgNPs对微小扇头蜱（Rhipicephalus (Boophilus) microplus）具有强杀螨活性，在60 mg/mL时幼虫死亡率为100%，产卵抑制率为84.79%。此外，所选植物化合物与靶蛋白的分子对接显示其与RmMAPRC靶蛋白具有良好相互作用，印证了观察到的生物活性。结果表明研究目标已实现，并表明使用F. carica生产的AgNPs可能是蜱管理的可行环境友好型方法。然而，仍需额外的体内研究和毒性试验以确认其田间应用。