从废弃的非洲金合欢（Kigelia africana）花朵中通过植物合成方法获得的银纳米颗粒：特性分析及功能应用

《ChemistryOpen》：Phytosynthesized Silver Nanoparticles from Waste Kigelia africana Flowers: Characterization and Functional Applications

　　摘要

植物提取物为合成金属纳米粒子提供了一种快速、经济且可持续的方法，多种提取物已被用于生产银纳米粒子。从废弃的Kigelia africana花朵中提取的乙醇提取物同时表现出还原和稳定作用。通过视觉颜色变化确认了银纳米粒子（Ka-AgNPs）的形成，并通过光谱和显微技术进一步验证了这一结果。合成纳米粒子的紫外-可见光谱在421.36纳米处显示出特征吸收峰。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）显示了作为封端剂的植物成分的吸收带。场发射扫描电子显微镜（FESEM）提供了关于其形态的见解，而X射线衍射（XRD）表明平均晶体尺寸为41.56纳米。通过2,2-二苯基-1-吡啶基肼（DPPH）和2,2'-偶氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）自由基清除试验评估了抗氧化活性，其IC50值分别为27.88和17.18μg/mL。这些纳米粒子还表现出显著的抗菌活性。此外，α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制研究显示出了良好的抗糖尿病潜力，其IC50值分别为98.26μg/mL和125.34μg/mL。总体而言，本研究突显了使用废弃K. africana花朵合成的银纳米粒子的多功能性，强调了其在医药应用中的潜力。

图解摘要

从Kigelia africana花朵废弃物中合成的绿色银纳米粒子通过紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和X射线衍射（XRD）进行了表征。通过包括2,2-二苯基-1-吡啶基肼（DPPH）和2,2'-偶氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）自由基清除方法在内的抗氧化试验评估了其功能应用，证明了其显著的生物活性潜力。

1 引言

纳米技术这一引人入胜的领域探索了纳米粒子的进步和改进建设，这些微小材料的尺寸从一纳米到一百纳米不等[1, 2]。这些粒子在健康、农业、化妆品、食品行业、肿瘤治疗和催化等多个领域展现出巨大的应用潜力[3, 4]。通过可持续策略合成的金属纳米粒子（MNPs）因其能源效率、安全性、经济性和环保特性而成为了一个吸引人的研究方向[5, 6]。与它们的质量对应物相比，MNPs的物理性质、表面相互作用以及与光相关的性质有着显著差异[7]。由于其独特的性质和多功能性，AgNPs相比其他MNPs受到了纳米材料研究人员的更多关注[8-10]。银纳米粒子被用于制备药膏、乳液和防晒产品[11-13]。更重要的是，AgNPs表现出高抗菌活性。纳米粒子的合成方法主要有三种：化学法、物理法和绿色合成法[14-16]。物理法生产纳米材料成本高昂，需要特殊设备、温度控制和加压。在实验室制造AgNPs时使用昂贵的金属盐、稳定剂和多种不安全的溶剂对人类健康和环境安全构成严重威胁。这些缺点伴随着物理化学技术作为纳米粒子生产途径的有限应用[17-19]。因此，需要一种快速、简单、经济且可持续的技术。环保的纳米粒子生产方法因其低风险而受到广泛关注。绿色生产方法以其安全性、经济性、低毒性和可重复性而成为各种物理化学过程的可行替代方案[20]。此外，大规模生产AgNPs的过程也得益于环保方法。利用不同植物成分作为有机资源合成AgNPs已在大量学术文章中得到详细记录。植物成分的例子包括叶子、花朵、果实和树皮。植物提取物中含有多种植物成分，如酚类化合物、蛋白质、黄酮类、萜类、酶和皂苷[21]。这些化合物具有还原金属离子和稳定纳米粒子以达到所需大小和形状的能力。迄今为止，关于基于溶剂的环保生产、表征和生物潜力的研究还很少[22]。使用多种植物提取物作为稳定剂，而不是依赖化学物质或强辐射，被称为通过植物化学方法生产纳米粒子[23]。这些化合物很重要，因为它们包含多酚等植物化学物质，以及碳水化合物和脂质[24]。一个新兴的跨学科领域“纳米医学”将医学研究与纳米技术相结合，使得纳米材料在医学领域得到广泛应用。医学已经超越了医生的专属领域；纳米级设备和组件现在被用作疾病检测、管理和疼痛缓解的工具，同时促进整体健康、保护和进步[25]。利用纳米粒子的多种药理学应用和医疗策略已获得临床批准[26]。纳米材料在制药、药物递送和创新治疗策略中的应用在对抗各种严重疾病方面取得了显著进展[27]。化学合成方法可以快速生产大量纳米粒子，但需要使用密封剂来保持其尺寸。参与纳米粒子创造和稳定的材料存在显著风险，并产生不必要的副产品。对纳米粒子合成自然方法的需求不断增加，主要是由于需要环保的化学方法。绿色合成技术因其安全性、经济性和低毒性而受到重视，使其成为各种物理化学过程的可行替代方案[20]。此外，大规模生产AgNPs的过程也得益于环保方法。利用不同植物成分作为有机资源合成AgNPs已在众多学术文章中得到广泛记录。植物成分的例子包括叶子、花朵、果实和树皮。植物提取物中含有多种植物成分，如酚类化合物、蛋白质、黄酮类、萜类、酶和皂苷[21]。这些化合物具有还原金属离子和稳定纳米粒子以达到所需大小和形状的能力。迄今为止，关于基于溶剂的环保生产、表征和AgNPs生物潜力的研究还很少[22]。使用多种植物提取物作为稳定剂，而不是依赖化学物质或强辐射，被称为通过植物化学方法生产纳米粒子[23]。这些化合物很重要，因为它们包含多酚等植物化学物质，以及碳水化合物和脂质[24]。一个名为“纳米医学”的新兴跨学科领域将医学研究与纳米技术相结合，使得纳米材料在医学领域得到广泛应用。医学已经超越了医生的专属领域；纳米级设备和组件现在被用作疾病检测、管理和疼痛缓解的工具，同时促进整体健康、保护和进步[25]。利用纳米粒子的多种药理学应用和医疗策略已获得临床批准[26]。纳米材料在制药、药物递送和创新治疗策略中的应用在对抗各种严重疾病方面取得了显著进展[27]。化学合成方法可以快速生产大量纳米粒子，但需要使用密封剂来维持其尺寸。参与纳米粒子创造和稳定的材料存在显著风险，并产生不必要的副产品。对纳米粒子合成自然方法的需求不断增加，主要是由于需要环保的化学方法。绿色合成技术减少了副产品的产生，提高了安全性并促进了生态友好性。因此，人们对可持续纳米技术解决方案的兴趣日益增加。此外，加入植物产品通过减少与细菌分离和生长介质相关的费用，提高了合成微生物纳米粒子的经济效益。目前，人们对探索物质科学领域的纳米生物技术的兴趣日益浓厚。根据它们的尺寸、分散性和形状，纳米结构可以表现出完全不同的或增强的性质[28]。基于银的化合物的抗菌特性在医学中得到应用，用于减少热损伤恢复期间的疾病以及最小化人体皮肤、手术金属、植入物、管子和心脏移植物上的细菌生长。由于其独特的属性，银纳米粒子在催化活性、生物发现、生物传感、摄影技术进步和医疗保健等多个领域得到应用[29]。银及其纳米粒子在环境应用方面具有广泛的可能性，特别是由于其抗菌特性。银及其纳米粒子在医疗保健领域有广泛应用，特别是在设计用于减轻受伤和未处理切口感染风险的局部乳液中。银纳米粒子由于其吸引人的物理化学特性，在科学和医学领域具有显著效用。Aouf等人最近的一项关于Moringa oleifera叶提取物生物源银纳米粒子的研究，通过使用植物中的活性化合物进行表征和光催化应用，提供了一种快速、环保的方法，无需使用有毒化学物质。使用X射线衍射（XRD）确定了晶体性质和纳米级尺寸，而ζ电位分析用于评估表面电荷和胶体稳定性，能量色散X射线分析用于确定元素银的存在，场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜（TEM）用于评估AgNPs的形状。Moringa oleifera AgNPs表现出强烈的光催化活性，用于降解MB染料。特别是，纳米粒子表面形成的电子-空穴对突显了光催化活性的基本机制。在60分钟紫外光照射下，生物合成的AgNPs显示出优异的光催化能力，降解率为98%[30]。

2 材料与方法

硝酸银（AgNO3）、Mueller-Hinton琼脂（MHA）、3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四唑溴化物（MTT）、2,2-二苯基-1-吡啶基肼（DPPH）、2,2'-偶氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）和二甲基亚砜（DMSO）从HiMedia实验室购买。其他试剂，包括氢氧化钠（NaOH）、盐酸（HCl）、磷酸盐缓冲盐水（PBS）、α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、p-硝基苯基-α-D-吡喃糖苷（pNPG）、抗坏血酸、没食子酸、Folin-Ciocalteu试剂、甲醇、乙醇和营养琼脂，用于纳米粒子的合成和生物测定。研究中使用的所有其他辅助化学品和溶剂均为分析级，并从信誉良好的商业供应商处获得。

2.1 植物材料的提取

2.1.1 植物材料的收集和提取物的制备

从IFTM大学科学学院的植物学系收集了废弃的Kigelia africana花朵。在同一机构进行了植物材料的分类鉴定和认证，并将凭证标本存档在参考编号2024/SOS/BOT/166下。收集到的花朵用纯净水彻底清洗以去除表面杂质，然后在室温下阴干。完全干燥后，使用电动实验室搅拌机将样品研磨成细粉，并储存在密封容器中以供进一步实验使用[31]。

2.1.2 提取

大约100克干燥的花粉浸入700毫升乙醇中5-8天，每个样品分别处理。每16小时用消毒过的玻璃棒搅拌混合物。然后使用Whatman No. 1滤纸过滤提取物。在40°C下使用旋转蒸发器在减压条件下浓缩滤液，随后在4°C下储存以供进一步使用[32]。

2.2 植物化学分析

初步筛选了废弃K. africana花朵提取物中的次级代谢物，以鉴定植物化学成分。采用Shukla等人描述的标准定性方法检测各种化合物，包括酚类成分[33]。使用既定方法对植物提取物的植物化学成分进行了初步定性分析，以确定主要的生物活性成分。通过Dragendorff试剂和Mayer试剂检测生物碱的存在，而使用Shinoda测试验证了黄酮类的存在。通过氯化铁测试评估单宁和酚类化合物，其特征是产生蓝绿色。通过Salkowski测试检测萜类，其特征是形成泡沫。使用Keller-Killiani方法确定糖苷的存在，而通过Borntrager测试检测蒽醌的存在，该方法依赖于特定颜色的发展。定性测定提供了关于对生物活性和纳米粒子稳定有贡献的植物化学成分的初步证据。

2.3 Ka-AgNPs的合成

为了可持续地制备银纳米粒子，使用K. africana获得乙醇花提取物以确定K. africana的浓度。在此过程中，将10毫升花提取物加入90毫升一毫摩尔浓度的硝酸银水溶液中。混合物在80°C下加热4小时并搅拌。黄色化合物变为深棕色的颜色变化表明形成了银纳米粒子（AgNPs）。通过每分钟20,000转的速度离心20分钟分离纳米粒子。重复此过程三次以确保未反应的银离子被消除。这些纳米粒子被称为Ka-AgNPs，随后冷冻干燥并储存在4°C以备将来使用[34]。

2.4 Ka-AgNPs的表征

使用多种分析方法对Ka-AgNPs进行了表征[35]。应用紫外-可见光谱（Shimadzu UV-1800 UV-Vis光谱仪）通过表面等离子体共振（SPR）监测纳米粒子的形成。应用傅里叶变换红外光谱（FTIR）（Bruker Alpha II FTIR）检测参与银离子还原和稳定的官能团。使用XRD（PANalytical X’Pert PRO X射线衍射仪）分析样品特性，即平均粒径和晶体结构。使用扫描电子显微镜（SEM）（Hitachi SU3500 SEM）获取有关产生的纳米粒子形状和表面拓扑的信息。TEM（型号：FEI Tecnai G2 20，美国）确认了粒径和形状。

2.5 抗氧化活性

2.5.1 DPPH自由基清除试验

使用DPPH自由基清除方法测试了Ka-AgNPs的抗氧化能力。在实验中，将标准抗坏血酸和不同浓度的Ka-AgNPs（10, 20, 50, 75, 和100 μg/mL）加入100毫升DPPH溶液（0.1 mM在80%乙醇中）。使用特定公式计算DPPH自由基清除活性与百分比之间的比率[36]。

2.5.2 ABTS自由基清除试验

根据标准化协议，在不同浓度下评估了Ka-AgNPs的ABTS自由基清除能力[37]。通过将7 mM ABTS与2.45 mM K2S2O8混合并在室温下黑暗中孵育20小时来制备ABTS储备溶液。然后用EtOH稀释储备溶液，使其在734 nm处的吸光度达到0.85 ± 0.20，从而制备工作溶液。溶液在室温下静置35分钟，然后使用Systronic UV-1800分光光度计在734纳米处记录吸光度。

2.6 抗糖尿病活性

Ka-AgNPs还通过α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶测定法来检验其预防糖尿病的可能性。

2.6.1 α-淀粉酶抑制测定

该测试中的抑制活性（对酶1的抑制）是根据Kaur等人[38]的方法稍作修改后进行的。使用阿卡波糖（AC）作为α-淀粉酶的参考化合物。除了1-1-α-淀粉酶外，所有测试酶的IC50值均表示为抑制百分比。

2.6.2 α-葡萄糖苷酶抑制评估

α-葡萄糖苷酶的抑制评估是根据Kaur等人[39]描述的方案稍作调整后进行的。阿卡波糖被用作抑制测定的参考药物，释放的p-硝基酚的吸光度在约400纳米处测量。所有实验都重复了三次，除了测试物质。除了α-葡萄糖苷酶外，其他酶的抑制百分比也被评估并表示为IC50值。

2.7 通过圆盘扩散法研究抗菌活性

使用圆盘扩散法[40]评估了K. africana和生物合成的Ka-AgNPs的抗菌活性。使用无菌棉签将细菌接种液均匀分布在固化的MHA板上。研究包括细菌和真菌。在将圆盘放置在接种板上之前，用20、50和75微克的Ka-AgNPs处理圆盘。然后在37°C下孵育24小时，之后量化产生的抑制区大小（以毫米为单位）。

3 结果

3.1 植物化学成分

这些植物成分的存在表明K. africana花提取物具有显著的治疗潜力。生物碱和黄酮类化合物因其抗菌和抗氧化特性而受到认可[41]。单宁和酚类成分具有收敛和抗炎作用。皂苷和苷类可能具有心脏保护和抗炎效果，而萜类化合物通常与抗癌和镇痛特性相关。K. africana花提取物的定性植物化学成分如表1所示。

3.2 紫外-可见光谱

通过一系列光谱分析确认了使用K. africana花提取物成功合成了Ka-AgNPs。紫外-可见分光光度法显示在约421.36纳米处有一个明显的峰，这是AgNPs的特征峰（图1）。这个峰证实了银离子（Ag+）被还原为金属银（Ag0），这一过程得到了花提取物中植物化合物的促进，这些化合物可能同时起到了还原和稳定的作用。该峰的出现为植物化学成分成功将Ag+还原为Ag0提供了有力证据。在更高波长处没有出现任何峰，表明合成的纳米颗粒主要呈球形且尺寸相对较小，没有显著的聚集现象。这一观察基于SPR原理，即纳米颗粒表面传导电子对光的集体振荡。非球形或各向异性的纳米颗粒（如棒状、三角形或片状）由于多模式振荡而在更高波长产生额外的SPR带，而球形纳米颗粒通常在特征波长（例如银纳米颗粒的约420纳米）展示出一个清晰的SPR峰。因此，可以确认纳米颗粒具有均匀且主要是球形的形态，因为只有一个清晰的SPR峰，且在更长波长处没有次要峰[42]。峰的强度和清晰度也表明纳米颗粒在胶体形式下具有相对狭窄的尺寸分布和高稳定性。此外，SPR带的位置与早期使用植物提取物合成AgNPs的研究结果一致，进一步支持了K. africana花提取物作为还原和稳定剂的效率。在较高波长处注意到的两个显著峰通常归因于植物提取物中存在的生物分子以及纳米颗粒的潜在聚集。在绿色合成过程中，包括黄酮类、萜类、酚类和蛋白质在内的多种植物化学成分起到了还原和稳定作用。这些化合物在紫外和可见光区域的吸收导致光谱中出现额外的宽峰。此外，峰的轻微宽化或移动可能是由于颗粒尺寸分布的变化、各向异性或纳米颗粒的部分聚集所致。小的、强烈的SPR峰表明银纳米颗粒的成功形成，而宽峰反映了植物代谢物和胶体溶液中轻微聚集的影响。K. 花提取物的紫外-可见光谱数据提供在支持信息（SI）部分。具有酚基团的化合物在此过程中起着关键作用，因为这些化合物具有能够向银离子捐赠电子的同时稳定纳米颗粒的功能基团。紫外-可见光谱数据不仅确认了纳米颗粒的合成，还提供了关于颗粒形态和稳定性的见解，验证了本研究中使用的环保合成方法的有效性。图1显示了生物合成的Ka-AgNPs的紫外-可见光谱。

3.3 傅里叶变换红外光谱

FTIR光谱用于确定K. africana花提取物中存在的功能基团及其在AgNPs还原和稳定中的作用。纳米颗粒合成前后花的FTIR光谱显示了几条与参与纳米颗粒形成的生物活性化合物相关的关键吸收带。在3491.56厘米^-1处观察到的宽吸收带与羟基的O-H伸缩振动有关，这通常出现在酚类化合物和黄酮类中。这些基团在将Ag+还原为Ag0的过程中起着关键作用[43]。接近2814.24厘米^-1的峰表明来自脂肪烃的C-H伸缩振动，表明存在植物来源的材料和有机化合物。在约1811.32和1592.46厘米^-1处的强烈吸收可以归因于蛋白质或黄酮类中羰基的C-O伸缩振动。接近1811厘米^-1的峰现在被归因于可能来自氧化植物化学物质或有机酸的酐或酯化羰基的C-O伸缩振动，而约1592厘米^-1的峰则被重新归因于与酚类化合物和植物代谢物相关的芳香族C-C伸缩和/或不对称COO-振动。这些功能基团已知参与金属离子的还原和纳米颗粒的稳定[44, 45]。这一最大值表明花提取物中的蛋白质和多酚也参与了AgNPs的封盖和稳定。此外，1266.23厘米^-1（芳香胺的C-N伸缩）和730.42–1108.22厘米^-1（醇或醚的C-O伸缩）的峰进一步表明有多种植物成分积极参与纳米颗粒的合成。K. africana花提取物的FTIR数据提供在SI部分。纳米颗粒形成后，强度和峰的微小变化表明功能基团在合成过程中与银离子发生了相互作用。这些变化支持了羟基、羰基和胺基团对AgNPs还原和稳定的贡献。图2显示了生物合成的Ka-AgNPs的FTIR光谱。

3.4 X射线衍射分析

XRD分析用于研究使用K. africana花提取物合成的银纳米颗粒（AgNPs）的晶体结构和相纯度。XRD图案在2θ值约为27.1°、33.3°、45.5°和55.3°处显示出明显的衍射峰，这些峰对应于面心立方（FCC）晶体结构的（111）、（200）、（220）和（311）平面，由粉末衍射标准联合委员会（96-150-9854）索引（表2）。K. africana介导的银纳米颗粒（Ka-AgNPs）的衍射峰位置（2θ）、米勒指数（hkl）、半高宽（FWHM）和d间距值。这些峰的清晰度和强度验证了合成纳米颗粒的高结晶度。其中，（111）平面显示出最强的反射，这是银纳米颗粒的典型特征，表明沿此平面的优先生长。XRD光谱中缺乏后续峰表明合成材料是纯相银，没有其他晶体杂质或副产物的污染[46]。使用Debye-Scherrer方程确定了AgNPs的平均晶粒尺寸，通常在20到50纳米范围内，与SEM观察结果一致。这些结果支持使用K. africana花提取物的绿色合成路线不仅产生了纯银纳米颗粒，还控制了它们的纳米尺度晶体性质。这些明确定义的晶体峰进一步表明提取物中的生物活性化合物不仅减少了银离子，还影响了纳米颗粒的成核和生长，促进了有序的晶体形成。这对于结晶度对性能有显著影响的应用（如催化、抗菌活性和电子学）是有利的。图3显示了生物合成的K. africana介导的银纳米颗粒（Ka-AgNPs的XRD图案。

3.5 扫描电子显微镜分析

SEM用于确定使用K. africana花提取物合成的AgNPs的表面形态、尺寸和结构特征。SEM图像显示纳米颗粒主要是球形到准球形，尺寸分布相对均匀。颗粒尺寸范围约为60.54纳米，证实了在预期的纳米尺度内形成了纳米颗粒[47]。使用ImageJ分析SEM显微图进行了颗粒尺寸的测量。图像的校准使用了500纳米的刻度条，其中500纳米对应250像素，导致每个像素转换成2.00纳米。测量了30个不同的颗粒（不包括聚集体）；测量的直径总和为1816.2纳米，平均颗粒直径为1816.2/30 = 60.54纳米。尺寸分布（平均值±标准差，n=30）在修订的手稿和SI中详细说明。显微图还显示颗粒分散良好，尽管观察到一些中等程度的聚集。这种聚集在植物介导的合成中是常见的，可能是由于样品制备过程中的干燥或纳米颗粒之间的自然分子间相互作用所致。然而，光滑的表面和明确的边界表明植物提取物中的植物化学成分有效地进行了封盖和稳定。SEM发现与UV-Vis和XRD结果相符，支持了生物合成产生的纳米颗粒是清晰、稳定且结晶的，这可能是由于黄酮类、酚类和其他生物活性化合物的存在。SEM分析证实了使用K. africana花提取物成功合成了具有理想形态特征的银纳米颗粒。图4显示了通过这种环保路线合成的AgNPs的SEM显微图。

3.6 透射电子显微镜分析

TEM用于研究生物合成的Ka-AgNPs的形态和尺寸分布。TEM显微图显示AgNPs主要是球形，表面光滑，边界清晰，证实了它们的有效合成。K. africana提取物的植物化学成分似乎对颗粒进行了封盖和稳定，因为它们均匀分散且没有聚集。TEM图片显示合成的AgNPs尺寸范围从15到60纳米，平均为35纳米。有限的尺寸分布表明在银离子还原过程中有良好的成核和生长机制。透射电子显微镜（TEM）图像显示没有明显的聚集现象，这表明生物活性化学物质与纳米粒子表面之间存在强烈的相互作用，从而防止了粒子之间的结合。高分辨率的TEM图像清晰地显示了晶格条纹，证实了AgNPs的晶体性质，并与金属银的FCC结构相吻合。这些结果与XRD数据一致，表明K. africana提取物能够减少并稳定绿色合成过程。图5（在图查看器中打开）PowerPoint

植物合成的Ka-AgNPs的TEM图像。TEM = 透射电子显微镜。

3.7 抗氧化活性

通过DPPH和ABTS自由基清除分析评估了K. africana花提取物及其绿色合成的AgNPs的抗氧化潜力。在DPPH实验中，提取物和AgNPs的自由基清除活性均表现出浓度依赖性增加（见图6）。使用乙醇花提取物通过ABTS和DPPH实验评估了植物合成的Kigelia africana介导的银纳米粒子（Ka-AgNPs）的抗氧化活性。在100 μg/mL的峰值浓度下，AgNPs的抑制率为95.6%。AgNPs的IC50值为27.88 μg/mL。这些值与标准抗氧化剂抗坏血酸进行了比较，后者的IC50值为17.18 μg/mL，表明虽然标准抗氧化剂活性更强，但AgNPs也显示出显著的效能。同样，在ABTS自由基清除实验中，提取物和AgNPs也表现出强烈的抗氧化潜力，且这种潜力同样依赖于浓度。在100 μg/mL时，AgNPs抑制了93.3%的ABTS自由基。AgNPs的IC50值为25.27 μg/mL，而抗坏血酸的标准值为18.95 μg/mL。这些结果表明，由于纳米粒子表面积的增加以及结合在纳米粒子表面的植物化学物质的协同作用，AgNPs具有略微更强的抗氧化潜力[48]（见图6（在图查看器中打开）PowerPoint）。

3.8 抗糖尿病活性

通过体外抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶来评估K. africana花提取物及其生物合成的银纳米粒子（AgNPs）的抗糖尿病活性，这两种酶在碳水化合物分解和餐后血糖调节中起着关键作用（见图7）。使用乙醇花提取物通过α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制实验评估了植物合成的K. africana介导的银纳米粒子（Ka-AgNPs）的抗糖尿病活性。研究发现，在这两种实验中都表现出剂量依赖性的抑制效应。在α-淀粉酶抑制实验中，AgNPs在300 μg/mL浓度下显示出81.68%的显著抑制率。AgNPs的IC50值为98.26 μg/mL。作为标准抑制剂的阿卡波糖的IC50值为52.49 μg/mL，表明尽管标准抑制剂活性更强，但AgNPs也表现出有希望的抑制效果。同样，在α-葡萄糖苷酶抑制实验中，AgNPs在250 μg/mL时达到了80.12%的抑制率。AgNPs的IC50值为125.34 μg/mL，而阿卡波糖的标准值为70.17 μg/mL。这些结果表明，银纳米粒子表现出略强的抗氧化潜力，这可能是由于表面积的增加以及结合在纳米粒子表面的植物化学物质的协同作用[49]（见图7（在图查看器中打开）PowerPoint）。

3.9 抗微生物活性

使用K. africana花提取物合成的AgNPs对多种病原微生物表现出显著的抗菌效果。通过琼脂孔扩散技术评估了其抗菌效果，对象包括革兰氏阳性细菌（金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌）和革兰氏阴性细菌（铜绿假单胞菌）以及真菌菌株（黑曲霉）。抑制圈的大小根据微生物和纳米粒子的浓度不同而变化，范围从12到20毫米。值得注意的是，金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌在25 μg/mL的AgNPs浓度下表现出最高的敏感性，抑制圈分别为19毫米和17毫米。抗菌效果依赖于剂量，在较高浓度下观察到更大的抑制圈。与标准抗生素（诺氟沙星和红霉素）相比，合成的纳米粒子在某些情况下显示出相当甚至更强的抗菌效果[50-54]（见图8）。植物合成的K. africana介导的银纳米粒子（Ka-AgNPs）在不同浓度下对选定细菌菌株的抑制圈。这种增强的活性可以归因于纳米粒子表面积的增加、生物利用度的提高以及吸附在纳米粒子表面的植物化学物质的协同作用[49]。这项研究提供了K. africana衍生的银纳米粒子的抗氧化和α-淀粉酶抑制活性的初步体外证据。需要进一步的细胞和体内研究来确定其生物学相关性和治疗应用潜力（见图8（在图查看器中打开）PowerPoint）。

4 结论

本研究成功利用K. africana花提取物作为天然还原和稳定剂制备了AgNPs。颜色变化和广泛的物理化学分析验证了AgNPs的生成。UV-Vis检测确认了AgNPs的产生，其峰值约为420–430纳米。FTIR分析证实了黄酮类、酚类化合物和蛋白质在AgNPs的还原和稳定过程中的作用。XRD显示纳米粒子具有FCC结构，而SEM显示了分散均匀的球形颗粒和纳米级尺寸分布。合成的AgNPs在DPPH和ABTS测试中表现出显著的自由基清除能力，表明它们可能具有中和氧化应激的作用。此外，AgNPs还表现出剂量依赖性的抗糖尿病效果，表明它们可用于治疗餐后高血糖。与抗生素类似，AgNPs对革兰氏阳性和阴性细菌以及真菌菌株具有广谱抗菌效果，并且具有较大的抑制圈。研究表明，K. africana介导的AgNPs可以作为有效的抗菌剂，适用于生物医学和环境应用（见表3）。表3显示了K. africana介导的银纳米粒子（25 μg/mL）对选定细菌和真菌菌株的抗菌筛选结果（见图8（在图查看器中打开）。

不同生物来源合成的绿色银纳米粒子（AgNP）在物理化学和生物学性质上存在显著差异。在基于植物的方法中，Ocimum sanctum（圣罗勒）、Aloe vera和Azadirachta indica提取物被广泛使用，可产生大小在30至80纳米范围内的球形AgNP[55, 56]。这些纳米粒子对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等常见病原体表现出优异的抗菌活性，这主要归因于其中含有的黄酮类、萜类和酚类等生物活性化合物，它们作为天然的还原和稳定剂。同样，Lawsonia inermis（指甲花）提取物产生的40纳米球形AgNP对MCF-7乳腺癌细胞表现出抗菌和细胞毒性作用，表明其在生物医学应用中的潜力[57]。相比之下，Cassia tora等种子提取物产生的纳米粒子稍大（55–65纳米），主要对革兰氏阳性细菌具有选择性的抗菌效果，这可能是由于细胞壁渗透性的差异[58]。表4展示了使用不同植物材料合成的银纳米粒子的抗菌活性比较（见表4）。

微生物介导的合成通常产生更小、更均匀的纳米粒子，并具有增强的生物活性。例如，Talaromyces purpureogenus真菌产生的AgNP大小为30–60纳米，对单核细胞增生李斯特菌和伤寒沙门氏菌表现出强烈的抗菌效果。像Lactobacillus acidophilus这样的细菌产生的AgNP更小（10–20纳米），对多重耐药菌株表现出显著的抑制作用，并具有生物相容性和非溶血性。藻类和酵母介导的合成也取得了有希望的结果；Chlorella vulgaris和Saccharomyces cerevisiae产生的AgNP平均大小分别为12.8纳米和13–60纳米，表现出抗菌和光催化染料降解活性[66]。本研究的独特之处在于使用K. africana花提取物进行环保的银纳米粒子合成，并进行了全面的物理化学表征和体外生物活性评估。该报告介绍了K. africana花作为银纳米粒子合成中的还原和稳定剂的新应用，通过FTIR分析验证了所涉及的植物化学物质。此外，研究还包括了结构、形态和生物活性的评估，强调了植物提取物作为环保纳米工厂的潜力，并提供了关于其抗氧化、抗菌和酶抑制特性的初步数据，为后续的体内研究奠定了基础。

4 结论

本研究成功利用K. africana花提取物作为天然还原和稳定剂制备了AgNPs。颜色变化和广泛的物理化学分析验证了AgNPs的生成。UV-Vis检测确认了AgNPs的产生，其峰值约为420–430纳米。FTIR分析证实了黄酮类、酚类化合物和蛋白质在AgNPs还原和稳定过程中的作用。XRD显示纳米粒子具有FCC结构，SEM显示了分散均匀的球形颗粒和纳米级尺寸分布。合成的AgNPs在DPPH和ABTS测试中表现出显著的自由基清除能力，表明它们可能具有中和氧化应激的作用。AgNPs还表现出剂量依赖性的抗糖尿病效果，表明它们可用于治疗餐后高血糖。与抗生素类似，AgNPs对革兰氏阳性和阴性细菌以及真菌菌株具有广谱抗菌效果，并且具有较大的抑制圈。研究表明，K. africana介导的AgNPs可以通过环保合成方法用于抗氧化治疗、糖尿病管理和抗菌防御。

附加支持信息

更多支持信息可在在线的支持信息部分找到。支持图S1：Kigelia africana花乙醇提取物的UV–Vis光谱。支持图S2：Kigelia africana花乙醇提取物的FT-IR光谱。支持图S3：Kigelia africana花的鉴定证书。

致谢

作者衷心感谢莫拉达巴德IFTM大学化学系在整个研究过程中提供的必要实验室资源和技术支持。我们也感谢中央仪器设施在表征技术方面的帮助。特别感谢植物学专家对Kigelia africana植物材料的鉴定，以及微生物学部门在抗菌实验中的支持。同行和教职员工的鼓励和建设性反馈对这项研究的成功完成至关重要。所有作者衷心感谢澳大利亚伍伦贡大学在发表本手稿方面的支持。伍伦贡大学通过Wiley - 伍伦贡大学协议与澳大利亚大学图书馆委员会的合作促进了开放获取出版。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向相应作者索取。