《Journal of Molecular Structure》：Canarium strictum resin-driven phytochemical engineering of ZnO nanoparticles: a sustainable route to antibacterial and catalytic nanofunctions with molecular docking insights
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扎伊娜布·优素福（Zainab Yousaf）、希扎·沙菲克（Sheeza Shafiq）、穆罕默德·伊尔凡（Muhammad Irfan）、古拉姆·穆尔塔扎（Ghulam Murtaza）古吉拉特大学生物化学与生物技术系，巴基斯坦古吉拉特50700摘要本文首次报道了使用Cana
扎伊娜布·优素福（Zainab Yousaf）、希扎·沙菲克（Sheeza Shafiq）、穆罕默德·伊尔凡（Muhammad Irfan）、古拉姆·穆尔塔扎（Ghulam Murtaza）
古吉拉特大学生物化学与生物技术系，巴基斯坦古吉拉特50700
摘要
本文首次报道了使用Canarium strictum树脂作为可生物降解和生物相容的还原剂及稳定剂，可持续合成氧化锌纳米颗粒（NPs）。气相色谱-质谱（GC–MS）分析鉴定出19种植物化学物质，包括脂肪酸、黄酮类、甾体和生物碱，表明该树脂具有很强的还原潜力。紫外-可见光谱显示氧化锌纳米颗粒在305纳米处有特征吸收峰，对应于带边激子跃迁；傅里叶变换红外光谱（FT-IR）证实了400–600厘米?1范围内的Zn–O伸缩振动。X射线衍射（XRD）分析验证了纳米颗粒的晶体性质。扫描电子显微镜（SEM）观察显示纳米颗粒分布均匀，平均粒径约为90纳米；动态光散射（DLS）测得其水动力直径为129.5纳米。能量色散X射线光谱（EDX）进一步确认Zn和O是主要元素成分。
生物合成的氧化锌纳米颗粒对大肠杆菌（E. coli）和枯草芽孢杆菌（B. subtilis）表现出良好的抗菌活性，抑菌圈大小分别为15 ± 2.0毫米，表明在初步筛选实验中具有潜在的抗菌效果。此外，氧化锌纳米颗粒在降解结晶紫染料方面也表现出有效的催化性能，100分钟内可去除约81%的染料。利用CB-Dock平台进行的分子对接分析表明，树脂中的主要植物化学成分——异芳樟脑烯环氧酯（isoaromadendrene epoxide）对关键细菌酶具有较好的结合亲和力，这为实验观察到的生物活性提供了分子层面的解释。
引言
由于纳米材料独特的物理化学性质和广泛的应用领域，它们在多学科研究中受到了高度重视。纳米颗粒（NPs）的尺寸在1–100纳米之间，目前被广泛应用于食品技术、能源生产、制药、环境修复和生物医学科学[1]。它们具有较高的表面积与体积比、可调的光学性质以及高反应性，因此在各种技术过程中具有吸引力。二十一世纪纳米技术的进步使其成为原子和分子尺度物质控制的科学研究的基石[2]。多种金属纳米颗粒已通过绿色和可持续的方法制备，这些方法利用生物系统作为还原剂和稳定剂。它们的独特表面和电子特性使其具有尺寸依赖性的吸收、发射、磁性和机械性能。例如，采用绿色方法合成的NiO纳米颗粒已被证明是降解广泛存在于水中的甲基橙（methyl orange）的有效光催化剂[3]。金属纳米颗粒可以通过配体、聚合物、抗体或肽进行功能化，从而实现药物递送和癌症成像，因为它们能够选择性地与细胞和生物分子相互作用。特别是氧化锌纳米颗粒，在癌症诊断和靶向药物递送系统方面得到了广泛研究[4]。
工业化的快速发展导致更多有毒化学物质排放到环境中，这引发了人们对传统纳米颗粒合成方法的安全性和可持续性的质疑。氧化锌纳米颗粒也因其宽带隙、高激子结合能以及在光照下产生活性氧物种的特性，而被广泛研究用于环境修复中的光催化剂。这些特性使得绿色合成的氧化锌纳米颗粒在催化工作流程中具有双重优势，既代表了可持续的生产方式，又是一种潜在的环境清洁工具[5]。
纳米颗粒的合成通常采用两种方法：自上而下的合成方法（通过物理破碎大颗粒）和自下而上的合成方法（通过原子或分子的组装）。传统的化学合成方法常常依赖于危险溶剂的使用、高能耗以及昂贵的设施，并会产生对环境和生物系统有害的副产物[6]。这些限制促使研究转向使用生物资源的绿色合成方法。人们开始探索植物提取物、真菌、细菌、藻类和废弃生物质等环保方式，以更安全、更可持续的方式合成金属和非金属纳米颗粒（图1）[7]。来自植物胶体和树脂的生物还原剂丰富、廉价、可再生、生物相容且化学性质多样，能够减少金属离子的数量并稳定生成的纳米颗粒。这些天然材料还具有环保性，能够提升原本未被充分利用的植物副产品的价值[9]。
Canarium strictum（又称黑达马尔树脂）属于Burseraceae科，能产生天然树脂。这种植物主要生长在巴基斯坦、印度、斯里兰卡和东南亚的部分湿润落叶林和半常绿森林中，树高40–50米，通常生长在海拔750–1400米处[10]。该树脂呈深棕色，长期以来被用于传统阿育吠陀医学、香料生产、清漆制造、防水处理和文化用途。作为一种天然生物聚合物，它具有生物降解性、生物相容性，并含有抗氧化和抗炎作用的生物活性化合物，尤其是含有多种代谢物，如倍半萜类、单甲基化合物、三萜类、呋喃类、酚类、甾醇类和羧酸类，这些特性使其成为有前景的纳米颗粒生物合成材料[11]。
氧化锌（ZnO）是一种多功能金属氧化物，可用于半导体、紫外线吸收、抗菌涂层和化妆品配方[12]。由于其抗菌性能、促进伤口愈合、组织再生以及在癌症治疗和生物成像中的应用日益增多，氧化锌纳米颗粒在生物医学工程领域受到了广泛关注[13]。这些纳米颗粒在紫外线照射下还能有效降解有机染料[5]。其制备方法包括多种物理和化学技术，如溶胶-凝胶法、化学气相沉积、喷雾热解、微波辅助反应和沉淀法；绿色合成方法因其简单无毒而受到关注[14]。
抗菌耐药性（AMR）已成为全球范围内的重大威胁。由于抗生素的滥用和过度使用，多重耐药（MDR）细菌菌株不断出现。病原体的进化使得常用药物失效，导致发病率和死亡率上升。根据世界卫生组织（WHO）2023年的报告，抗菌耐药性是主要的公共卫生威胁之一，估计2019年直接导致127万人死亡，另有495万人因此丧生[15]。表1列出了常见的耐药病原体示例。
本研究的目的是利用Canarium strictum树脂采用可持续方法合成氧化锌纳米颗粒，对其特性进行表征，并评估其抗菌和催化潜力。同时对树脂进行了初步的植物化学分析，并与关键细菌酶和树脂中的主要植物化学物质进行了分子对接研究。
章节片段
样品制备
从巴基斯坦古吉拉纳瓦拉市本地获取了Canarium strictum的原始树脂。在古吉拉特大学植物学系对样品进行了植物学鉴定。干燥后的原始树脂通过手动研磨机进行研磨，然后通过40目筛子筛分得到均匀细粉。筛分后的粉末保存在密封容器中以备后续使用。使用了100克树脂粉末。
GC-MS分析解读
通过GC-MS分析了Canarium strictum树脂甲醇提取物的代谢物组成。通过将实验质谱与NIST17数据库中的参考质谱进行比对，鉴定出植物化学物质。化合物的归属基于相似度指数（SI）大于80%的匹配结果。通过比较碎片化模式（如基峰和典型的质荷比（m/z）来验证主要成分的分子结构。检测到超过19种具有生物活性的化合物。
结论
本研究表明，Canarium strictum树脂作为一种可持续的多功能生物资源，可用于绿色合成氧化锌纳米颗粒。GC-MS分析证实其中含有多种对纳米颗粒合成至关重要的生物活性植物化学物质。合成的纳米颗粒具有明确的物理化学特性，并对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌表现出显著的抗菌效果。
声明
**数据可用性：** 除论文中包含的数据外，未生成其他数据集。
**资助：** 本研究未获得任何资助。
**利益冲突/竞争利益：** 作者声明与本文无关的利益冲突。
**人工智能使用：** 作者在生成本文材料时未使用任何人工智能工具。
CRediT作者贡献声明
扎伊娜布·优素福（Zainab Yousaf）：撰写初稿、正式分析、数据管理。希扎·沙菲克（Sheeza Shafiq）：正式分析、数据管理。穆罕默德·伊尔凡（Muhammad Irfan）：撰写与编辑、监督、软件应用、正式分析、数据管理、概念构思。古拉姆·穆尔塔扎（Ghulam Murtaza）：正式分析。
