利用Tithonia diversifolia叶提取物绿色生物合成银纳米花：体外抗癌活性、抗转移效应和结晶紫光降解

《Materials Advances》：Green biosynthesis of silver nanoflowers using the Tithonia diversifolia leaf extract: in vitro anticancer activity, antimetastatic effects, and crystal violet photodegradation

　　

癌症发病率、持续性感染伤口以及工业染料（如结晶紫）造成的环境污染问题共同凸显了对可持续纳米材料的需求，这类材料需同时支持生物医学和环境应用。在这项研究中，研究人员通过绿色水相路线，利用肿柄菊（Tithonia diversifolia）叶提取物（TDLE）作为还原和稳定介质，合成了银纳米花（AgNFs）。选择这种植物介导策略旨在最小化化学试剂输入，同时利用TDLE中的植物化学成分进行银离子还原、表面包覆和分级纳米结构形成。紫外-可见（UV-vis）光谱显示了特征性的银等离子体吸收带，而傅里叶变换红外（FT-IR）光谱支持了提取物衍生的羟基、羰基和含羧基官能团参与表面包覆。X射线衍射（XRD）证实了具有择优反射特征的面心立方银晶型，扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）揭示了由花瓣状银片径向组装而成的花状结构。选区电子衍射（SAED）进一步支持了纳米花的多晶性质，而ζ电位分析和动态光散射（DLS）分析表明其水分散行为与植物化学辅助的电空间稳定作用一致。热重分析（TGA）证实了表面相关有机包覆组分的存在，Brunauer–Emmett–Teller（BET）分析显示了介孔结构特征，比表面积为36.7 m² g^?1，支持了可及的界面表面位点。功能上，TDLE衍生的AgNFs（TD-AgNFs）表现出浓度依赖性抗癌活性，对Huh7、THP-1和SiHa癌细胞模型的IC₅₀值分别为160、230和260 μg mL^?1。在50 μg mL^?1浓度下，TD-AgNFs在划痕和Transwell实验条件下也减少了体外癌细胞迁移。此外，TD-AgNFs在5–25 ppm浓度范围内实现了快速的日光辅助结晶紫光降解，通过UV-vis吸光度变化评估。总体而言，这些发现支持TD-AgNFs作为植物来源的分级银纳米结构，具有初步的体外生物医学活性和日光辅助染料降解性能，但需要进一步的机制、选择性和矿化研究以进行更深入的验证。

论文解读文章

研究背景与问题：当前，癌症发病率持续上升（2022年约2000万新病例，预计2050年达3500万），工业染料（如结晶紫）造成的水污染问题严峻（纺织业占工业水污染17%–20%，每年约28万吨染料进入环境），以及感染性伤口难以愈合，这三者共同对公共健康和环境构成巨大压力。结晶紫被列为疑似致癌物，对水生生物毒性极高，因此其去除是监管和公共卫生优先事项。现有的纳米材料在生物相容性、环境足迹和多功能性方面存在不足，尤其是传统物理化学方法合成的纳米颗粒常伴有毒性、聚集和不可控的副作用。因此，需要开发一种可持续、低毒、多功能且能同时应对抗癌、抗迁移和染料降解的纳米材料。

研究内容与结论：研究人员采用肿柄菊（Tithonia diversifolia）叶提取物（TDLE）作为绿色还原和稳定剂，通过一步水相法合成了具有分级花状结构的银纳米花（TD-AgNFs）。该系统集成了结构分级性、介孔性、抗癌活性、体外癌细胞迁移抑制、抗菌/抗真菌活性、抗氧化/活性氧（ROS）响应以及日光辅助结晶紫降解于一体。该工作发表于《Materials Advances》。重要意义在于：提供了一种植物介导的可持续策略，将结构-功能整合在同一平台，为后续生物医学和环境修复应用奠定了基础。

关键技术方法（不超过250字）：研究人员采用紫外-可见光谱（UV-vis）验证银离子还原和等离子体特性；傅里叶变换红外光谱（FT-IR）鉴定提取物中参与还原和包覆的官能团（羟基、羰基、羧基）；X射线衍射（XRD）确认面心立方（fcc）银晶型及晶粒尺寸；扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察花状形貌及花瓣状银片组装；选区电子衍射（SAED）分析多晶性；动态光散射（DLS）和ζ电位评估胶体稳定性和水分散行为；热重分析（TGA）量化有机包覆层含量；Brunauer–Emmett–Teller（BET）法测定比表面积（36.7 m² g^?1）和介孔特征。样本来源：肿柄菊叶片采集自印度金奈Potheri（2025年2–5月）；细胞系（THP-1、SiHa、Huh7）购自印度浦那国家细胞科学中心（NCCS）。

研究结果（保留原小标题）：

2.1 合成与理化表征（Synthesis and physicochemical characterization of TD-AgNFs）：通过UV-vis光谱在~390 nm处观察到宽吸收带，证实Ag⁺还原为Ag⁰及各向异性银纳米结构形成；FT-IR显示提取物中羟基、羰基等官能团参与还原与包覆，并在合成后保留于表面；XRD呈现fcc银特征衍射峰，以（111）面为主，晶粒尺寸计算得相关参数；SEM和TEM显示径向排列的花瓣状银片组装成花状结构，尺寸约0.5–2.0 μm；SAED显示多晶环，与XRD一致；DLS测得水合粒径约1.0 μm，ζ电位约?29至?40 mV，表明电空间稳定；TGA显示总失重约29.2%，对应有机包覆层；BET分析得比表面积36.7 m² g^?1、总孔容0.0787 cm³ g^?1，孔径约40 nm，证实介孔结构。

2.2 抗氧化功能（Antioxidant function of TD-AgNFs）：在SiHa细胞中，通过DCFDA染色发现TD-AgNFs（50和100 μg mL^?1）显著降低H₂O₂诱导的胞内ROS荧光强度，呈剂量依赖性；溶液态DPPH自由基清除实验显示IC₅₀约450 μg mL^?1，最高浓度（1000 μg mL^?1）时抑制率约72%。

2.3 抗癌与凋亡相关反应（Anticancer and apoptosis-associated response of TD-AgNFs）：通过MTT法测试THP-1、Huh7和SiHa细胞24 h存活率，TD-AgNFs呈浓度依赖性细胞毒性，IC₅₀分别为230、160和260 μg mL^?1；AO/EB荧光染色显示，处理组出现大量橙红色凋亡细胞（核浓缩、碎片化），证实凋亡相关细胞死亡。

2.4 癌细胞迁移调控（Regulation of cancer cell migration by TD-AgNFs）：划痕实验显示，50 μg mL^?1 TD-AgNFs处理SiHa和Huh7细胞后，划痕闭合显著延迟；定量分析表明迁移率较对照组显著降低（Huh7：p<0.0001；SiHa：p<0.05）。

2.5 Transwell迁移实验（Transwell migration assay）：在8 μm孔径Transwell中，TD-AgNFs（50 μg mL^?1）处理24 h后，SiHa和Huh7细胞通过膜的迁移数量显著少于对照组，与划痕结果一致。

2.6 剂量响应抗菌筛选（Dose-responsive antimicrobial screening of TD-AgNFs）：针对金黄色葡萄球菌（SA）和铜绿假单胞菌（PA）的纸片扩散实验显示，TD-AgNFs（1250–10000 μg mL^?1）产生清晰抑菌圈，且呈剂量依赖性，SA对革兰氏阳性菌效果优于PA；抗真菌实验（Diaporthe phoenicicola）中，5000和10000 μg mL^?1 TD-AgNFs抑制菌丝扩展7天，高剂量效果更强。

2.7 日光辅助结晶紫光催化降解（Sunlight-assisted photocatalytic degradation of crystal violet by TD-AgNFs）：在自然日光下，TD-AgNFs（水分散液）对5–25 ppm结晶紫（CV）进行降解，UV-vis监测CV在~585 nm吸收峰随时间衰减；伪一级动力学拟合显示水分散体系降解速率更快；经5次循环使用后，降解效率保持良好，表明催化剂稳定性。

总结讨论：论文中未设独立讨论部分，结果与讨论合一。研究人员在结论部分总结如下：本研究展示了利用TDLE作为生物还原和稳定介质，通过绿色单锅水相法合成了分级结构AgNFs。光谱和显微镜表征证实了花状银组装体具有植物化学表面包覆、fcc结晶性、花瓣状形貌和介孔结构特征。材料对SA和PA表现出剂量响应抗菌活性，对Diaporthe phoenicicola显示抗真菌活性，对Huh7、THP-1和SiHa细胞模型呈浓度依赖性抗癌活性（IC₅₀分别为160、230和260 μg mL^?1）。AO/EB染色和胞内ROS成像进一步支持处理依赖性细胞毒性反应，可能与氧化应激有关。划痕和Transwell实验表明TD-AgNFs在测试条件下具有体外抗迁移活性。此外，基于UV-vis吸光度变化，TD-AgNFs实现了5–25 ppm结晶紫的日光辅助降解。总体而言，结果支持TD-AgNFs作为植物来源的分级银纳米结构，具有有前景的体外生物医学活性和日光辅助染料降解性能。