利用尼泊尔勾儿茶植物化学物封端绿色合成银纳米颗粒，增强其在生物医学和环保领域的多功能应用

《Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management》：Green synthesis of phytochemical-capped silver nanoparticles from Coriaria nepalensis for enhanced multifunctional biomedical and environmental applications

　　

摘要 通过绿色化学方法开发可持续纳米材料已成为应对环境和生物医学挑战的关键策略。在本研究中，利用尼泊尔山桃草（Coriaria nepalensis，CNS）的茎提取物，通过植物化学驱动途径合成了银纳米颗粒（AgNPs）。该药用植物富含多种生物活性成分。GC-MS分析揭示了复杂的植物化学成分谱，以酚类、萜类和植物甾醇为主，这些成分促进了纳米颗粒的还原和稳定化。紫外-可见光谱（405 nm处出现表面等离子体共振峰）证实了Ag-CNS纳米颗粒的形成，而X射线衍射分析表明其具有面心立方晶体结构。透射电子显微镜分析显示纳米颗粒主要呈球形，平均粒径为48.03 ± 18.57 nm；X射线光电子能谱证实了金属态Ag?的存在及其被植物化学物质包裹。生物活性评价表明，Ag-CNS纳米颗粒表现出显著增强的抗氧化活性（IC?? = 35.66 μg/mL），对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶具有增强的抑制作用，并对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌株均具有优异的抗菌潜力，与标准药物相当。Ag-CNS纳米颗粒对4-硝基苯酚（4-NP）的还原表现出优异的催化潜力，在7分钟内实现了约95%的转化率，符合拟零级动力学。活性的提升归因于银与表面结合的植物化学物质之间的协同作用。总体而言，本研究表明CNS介导的AgNPs是一种有前景的多功能纳米平台，可用于治疗、生物医学和催化应用。

引言 纳米技术已成为现代科学中最具活力和影响力的领域之一，在医学、环境管理、催化和先进材料工程等多个领域推动了技术进步（Lakhani等，2024；Palit等，2023）。在纳米尺度设计（通常为1至100 nm）的材料表现出与体材料截然不同的特性（Liu和Qiu，2015）。这些差异主要源于其巨大的表面积、量子效应和增强的化学反应活性，所有这些特性都促进了其在各类应用中的性能提升（Boretti，2025；Song等，2024）。在众多已研究的纳米材料中，各种金属和金属氧化物纳米颗粒因其出色的稳定性、可调的光学特性和多样的功能能力而引起了广泛关注（Chavali和Nikolova，2019；Medhi等，2020）。特别是银纳米颗粒，由于其在科学和生物医学领域的广泛应用，已成为研究最为广泛的纳米材料之一（Hosny等，2025；Ravindran等，2013）。除了催化效率和独特的物理化学特性外，其强大的抗菌活性尤为值得注意（Roy等，2019；Sharma等，2021）。银纳米颗粒的功效主要归因于其与微生物细胞壁的相互作用、诱导氧化应激以及破坏关键细胞过程，最终导致细胞死亡或凋亡（Ahmed等，2018；Flores-López等，2019）。除了抗菌作用外，这些纳米颗粒还表现出令人前景的抗氧化潜力和影响葡萄糖代谢相关酶的能力，突显了其在抗糖尿病研究中的重要性（Chinnasamy等，2019；Jini等，2022；Paul等，2024）。

传统纳米颗粒合成方法，如化学还原法、溶胶-凝胶法和水热法，通常需要苛刻的反应条件、有毒试剂和高能量输入（Bachhar等，2025b；Joshi等，2025）。这些局限性促使人们越来越关注绿色、可持续和环保的纳米颗粒合成方法。绿色合成方法依赖于生物系统，包括植物提取物、微生物和天然生物分子，以更安全、更环保的方式生产纳米颗粒（Bachhar等，2025a）。植物介导的合成在许多方面具有优势，如工艺简单、成本低廉以及植物化学成分丰富（Joshi等，2026b）。植物化学成分，如酚类化合物、黄酮类、生物碱、萜类和其他有机酸，在纳米颗粒合成中发挥双重功能，同时促进金属离子的还原并作为包覆剂稳定形成的纳米颗粒（Amini，2019；Bhati，2023；Ovais等，2018）。这些天然来源的分子还在纳米颗粒周围形成保护层，提高其稳定性和与生物系统的相容性（Cao等，2017；Lee等，2011）。此外，它们的存还可以通过协同效应增强纳米颗粒的生物活性（Chen等，2022）。植物化学与纳米技术的结合为开发具有增强治疗潜力的多功能材料开辟了新途径（Abrar和Naik，2026；Chowdhury等，2024；M等，2025；Pandey和Karmous，2025）。药用植物历来被认为是生物活性成分的丰富来源，在传统医疗体系中被广泛利用（Dasgupta，2023；Latif和Nawaz，2026）。与纳米材料结合后，这些植物化学成分可表现出增强的稳定性、生物利用度和整体生物效能（Aqil等，2013；Oladipupo等，2025）。氧化应激源于体内活性氧与抗氧化防御系统之间平衡的破坏，是糖尿病、心血管疾病、神经退行性病变和癌症等多种慢性疾病发生和进展的关键因素（Liu等，2026；Pizzino等，2017；Pooja等，2025）。各种植物来源的天然抗氧化剂因其清除自由基和保护生物系统免受氧化损伤的能力而受到广泛关注（Akbari等，2022；Brewer，2011）。有趣的是，与粗提物相比，绿色合成的纳米颗粒通常表现出增强的抗氧化活性，这可能归因于改进的电子转移机制和增强的表面相互作用（Singh等，2023；Zayed等，2020）。

糖尿病也是全球主要的健康问题之一，其特征是持续性高血糖，并伴有影响多个器官系统的并发症（Alam等，2021；Mekala和Bertoni，2020；Tomic等，2022）。控制餐后血糖水平最有效的策略之一是抑制关键的碳水化合物代谢酶，如α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶。虽然也有合成抑制剂可用，但其长期使用可能导致不良副作用，促使人们寻找更安全的植物基替代方案和纳米技术驱动解决方案（Gong等，2020；Mwakalukwa等，2020）。

同时，抗菌耐药性的上升对全球公共卫生构成了严重威胁。传统抗生素有效性的下降使得探索替代抗菌剂成为必要（Ferri等，2017）。银纳米颗粒通过膜损伤、蛋白功能障碍和诱导氧化应激等机制表现出卓越的抗菌特性（Ali等，2023）。当从植物提取物中合成时，由于表面结合的植物化学成分的存在，这些纳米颗粒可能表现出增强的抗菌活性。

4-硝基苯酚（4-NP）催化还原为4-氨基苯酚（4-AP）不仅是反应模型，还被用作理解纳米尺度表面介导电子转移现象的探针。这一转化尤为重要，因为它同时解决了持久性环境污染物的解毒和高价值药物中间体的生产等关键挑战。尽管热力学上有利，但该反应本质上受动力学限制，使其成为揭示所使用纳米材料真实催化潜力的理想体系。在此背景下，绿色合成的纳米颗粒展现出新的维度，表面结合的植物化学成分积极参与电子介导，将催化途径提升至传统系统之上。因此，该反应被用作强大的平台，用于研究构效关系、界面电荷转移机制以及生物功能化纳米催化剂在可持续催化应用中的协同作用。

尼泊尔山桃草（Coriaria nepalensis Wall.，CN）是一种原产于喜马拉雅地区的药用植物，因其民族药理学重要性和多样的治疗应用而广为人知（Awasthi等，2022b）。传统上，它在各种民族医学体系中被用于管理不同的健康状况，反映了其强大的药理学相关性（Pankaj Awasthi等，2022a；Awasthi等，2022）。由于富含生物活性成分，该植物引起了广泛关注，突显了其在制药和基于纳米技术的高级研究应用中的潜力。尽管一些早期研究也关注了这种植物，但其茎部仍相对未受探索（Awasthi等，2022a；P Awasthi等，2022）。鉴于此，本研究着重探讨尼泊尔山桃草茎提取物（CNS）绿色合成银纳米颗粒（Ag-CNS）的潜力。首先对该植物茎提取物进行分析以阐明其植物化学成分，随后在合成过程中将其用作绿色还原和稳定剂。随后，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）系统表征所得纳米颗粒的结构、形貌和表面特性。此外，对茎提取物和合成的Ag-CNS纳米颗粒的抗氧化、抗糖尿病和抗菌活性进行了比较评估。此外，通过4-NP还原反应考察了Ag-CNS纳米颗粒的催化效率，显示了其在环境修复应用中的潜力。本研究旨在确立CNS植物作为开发具有生物活性银纳米颗粒的有前景自然资源，其潜在应用于治疗领域和生物医学领域。

方法片段 植物材料采集 2024年5月，在印度喜马拉雅山脉南部地区北阿坎德邦穆索里附近采集了尼泊尔山桃草（Coriaria nepalensis Wall.，CNS）的茎。采样在植物活跃生长期进行，以确保生物活性植物成分的最优积累。仅选择成熟、健康且无病原体的茎，以保持材料的质量和真实性。随后使用无菌工具小心切取茎部，以避免…

GC-MS分析 采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术分析CNS乙醇茎提取物的化学成分。鉴定了多种化合物，并记录其相应的保留时间和相对峰面积，汇总于表1；图2展示了CNS植物提取物中植物化学成分的色谱图。根据GC-MS研究，检测到45种不同的植物成分，表明…

结论 本研究成功展示了一种利用尼泊尔山桃草茎提取物绿色、高效、可持续合成银纳米颗粒的方法。GC-MS分析所证实的丰富植物化学成分在还原银离子和稳定所得纳米颗粒方面发挥双重作用，从而消除了对有毒化学试剂的需求。全面的物理化学表征证实了稳定的…

生成式AI声明 在撰写本手稿期间，作者使用了基于AI的语言润色工具QuillBot，以增强语言清晰度、提高语法准确性并完善科学表述。该工具仅用于协助语言编辑，未参与研究的概念构思、数据分析、结果解释或科学结论。一旦生成初稿，所有作者均进行了…

CRediT作者贡献声明 Neelam Kothari：撰写—审阅与编辑、撰写—原始草稿、方法论、调查研究、数据整理。Vibha Joshi：撰写—审阅与编辑、可视化、监督指导、项目管理。Shailey Singhal：项目管理。Sakthivel Kogularasu：监督指导、项目管理。Guo-Ping Chang-Chien：资源提供、项目管理。Manisha Duseja： 提供、项目管理。Shilpi Agarwal：形式化分析。Naveen Singhal：监督指导、资源提供、项目管理。

资助 不适用。

未引用参考文献
Awasthi等，2022
Bachhar等，2025c

利益冲突声明 作者声明，他们没有可能影响本手稿中研究结果或解释的竞争性经济利益或个人利益。

Neelam Kothari|Vibha Joshi|Shailey Singhal|Sakthivel Kogularasu|Guo-Ping Chang-Chien|Manisha Duseja|Shilpi Agarwal|Naveen Singhal|Nishesh Sharma|Vishwajeet Bachhar