虾子花（Woodfordia fruticosa）花提取物绿色合成银纳米颗粒：探索其生物应用

《Next Nanotechnology》：Eco-friendly synthesis of silver nanoparticles from Woodfordia fruticosa flower extract: Exploring their biological applications

　　

微生物抗生素耐药性的紧迫问题关系到全球健康，强调需要有效的预防和治疗策略。银纳米颗粒（Silver nanoparticles）因其独特的性质和抑制耐药细菌的能力而受到广泛关注。由天然提取物合成的生物源银纳米颗粒（AgNPs）提供了一种经济且环境友好的方法，在保持强效治疗功效的同时减少了对环境的影响。因此，本研究调查了由虾子花（Woodfordia fruticosa, Wf）花提取物合成的AgNPs对革兰氏阳性菌产色葡萄球菌（Staphylococcus chromogenes）和革兰氏阴性菌铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的抗菌活性及氧化应激介导的机制见解。Wf-AgNPs的表征显示出在430 nm处的特征紫外-可见（UV-vis）吸收峰、86.7 nm的水合粒径和-20 mV的Zeta电位；X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜分别确认了其晶体结构和多种形貌。傅里叶变换红外光谱分析揭示了Wf-AgNPs表面的酚类和胺类基团。通过抗菌药物敏感性试验和最低抑菌浓度（minimal inhibitory concentration, MIC）的测定评估了其抗菌特性。此外，细菌细胞中诱导了氧化应激，表现为脂质过氧化和蛋白质氧化增加；过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽-S-转移酶（GST）等抗氧化酶活性降低，以及还原型谷胱甘肽（GSH）水平下降。使用MTT、活性氧（ROS）检测和Hoechst染色实验评估了对人肺腺癌（A549）细胞的细胞毒性效应。结果显示细胞活力呈剂量依赖性下降、ROS水平升高和DNA损伤。总体而言，结果表明Wf-AgNPs对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有潜在的抗菌活性，并对A549细胞具有细胞毒性活性。

虾子花提取物绿色合成银纳米颗粒及其生物应用——论文解读

**研究背景与问题**

全球范围内，微生物抗生素耐药性问题日益严峻。许多抗生素在发现后数年内便因耐药菌的出现而失去效力，世界卫生组织（WHO）于2017年发布了12种抗生素耐药细菌清单，其中包括耐碳青霉烯类铜绿假单胞菌（carbapenem-resistant *Pseudomonas aeruginosa*）和耐头孢菌素类肠杆菌科细菌（cephalosporin-resistant *Enterobacteriaceae*）等关键优先级病原体，以及耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（methicillin-resistant *Staphylococcus aureus*）、耐氟喹诺酮类沙门菌属等高风险病原体。由于新型抗生素研发成本高昂、临床和财务回报不确定，制药公司对新抗生素的开发兴趣下降，导致部分多重耐药（multidrug-resistant, MDR）细菌感染性疾病目前缺乏有效治疗药物。纳米技术，特别是金属纳米颗粒，如银纳米颗粒（silver nanoparticles, AgNPs），因其广谱杀菌活性和多靶点作用机制，成为应对MDR细菌的潜在替代方案。AgNPs可产生活性氧（reactive oxygen species, ROS）、抑制代谢途径、损伤DNA并调节细菌抗氧化酶水平，同时还对多种细胞系表现出体外细胞毒性。然而传统化学合成方法存在成本高、环境不友好等问题。绿色合成利用天然植物提取物作为还原剂和稳定剂，具有经济、环保、可持续等优势。虾子花（*Woodfordia fruticosa*, Wf）为千屈菜科植物，其花富含鞣质、糖苷、多酚、蒽醌和类黄酮等植物化学物，具有抗菌、镇痛、抗炎、抗肿瘤等多种药理活性。虽有研究报道了虾子花基AgNPs的合成，但关于其诱导细菌氧化应激的机制及其对人肺腺癌细胞ROS介导的细胞毒性尚未被深入探索。因此，研究人员合成了虾子花花提取物介导的AgNPs（Wf-AgNPs），系统评估其对产色葡萄球菌（*Staphylococcus chromogenes*）和铜绿假单胞菌（*Pseudomonas aeruginosa*）的抗菌活性与氧化应激机制，并考察其对A549细胞的细胞毒性，以期为临床应用提供依据。

**研究内容与结论概述**

该研究采用绿色合成策略，利用虾子花花提取物还原银离子（Ag⁺）制备Wf-AgNPs，并通过物理化学手段系统表征。研究表明，Wf-AgNPs在430 nm处呈现特征性表面等离子体共振（surface plasmon resonance, SPR）峰，水合粒径为86.7 nm，Zeta电位为-20 mV，带负电荷表明其胶体稳定性良好；X射线衍射（XRD）证实其为面心立方（face-centered cubic, FCC）晶体结构，透射电子显微镜（TEM）显示球形、三角形和六边形等多种形貌；傅里叶变换红外光谱（FTIR）揭示表面存在酚类和胺类基团，这些基团在还原和稳定AgNPs中发挥关键作用。抗菌实验显示，Wf-AgNPs对产色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的最低抑菌浓度（minimum inhibitory concentration, MIC）分别为0.32 μg/mL和0.64 μg/mL，显著低于等量硝酸银（AgNO₃）和植物提取物，表明其高效抗菌活性。氧化应激参数测定显示，Wf-AgNPs处理细菌后丙二醛（malondialdehyde, MDA）和蛋白质羰基含量（protein carbonyl content, PCC）水平升高，过氧化氢酶（catalase, CAT）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）和谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione-S-transferase, GST）活性降低，还原型谷胱甘肽（reduced glutathione, GSH）水平下降，表明ROS介导的氧化应激是Wf-AgNPs发挥抗菌作用的重要机制。在A549细胞毒性实验中，MTT比色法显示细胞活力呈剂量依赖性下降；DCFH-DA荧光探针检测显示细胞内ROS水平升高；碘化丙啶（propidium iodide, PI）摄取实验显示细胞膜完整性受损；Hoechst 33342染色观察到核固缩和DNA碎片等凋亡特征。结论表明，Wf-AgNPs具有作为抗菌和抗肿瘤制剂的潜在应用价值。该论文发表在《Next Nanotechnology》。

**主要技术方法**

研究人员使用商业购买的虾子花鲜花制备10% W/V水提物，与1 mM硝酸银（AgNO₃）溶液按1:10比例混合，在300 rpm、55 ℃下搅拌15–20 min，通过颜色变化判断Wf-AgNPs生成。表征技术包括紫外-可见光谱（UV-vis）、动态光散射（DLS）、Zeta电位分析、FTIR、TEM和XRD。抗菌活性采用琼脂孔扩散法和微量肉汤稀释法，菌株为产色葡萄球菌和铜绿假单胞菌。氧化应激指标通过分光光度法测定。细胞实验使用人肺腺癌A549细胞系（购自印度浦那NCCS），在含10%胎牛血清的F-12K培养基中培养，采用MTT法、DCFH-DA荧光法、PI摄取实验和Hoechst 33342染色评估细胞毒性和凋亡形态。数据以均值±标准误表示，采用单因素方差分析（ANOVA）和Dunnett事后检验，P<0.05为差异有统计学意义。

**研究结果**

*3.1 Wf-AgNPs的合成与表征*

通过将Wf花提取物与AgNO₃溶液混合，反应液颜色由黄色变为棕黄色，初步确认Wf-AgNPs生成。UV-vis光谱在430 nm处出现特征性SPR吸收峰，且吸收强度随颗粒浓度增加而增强。DLS测得平均水合粒径为86.7 nm，Zeta电位为-20 mV，多分散指数为0.443，表明胶体呈中等程度多分散性且较为稳定。FTIR光谱显示Wf-AgNPs表面存在O-H伸缩振动峰（3661.12 cm^-1）、异氰酸酯N=CO峰（2266.58 cm^-1）、异硫氰酸酯N=CS峰（2084.31 cm^-1）、烷烃和芳香族C-H弯曲峰（1932.29 cm^-1）、烯烃C=C峰（1491.08 cm^-1）、烷烃和烷基卤化物峰（891.17 cm^-1和786.58 cm^-1），证实酚类和芳香族化合物参与颗粒合成。TEM显示颗粒呈球形、三角形和六边形等不同形貌，分布不均匀。XRD