《Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences》：Engineered bimetallic Ag-Se nanozyme with multifunctional biomedical potential
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摘要翻译
**背景**：多重耐药革兰氏阴性ESBL产生菌，包括大肠杆菌（Escherichia coli）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae），正成为慢性糖尿病伤口治疗中的关键障碍。利用植物植物化学物质进行纳米颗粒的生物合成是一种强有力
摘要翻译
**背景**：多重耐药革兰氏阴性ESBL产生菌，包括大肠杆菌（Escherichia coli）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae），正成为慢性糖尿病伤口治疗中的关键障碍。利用植物植物化学物质进行纳米颗粒的生物合成是一种强有力的替代抗菌治疗方法。Tylophora indica是一种原产于南亚并在传统医学中广泛使用的药用植物，已有报道显示其具有抗癌和抗菌活性。
**方法**：本研究聚焦于利用T. indica水提物绿色合成名为双金属Ag-Se纳米酶（TiAg-SeNZ）的银-硒纳米颗粒。这种增值化方法不仅有效利用了植物材料，还促进了可持续纳米材料的发展。
**结果**：通过紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、动态光散射（DLS）和zeta电位分析对合成的TiAg-SeNZ进行了表征。场发射扫描电子显微镜（FESEM）结合X射线能谱分析（EDAX）显示TiAg-SeNZ呈多孔、准球形聚集形态，具有富银、AgCl主导的双金属结构，其中硒以无定形形式掺入富含植物化学物质的有机基质中。在斑马鱼（Danio rerio）胚胎中的纳米毒性评估表明，在≤25 μg/ml浓度下具有生物相容性。TiAg-SeNZ显示出多能活性，包括抗糖尿病、抗炎、抗氧化以及对致病性大肠杆菌和肺炎克雷伯菌的强效抗菌活性，其最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MBC）值范围分别为3–25 μg/ml和6–50 μg/ml。在MIC浓度下，抗生物膜活性最高可达约85%。这些发现凸显了来源于T. indica的TiAg-SeNZ在针对与糖尿病伤口感染相关的ESBL产生菌的局部应用中的治疗潜力。然而，仍需进一步的生物相容性和伤口愈合研究来验证其治疗潜力。
**结论**：这些发现证明了可持续工程化的植物基双金属Ag-Se纳米酶作为先进生物医学应用功能性纳米材料的潜力。该研究为开发生态友好的糖尿病伤口感染局部治疗药物铺平了道路，与全球开发可持续医疗材料的努力相一致。
**临床试验编号**：不适用
论文解读文章
**一、研究背景与目的**
糖尿病伤口是糖尿病最严重的并发症之一，常因多重耐药菌感染而难以愈合。其中，产超广谱β-内酰胺酶（ESBL）的革兰氏阴性菌，如大肠杆菌（Escherichia coli）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae），通过水解β-内酰胺环而对广泛β-内酰胺类抗生素产生耐药性，并形成强生物膜阻碍抗生素渗透，进一步导致慢性炎症和延迟愈合。传统抗生素疗法面临严峻挑战，亟需开发新型、生物相容性好的抗菌策略。植物介导的纳米颗粒绿色合成因其环境友好、经济高效且可利用植物生物活性分子而成为有力替代方案。Tylophora indica作为南亚传统药用植物，富含生物碱、黄酮、酚类等活性成分，具有抗菌、抗氧化和抗癌活性。本研究旨在利用T. indica水提物绿色合成双金属Ag-Se纳米酶（TiAg-SeNZ），以期获得兼具抗糖尿病、抗炎、抗氧化和抗ESBL产生菌活性的多功能纳米材料，用于糖尿病伤口感染的局部治疗。
**二、研究内容与主要结论**
研究人员成功以T. indica水提物为还原剂和稳定剂，通过一步绿色合成法制备了双金属Ag-Se纳米酶TiAg-SeNZ。表征结果显示，TiAg-SeNZ为多孔、准球形聚集形态，粒径约38.0 nm，水合动力学直径386.2 nm，zeta电位?24 mV。结构上以结晶态Ag/AgCl纳米域为主，硒以无定形形式掺入富含植物化学物质的有机基质中。斑马鱼胚胎毒性实验表明TiAg-SeNZ在≤25 μg/ml浓度下具有良好的生物相容性。体外活性评价显示，TiAg-SeNZ具有显著的α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性（100 μg/ml时分别为85.70%和88%）、蛋白质变性抑制活性（82.94%）和DPPH自由基清除活性（93.44%）。针对ESBL产生的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌临床分离株，TiAg-SeNZ表现出强效抗菌活性，MIC值低至3.13 μg/ml，MBC值范围为6.25–25 μg/ml，MBC/MIC比值≤2，显示其杀菌特性。此外，TiAg-SeNZ在MIC浓度下对生物膜形成的抑制率可达60–85%。机制研究表明，TiAg-SeNZ通过破坏细菌膜完整性导致胞内糖和蛋白质泄漏，并诱导脂质过氧化（MDA升高），同时抑制细菌抗氧化酶系统（GSH、CAT、SOD活性降低），从而实现协同杀菌作用。这些发现表明，TiAg-SeNZ作为一种可持续植物基双金属纳米酶，在针对多重耐药菌感染的糖尿病伤口局部治疗中具有广阔的应用前景。
**三、主要关键技术方法**
研究人员采用的主要技术方法包括：利用T. indica全草粉末经冷浸渍制备水提物并进行植物化学筛查；以硝酸银（AgNO?）和亚硒酸钠（Na?SeO?）为前体，按1:1:2比例与植物提取物混合，室温暗处反应24小时完成绿色合成；采用UV-Vis光谱、FTIR、XRD、DLS、zeta电位及FESEM-EDAX对纳米酶进行系统表征；以斑马鱼（Danio rerio）胚胎为模型开展发育毒性评估；通过α-淀粉酶/α-葡萄糖苷酶抑制实验、BSA变性抑制实验和DPPH实验分别评价抗糖尿病、抗炎和抗氧化活性；采用微量肉汤稀释法测定MIC和MBC，结晶紫染色法评估抗生物膜活性；通过检测糖/蛋白质泄漏、MDA水平和抗氧化酶（GSH、CAT、SOD）活性探索抗菌机制。菌株来源包括ATCC标准株及从糖尿病伤口分离的ESBL产生临床株（EC 53T、EC 11B、KP 5B、KP 48T）。
**四、研究结果**
**提取物制备与植物化学筛选**：T. indica水提物经定性筛查确认含有黄酮类、生物碱、酚类、甾体、萜类、氨基酸、碳水化合物和糖苷等次生代谢产物，这些成分具有抗氧化、抗菌和稳定纳米颗粒的潜力。
**TiAg-SeNZ的合成与表征**：合成过程中观察到由乳白色经浅棕色最终变为深棕色，表明Ag?和Se??被还原。UV-Vis光谱在400 nm处显示宽吸收峰；XRD图谱显示六个衍射峰，对应面心立方AgCl晶体结构（JCPDS 31-1238），同时存在少量金属银（111）面衍射峰，未发现结晶态硒的特征峰，表明硒以无定形形式存在；FTIR光谱显示O-H峰强度降低并在620–650 cm?1出现Ag-O和Se-O新峰，证实金属还原及植物分子与纳米颗粒表面的配位；DLS测得平均水合粒径386.2 nm，PDI为0.259，zeta电位为?24 mV；FESEM显示多孔、准球形聚集形貌，EDAX证实Ag、Cl、Se元素共存，Ag与Cl近1:1比例，硒含量约0.14–0.17原子%。
**斑马鱼胚胎发育毒性**：TiAg-SeNZ处理组在≤25 μg/ml浓度下存活率为100%，50 μg/ml时为93.33%，100 μg/ml时为86.67%，且未见明显形态异常或孵化延迟，表明其在该浓度范围内具有良好的体内生物相容性。
**抗糖尿病活性**：TiAg-SeNZ在100 μg/ml时对α-淀粉酶抑制率为85.70%，与阿卡波糖相当；对α-葡萄糖苷酶抑制率为88%，优于阿卡波糖（82%），接近二甲双胍（94%），且呈浓度依赖性。
**抗炎活性**：TiAg-SeNZ在100 μg/ml时对BSA变性抑制率达82.94%，显著优于地氯芬酸（69.06%）和T. indica提取物（69.82%），表现出良好的体外抗炎潜力。
**抗氧化活性**：TiAg-SeNZ在12.5 μg/ml时DPPH清除率为75.56%，优于T. indica提取物（72.72%）和抗坏血酸（71.16%）；在100 μg/ml时达到93.44%，显示强效抗氧化能力。
**抗菌活性**：TiAg-SeNZ对EC ATCC、KP ATCC、KP 5B和KP 48T的MIC均为3.13 μg/ml，对临床分离株EC 53T和EC 11B的MIC分别为12.5和6.25 μg/ml；MBC范围为6.25–25 μg/ml，MBC/MIC比值约≤2，确认其为杀菌剂，且优于或等同于氨苄青霉素。
**抗生物膜活性**：TiAg-SeNZ在MIC浓度下对大肠杆菌和肺炎克雷伯菌各菌株的生物膜形成抑制率为60–85%，显示其在预防慢性伤口生物膜相关感染方面的潜力。
**抗菌机制**：TiAg-SeNZ处理导致细菌胞内糖和蛋白质大量泄漏，MDA水平升高（70 μM/ml vs 对照约20 μM/ml），同时GSH水平降低40–60%，CAT和SOD活性分别被抑制40–50%和50–60%，证实其通过破坏膜完整性和诱导氧化应激实现杀菌作用。
**五、总结讨论与结论翻译**
讨论部分指出，TiAg-SeNZ的成功合成验证了T. indica植物化学物质作为还原剂和封端剂的有效性。与单一金属纳米颗粒相比，Ag-Se双金属体系表现出更强的胶体稳定性和协同生物活性。银富集结构可能与植物提取物中抗氧化成分对银离子的优先还原有关，而无定形硒的掺入则可能有助于降低银的细胞毒性并拓宽治疗窗口。研究人员认为，TiAg-SeNZ通过膜破裂与氧化损伤的双重机制发挥抗菌作用，其多效活性（抗糖尿病、抗炎、抗氧化、抗菌、抗生物膜）使其成为糖尿病伤口敷料的候选材料。该研究将绿色纳米技术与传统植物医学相结合，为应对抗生素耐药提供了可持续的策略。
研究结论：本研究成功利用Tylophora indica提取物绿色合成了银-硒双金属纳米酶TiAg-SeNZ，并证明了其广谱生物活性，包括抗糖尿病、抗氧化、抗炎和抗菌特性，这为创新的生物医学应用奠定了基础。TiAg-SeNZ对产ESBL的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌表现出强效抗菌效力，同时在测试浓度下具有良好的抗生物膜活性和生物相容性。该项工作通过利用基于T. indica提取物的生态友好合成路线，避免使用有害化学品，并发挥T. indica提取物的治疗潜力，为可持续和新型纳米材料的发展做出了重要贡献。然而，研究仍存在局限性，包括缺乏体内条件下的临床试验，以及需要大规模合成优化和全面的体内研究以验证长期安全性与有效性。未来研究应聚焦于详细的药代动力学和局部递送系统制剂开发，以推进这些纳米颗粒在糖尿病伤口管理及其他感染并发症中的临床转化。
