利用非洲辣椒木绿色合成氧化锌纳米颗粒及其抗氧化与药物控释潜能研究

《Scientific Reports》：Biosynthesis and characterization of zinc oxide nanoparticles using Dennettia tripetala for the antioxidant and drug release potentials

　　本研究针对抗生素耐药性加剧和药物递送效率低下的问题，开展了利用Dennettia tripetala（DT）根和茎皮乙醇提取物绿色合成氧化锌纳米颗粒（ZnONPs）的研究。结果表明，成功制备出球形、尺寸为25.82-30.85 nm的结晶ZnONPs，其表面等离子共振（SPR）峰位于345 nm（DTSB-ZnONPs）和386 nm（DTR-ZnONPs）。抗氧化实验显示IC50值为130.40-155.83 μg/mL，载药实验证明ZnONPs可实现72小时内对环丙沙星（Ciprofloxacin）的缓释（48.28%），显著优于游离药物（85.71%）。该研究为开发新型纳米药物递送系统和抗氧化疗法提供了绿色合成策略。

　　

在当今社会，新发传染病的涌现和抗生素耐药性的加剧正成为全球公共卫生领域的重大挑战。据统计，超过70%的已开发药物存在水溶性差的问题，导致生物利用度低，治疗效果受限。传统的药物递送系统难以实现药物的精准控释，往往造成初期突释和后期浓度不足的双重困境。在这一背景下，纳米技术为药物递送领域带来了革命性的突破。其中，氧化锌纳米颗粒（ZnO nanoparticles, ZnONPs）因其良好的生物相容性、易于合成和可调控的释放特性，成为纳米药物载体研究的热点。

然而，化学法合成纳米颗粒常使用有毒试剂，存在环境风险。植物介导的绿色合成技术应运而生，它利用植物提取物中的生物活性成分作为还原剂和稳定剂，具有环境友好、成本低廉等优势。本研究创新性地采用非洲特有植物Dennettia tripetala（DT）的根和茎皮提取物，成功合成了ZnONPs，并系统评估了其抗氧化活性和药物控释潜能。相关成果发表在《Scientific Reports》上，为纳米医学领域提供了新的研究思路。

研究人员主要采用了几项关键技术：通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析了DT根和茎皮乙醇提取物的生物活性成分；利用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDX）对合成的ZnONPs进行表征；采用DPPH法评估纳米颗粒的抗氧化活性；以环丙沙星为模型药物，通过体外释放实验研究ZnONPs的药物控释性能，其中生物膜模型采用鸡蛋膜，释放介质为磷酸盐缓冲盐水（PBS）。

结果与讨论

植物提取物成分分析

GC-MS分析显示，DT根乙醇提取物主要含有核糖醇（48.04%）、乙基-α-D-吡喃葡萄糖苷（11.30%）等成分；茎皮提取物中以N,N-二甲基十五烷-1-胺（45.57%）和十六烷酸（10.54%）为主。这些酚类、脂肪酸和酯类化合物为ZnONPs的合成提供了还原和稳定作用。

纳米颗粒表征

合成过程中溶液颜色由浅褐色变为白色（DTSB-ZnONPs）和浅褐色变为灰色（DTR-ZnONPs），表明纳米颗粒形成。UV-Vis光谱显示ZnONPs的表面等离子共振（SPR）峰位于345 nm（DTSB-ZnONPs）和386 nm（DTR-ZnONPs），符合绿色合成ZnONPs的典型特征。FTIR光谱在474 cm^-1附近出现Zn-O特征伸缩振动峰，证实了ZnONPs的成功合成。

SEM图像显示ZnONPs呈球形，存在一定聚集现象，平均尺寸分别为30.85 nm（DTSB-ZnONPs）和25.82 nm（DTR-ZnONPs）。EDX分析表明锌元素含量达72.56%-75.60%，氧元素为20.24%，证实产物为氧化锌。

XRD图谱显示ZnONPs具有明显的晶体结构，衍射峰强度高，晶粒尺寸分别为22.11 nm（DTSB-ZnONPs）和7.03 nm（DTR-ZnONPs）。

生物活性评估

DPPH自由基清除实验表明，ZnONPs的抗氧化活性呈剂量依赖性，DTR-ZnONPs和DTSB-ZnONPs的IC₅₀值分别为130.40 μg/mL和155.83 μg/mL，显示出中等抗氧化能力。

体外药物释放研究表明，载有环丙沙星的ZnONPs在72小时内释放率为39.26%-48.28%，显著低于游离药物的85.71%。释放动力学符合Higuchi模型（r²=0.9019），表明药物通过扩散机制缓慢释放。

本研究成功建立了一种基于Dennettia tripetala的绿色合成方法，制备出具有良好晶体结构和纳米尺度的ZnONPs。这些纳米颗粒不仅表现出显著的抗氧化活性，还能作为有效的药物载体实现环丙沙星的控释。研究结果揭示了植物合成ZnONPs在纳米医学领域的应用潜力，特别是在抗氧化治疗和抗生素递送系统开发方面。这种绿色合成策略为解决抗生素耐药性和提高药物治疗效果提供了新思路，未来可进一步探索其在靶向治疗、伤口敷料和抗氧化疗法中的实际应用。