从大马士革玫瑰(Rosa damascena)中提取的绿色合成金纳米颗粒:具有抗氧化、抗菌作用,对神经细胞具有细胞毒性,并能抑制帕金森病的发展

时间:2025年11月18日
来源:Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology

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绿色合成金纳米颗粒并评估其抗氧化、抗菌及神经保护作用。Rosa damascena提取物通过生物还原合成AuNPs,证实其具有显著抗氧化活性(DPPH法)、增强抗菌效果(对S aureus和E coli抑制率提升至84.13%和92.50%)及降低神经细胞毒性。分子对接显示植物活性成分(如槲皮素、山柰酚、geranyl acetate)与多巴胺能相关蛋白(MAOB、ACHE等)存在强结合(ΔG=-10.41至-6.46 kcal/mol),为帕金森病治疗提供新方向。

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这项研究围绕一种植物提取物——玫瑰(*Rosa damascena*)合成金纳米颗粒(AuNPs)的绿色合成方法展开,同时评估了这些纳米颗粒在抗氧化、抗菌和细胞毒性方面的生物活性,以及其对与帕金森病相关的蛋白质的抑制作用。通过多种实验手段,包括紫外-可见光谱(UV–Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、动态光散射(DLS)、Zeta电位、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等,研究人员成功验证了纳米颗粒的形成及其物理化学特性。此外,通过分子对接分析,进一步揭示了玫瑰中关键的植物化学成分如何与某些神经退行性疾病相关蛋白发生作用,为这些纳米颗粒在治疗神经退行性疾病中的潜在应用提供了理论支持。

### 植物来源与提取物的特性

*Rosa damascena*,即大马士革玫瑰,是一种具有广泛药用价值和芳香特性的植物。其花瓣、花朵和花萼在传统医学和现代医学中被广泛应用,具有抗炎、抗氧化、抗菌和神经保护等多种生物活性。玫瑰水是该植物最常用的提取物之一,以其抗菌、抗炎、抗氧化、抗衰老等药理特性而闻名。玫瑰精油则因其半固态的物理形态和广泛的治疗效果,如抗癌、抗衰老、泻药、降血脂、降血糖、抗菌、抗微生物及放松作用,成为芳香疗法、制药和化妆品领域的重要原料。

玫瑰果(玫瑰的果实)则富含多种营养成分,包括矿物质、维生素(尤其是维生素C)、单宁、多酚、类胡萝卜素和脂肪酸。其中,维生素C的含量甚至超过大多数柑橘类水果,使其成为天然抗氧化剂的重要来源。此外,干燥的玫瑰花瓣和花萼常用于制作玫瑰水或精油,因其在保存和提取过程中的药用价值。

从玫瑰中提取的其他产品,如水溶性玫瑰水、玫瑰绝对物和不同溶剂提取物(如氯仿、乙醇和水),也因其不同的生物活性而被广泛应用于医药、化妆品、食品和传统医学领域。这些提取物中的生物活性成分,如烷烃、醇类、酚类、萜类和萜烯类化合物,构成了玫瑰的化学基础,为后续的纳米材料合成和生物活性研究提供了丰富的原料来源。

### 绿色合成与AuNPs的特性

金纳米颗粒(AuNPs)因其独特的物理化学性质而被广泛应用于多个领域,包括生物医学、环境科学和材料科学。其纳米级尺寸(1–100纳米)、可调节的物理和化学特性、高稳定性和强靶向结合能力,使其成为一种理想的纳米材料。然而,传统的AuNPs合成方法通常需要高温、高压以及有毒化学试剂(如NaBH₄),这些条件不仅增加了合成成本,还对环境和人体健康造成潜在威胁。因此,绿色合成方法成为一种可持续的替代方案,通过植物提取物作为还原剂和稳定剂,实现AuNPs的温和、安全和高效合成。

在本研究中,研究人员利用*Rosa damascena*提取物作为生物还原剂,在温和的条件下成功合成了AuNPs。通过将植物提取物与金盐溶液混合,观察到溶液颜色从黄色变为深紫色,这是AuNPs形成的典型标志。进一步的UV–Vis光谱分析确认了纳米颗粒的形成,显示出在540纳米左右的表面等离子共振(SPR)峰。该峰是AuNPs的重要光学特征,表明其成功合成。

为了更深入地了解AuNPs的结构和表面特性,研究人员还进行了FTIR光谱分析、XRD和TEM分析。FTIR光谱结果显示,提取物中的某些官能团(如酯类、羧酸和醇类)与Au³⁺离子发生相互作用,导致其吸收峰减弱或消失,这表明这些生物分子在纳米颗粒的形成过程中起到了关键作用。XRD分析则确认了AuNPs的晶体结构,显示出与面心立方结构(fcc)金相符的特征衍射峰,进一步验证了其合成的正确性。TEM图像显示,纳米颗粒的尺寸主要在6纳米以下,呈现出球形和多面体形态,而DLS分析表明其平均粒径在233.8–241.2纳米之间,具有一定的聚散度(PDI)。Zeta电位测量结果显示,纳米颗粒在储存六个月内表现出较低的电荷稳定性,这可能与有机壳层的存在有关,降低了其电荷之间的静电排斥作用。

### 抗氧化活性的评估

为了评估AuNPs的抗氧化活性,研究人员使用了DPPH(1,1-二苯基-2-苦肼基)自由基清除法。该方法通过测量DPPH溶液在517纳米处的吸光度变化,来判断样品的自由基清除能力。实验结果显示,玫瑰水提取物、植物提取物合成的AuNPs以及标准抗氧化剂(如抗坏血酸)均表现出显著的抗氧化活性。其中,玫瑰水提取物的自由基清除能力在35.33 ppm时达到35.33%,而AuNPs的清除能力则在24.27 ppm时达到24.27%。与标准抗氧化剂相比,AuNPs的抗氧化能力略低,但与植物提取物相比,其清除效率有所提升。这表明,通过纳米化处理,植物中的抗氧化成分能够更有效地发挥其功能,从而增强其清除自由基的能力。

### 抗菌活性的评估

除了抗氧化活性,AuNPs还表现出显著的抗菌效果。实验结果显示,植物提取物对*Staphylococcus aureus*(革兰氏阳性菌)和*Escherichia coli*(革兰氏阴性菌)的抗菌活性分别从46.11%和53.53%提升至84.13%和92.50%。这种增强的抗菌效果可能归因于纳米颗粒表面的生物分子,这些分子能够破坏微生物细胞膜,干扰其关键的细胞功能。此外,研究还发现,玫瑰提取物对*Listeria monocytogenes*具有显著的抗李斯特菌活性,进一步支持了其在天然抗菌疗法中的应用潜力。

### 细胞毒性评估

为了评估AuNPs在神经细胞中的安全性,研究人员使用了MTT法进行细胞毒性实验。实验中,选择了两种常见的神经细胞系——人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞和大鼠胶质瘤C6细胞。结果显示,植物提取物的细胞毒性在纳米化后显著降低,尤其是在较高浓度下,纳米颗粒表现出促进细胞增殖的潜力。这表明,AuNPs不仅保留了植物提取物的生物活性,还提高了其在细胞水平上的安全性,使其在神经疾病治疗中的应用更具可行性。

### 分子对接与药物设计潜力

为了进一步揭示AuNPs在神经退行性疾病治疗中的作用机制,研究人员进行了分子对接实验,分析了玫瑰提取物中的关键化合物(如槲皮素、山柰酚、香叶乙酸、芳樟醇乙酸和没食子酸)与几种与帕金森病相关的蛋白质(如单胺氧化酶B、腺苷受体A1、儿茶酚-O-甲基转移酶和乙酰胆碱酯酶)之间的相互作用。分子对接结果显示,这些化合物与目标蛋白之间具有较高的结合亲和力,其中槲皮素、山柰酚和香叶乙酸表现出最强的结合能力。结合能的降低意味着这些化合物更有可能与目标蛋白形成稳定的复合物,从而抑制其活性。

通过进一步的药代动力学分析,研究人员还评估了这些化合物在口服或体内应用中的可行性。结果显示,槲皮素、山柰酚和香叶乙酸等化合物符合Lipinski规则,意味着它们在体内具有较好的生物利用度和药物特性。这些发现为开发基于AuNPs的新型药物提供了理论依据,表明这些纳米颗粒不仅具有良好的生物相容性,还能有效传递和增强植物中的生物活性成分。

### 神经保护作用与帕金森病的潜在治疗价值

研究表明,*Rosa damascena*的提取物和合成的AuNPs在神经保护方面具有显著潜力。特别是,这些纳米颗粒表现出对与帕金森病相关的蛋白质(如α-突触核蛋白)的抑制作用。α-突触核蛋白的异常聚集是帕金森病的重要病理特征之一,而本研究发现,玫瑰提取物中的某些化合物能够有效防止其纤维化,从而减少神经元的损伤。此外,研究还指出,玫瑰提取物能够降低左旋多巴(levodopa)的毒性,这是帕金森病治疗中常用的药物之一。这表明,玫瑰提取物及其合成的AuNPs可能在缓解帕金森病症状和延缓其进展方面具有重要作用。

在神经退行性疾病的背景下,神经元的存活和功能维持至关重要。研究发现,玫瑰提取物及其合成的AuNPs能够通过增强抗氧化活性、减少细胞毒性、抑制有害蛋白的聚集等方式,保护神经元免受损伤。这些特性使其在神经保护领域展现出广阔的应用前景,特别是在帕金森病等疾病中。

### 研究意义与未来展望

这项研究不仅揭示了*Rosa damascena*提取物在绿色合成AuNPs过程中的关键作用,还展示了这些纳米颗粒在多种生物活性方面的潜力。通过结合多种实验方法,研究人员全面评估了AuNPs的抗氧化、抗菌和神经保护特性,为开发基于植物提取物的纳米药物提供了重要的理论依据。此外,分子对接和药代动力学分析进一步明确了这些化合物与目标蛋白之间的相互作用机制,为后续的药物设计和开发奠定了基础。

综上所述,这项研究为植物源纳米材料在医学和生物技术领域的应用提供了新的视角。通过绿色合成方法,不仅能够降低对环境和人体的潜在危害,还能增强植物提取物的生物活性,使其在治疗神经退行性疾病、抗菌和抗氧化等领域具有更高的效率和安全性。未来,基于*Rosa damascena*提取物的AuNPs有望成为一种新型的生物材料,为相关疾病的治疗提供更加环保和高效的解决方案。

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