糖尿病（Diabetes mellitus，DM）是全球最常见的代谢性疾病之一，其特征是由于胰岛素分泌不足、胰岛素抵抗或两者兼而有之导致的慢性高血糖[1]、[2]、[3]。其发病率持续上升，给全球医疗系统带来了巨大负担[4]。目前的治疗策略主要依赖于合成抗糖尿病药物，如磺酰脲类（sulfonylureas）、双胍类（biguanides）和α-葡萄糖苷酶抑制剂（α-glucosidase inhibitors）[5]。虽然这些药物有助于调节血糖水平，但常伴随胃肠道不适、肝功能障碍和低血糖风险等副作用[6]。因此，需要探索既有效又具有生物相容性且毒性低的替代和辅助治疗策略[7]。天然产物，尤其是来自海洋生态系统的产物，已成为具有强大抗糖尿病活性的生物活性化合物的潜在来源[8]、[9]、[10]。
海洋藻类，尤其是褐藻，因其丰富的植物化学成分（如酚类、黄酮类、硫酸化多糖和甾醇类）而受到广泛关注[11]。其中Padina tetrastromatica（P. tetrastromatica）是一种常见于印度海岸线的褐藻，据报道具有抗氧化、抗炎、抗菌和酶抑制等多种药理活性[12]。然而，其在纳米技术驱动的药物递送系统中的潜力，尤其是在糖尿病等代谢性疾病治疗中的应用，仍需进一步探索[13]。通过可持续的提取和纳米制剂技术利用其生物活性，可能为开发有效的抗糖尿病平台开辟新途径[14]。
纳米技术通过开发新型药物递送系统，显著提高了生物活性化合物的生物利用度、稳定性和治疗效果[15]、[16]、[17]。在各种纳米材料中，氧化铜纳米颗粒（CuO NPs）因其独特的物理化学和生物特性而受到关注[18]、[19]、[20]。这些特性包括高表面积与体积比、氧化还原能力以及内在的治疗潜力[21]、[22]。近期研究强调了CuO NPs通过抑制碳水化合物水解酶和增强胰岛素模拟活性等机制的抗糖尿病效果[23]。然而，传统的CuO NPs合成方法通常涉及有毒化学物质、高能耗和环境有害副产物[18]、[24]。在这种情况下，利用植物和藻类提取物等生物实体进行绿色合成方法提供了一种环保且经济可行的替代方案，既能生成稳定的纳米颗粒，又能保持其生物活性[25]。
超声辅助提取（Ultrasonic-assisted extraction，UAE）是一种现代高效的从生物基质中提取植物成分的技术[26]。与传统提取方法相比，UAE能提高提取效率、缩短提取时间，并更好地保留热不稳定生物活性物质[27]。超声波产生的空化现象破坏细胞壁，促进细胞内成分释放到溶剂中[28]。将此技术应用于P. tetrastromatica，有助于回收多种植物化学物质，这些物质在绿色纳米颗粒合成过程中能够还原和稳定金属离子[29]。藻类提取物在医疗和纳米技术领域的双重功能使其成为理想的集成应用候选材料[30]。
像P. tetrastromatica这样的褐藻含有多种植物化学成分，包括多酚类（尤其是花色单宁）、硫酸化多糖（如岩藻多糖）、蛋白质和其他富含氧的生物分子。这些化合物含有丰富的羟基、羰基和硫酸基团，可作为电子供体和金属螯合剂。在绿色合成方法中，这些基团有助于还原金属离子并通过表面吸附和封端作用稳定纳米颗粒[34]。尽管本研究未明确具体植物化学成分，但推测这些成分可能参与了Cu2+离子的还原及CuO纳米颗粒的稳定过程。
同时，电纺（electrospinning）已成为制备具有理想生物医学应用特性的纳米纤维支架的通用且可扩展的技术，如高表面积、多孔性和可调机械性能[31]。电纺纳米纤维可作为纳米颗粒的有效载体，实现局部和持续的治疗药物输送[32]。将天然聚合物与合成聚合物（如淀粉和聚乙烯醇PVA）混合，可制备出具有优异生物相容性和机械强度的复合纳米材料[33]。淀粉因其可生物降解性、丰富性和优异的生物相容性而被选为可持续生物聚合物；然而，其有限的机械强度和较差的成纤能力限制了单独使用电纺的应用。为解决这一问题，添加了聚乙烯醇PVA作为互补聚合物，因其优异的电纺性能、机械增强作用和结构稳定性[34]。因此，淀粉/PVA混合物能够提供稳定的CuO纳米颗粒分散环境，同时保持环境可持续性[35]。本研究旨在通过开发一种由淀粉和PVA电纺纤维组成的集成纳米支架平台来连接这些科学领域，该平台嵌入了从P. tetrastromatica提取物中绿色合成的CuO NPs。所提出的策略具有跨学科特性，涵盖了海洋生物技术、绿色化学、纳米技术和生物医学工程[36]。首先，利用超声辅助提取从P. tetrastromatica中提取生物活性成分，这些成分在CuO NPs的绿色合成中起到还原和封端作用[37]，随后将其均匀掺入淀粉/PVA溶液中并通过电纺工艺制成纳米纤维支架[38]。
采用一系列分析技术（包括紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA）[18]，全面评估了合成CuO NPs和制备支架的物理化学特性。此外，通过动态光散射（DLS）和Zeta电位测量确定了CuO NPs的粒径分布和表面电荷，以评估其在聚合物基质中的胶体稳定性[39]。
除了物理化学评估外，本研究还探讨了各组分及最终纳米支架系统的抗糖尿病潜力[40]。通过体外酶抑制实验（针对参与碳水化合物代谢的α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶）评估了制剂的疗效[41]。这些实验有助于了解葡萄糖调节机制，并验证所开发支架的生物功能性[42]。通过比较藻类提取物、CuO NPs和纳米纤维复合材料的抑制效果，阐明了纳米制剂带来的协同或叠加效应[43]。
尽管已有基于CuO的聚合物纳米复合材料的研究报道，但其应用主要集中在使用陆地植物提取物的抗菌或伤口愈合领域。值得注意的是，褐藻尤其是P. tetrastromatica在CuO纳米颗粒的绿色合成及其在电纺纳米纤维支架中的整合方面的潜力尚未得到充分探索。本研究通过开发一种可持续的、源自海洋的CuO–淀粉/PVA纳米支架系统，系统地证明了其在抗糖尿病应用中的增强抑制效果。
