利用西印度腰果（Anacardium occidentale）叶提取物合成的双金属金-铜纳米颗粒及其潜在的抗糖尿病活性

《Current Research in Green and Sustainable Chemistry》：Phytosynthesized bimetallic gold-copper nanoparticles using Anacardium occidentale leaf extract and its potential antidiabetic activity

糖尿病治疗纳米材料研究：以Anacardium occidentale叶提取物合成的金铜纳米颗粒的体外抗酶活性

　　### 金铜纳米颗粒在抗糖尿病中的应用研究

糖尿病是一种全球范围内广泛存在的慢性代谢性疾病，其发病率持续上升，且具有较高的复杂性。据世界卫生组织统计，目前全球约有4.22亿人受到糖尿病的影响，每年因此导致约150万人死亡。预计到2045年，这一数字将增长至约7.83亿，占全球成年人口的八分之一。糖尿病的发生通常与胰岛素分泌不足或机体对胰岛素的反应减弱有关，这些因素会导致血糖水平异常升高，进而引发一系列健康问题。因此，寻找新的、有效的治疗方法对于糖尿病患者来说至关重要。

传统的糖尿病治疗方法包括口服降糖药物和胰岛素治疗。然而，这些方法在实际应用中仍面临诸多挑战。例如，药物效果可能因剂量不准确而受到影响，某些药物缺乏针对性，作用时间有限，且可能伴随严重的副作用。这些问题限制了传统疗法在全面管理糖尿病方面的有效性。因此，开发一种创新且高效的治疗策略成为全球医学研究的重要方向之一。

近年来，纳米技术在医学领域的应用逐渐受到关注，尤其是在抗糖尿病治疗方面。研究表明，纳米颗粒具有独特的物理和化学特性，使其在抗糖尿病、抗菌、抗病毒、抗氧化以及抗癌等多个领域展现出良好的应用前景。纳米颗粒的性质与其合成方法密切相关，传统的物理和化学合成方法虽然能够制备出高质量的纳米材料，但往往伴随着有毒化学物质的使用、高能耗、有害废弃物的产生以及高昂的成本。相比之下，生物合成方法因其环境友好、成本低廉以及易于大规模生产而受到越来越多的关注。利用植物提取物作为还原剂和稳定剂，不仅能够减少对环境的影响，还能降低生产成本，同时保留天然产物的生物活性。

在生物合成纳米颗粒的过程中，植物中的多种生物分子如生物碱、黄酮类化合物、酚类化合物、萜类化合物和维生素等，能够作为有效的还原剂和稳定剂。这些生物分子通过与金属离子反应，使其逐渐还原为金属纳米颗粒，并通过自身结构包裹纳米颗粒，防止其聚集。因此，植物提取物在纳米颗粒合成中扮演着关键角色。此外，生物合成纳米颗粒还具有良好的生物相容性，使其在医学应用中更具优势。

金铜纳米颗粒（Au-CuNPs）作为一种双金属纳米材料，已被证实具有独特的生物学活性。与单一金属纳米颗粒相比，Au-CuNPs能够通过金属之间的协同作用，表现出更强的抗糖尿病效果。这种协同效应使得双金属纳米颗粒在抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶方面具有更高的效率。α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶是人体消化系统中重要的酶类，它们在将多糖分解为单糖的过程中起着关键作用。抑制这些酶的活性可以有效延缓碳水化合物的消化过程，从而降低血糖水平，对糖尿病的治疗具有重要意义。

本研究旨在利用**Anacardium occidentale**（巴西坚果树）叶片提取物作为还原剂和稳定剂，合成金铜纳米颗粒，并评估其抗糖尿病特性。**Anacardium occidentale**是一种广泛分布于热带地区的植物，其果实和叶片在传统医学中常被用于治疗多种疾病，包括溃疡、疟疾、癌症等。此外，该植物的叶片、果实和树皮提取物中富含多种有益的生物分子，如黄酮类化合物和萜类化合物，这些成分可能在纳米颗粒的合成过程中起到关键作用。

在本研究中，通过一系列实验和分析方法，成功合成了Au-CuNPs。首先，使用紫外-可见光谱（UV-Vis）技术对纳米颗粒的形成进行了初步确认。UV-Vis光谱显示，合成的Au-CuNPs在278 nm和532 nm处出现两个明显的吸收峰，分别对应于铜纳米颗粒和金纳米颗粒的特征吸收。这一结果表明，纳米颗粒的合成过程成功，且具有良好的稳定性。其次，通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，进一步揭示了**Anacardium occidentale**叶片提取物中参与纳米颗粒合成的生物分子。FTIR光谱显示，该提取物中含有多种功能基团，如-OH、-NH、-C=O和芳香族-C=C-，这些基团在纳米颗粒的还原和稳定过程中发挥了重要作用。

透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）分析进一步验证了Au-CuNPs的形态和晶体结构。TEM图像显示，合成的纳米颗粒呈球形，粒径范围在2至37纳米之间，表明其具有良好的分散性和稳定性。XRD分析则确认了纳米颗粒的晶体结构，显示出与标准晶体结构相符的衍射峰，进一步支持了其合成的成功性。此外，能谱分析（EDX）显示，纳米颗粒中含有金和铜元素，表明其成功合成了双金属纳米材料。

在抗糖尿病活性评估方面，本研究通过体外实验评估了**Anacardium occidentale**叶片提取物、Au-CuNPs和标准药物阿卡波糖（acarbose）对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制效果。实验结果显示，在100 μg/mL浓度下，**Anacardium occidentale**叶片提取物对α-淀粉酶的抑制率为21%，对α-葡萄糖苷酶的抑制率为37%；而Au-CuNPs对α-淀粉酶的抑制率达到了66%，对α-葡萄糖苷酶的抑制率为75%；阿卡波糖则表现出更强的抑制效果，对α-淀粉酶的抑制率为80%，对α-葡萄糖苷酶的抑制率为83%。这些结果表明，Au-CuNPs在抑制这两种关键酶方面表现出显著的活性，其效果优于植物提取物，但略逊于标准药物阿卡波糖。

为了进一步评估Au-CuNPs的抗糖尿病潜力，本研究还计算了其IC₅₀值，即抑制50%酶活性所需的浓度。结果显示，**Anacardium occidentale**叶片提取物的IC₅₀值分别为149和128.74 μg/mL，对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制效果相对较低；而Au-CuNPs的IC₅₀值分别为50和46.16 μg/mL，显示出更强的抑制能力；阿卡波糖的IC₅₀值分别为35和28.40 μg/mL，表明其作为标准药物在抑制这两种酶方面具有最高的效力。这一结果表明，Au-CuNPs在抗糖尿病方面具有良好的应用前景，其抑制效果接近甚至优于某些标准药物。

进一步分析表明，Au-CuNPs在所有测试浓度下对α-葡萄糖苷酶的抑制效果均优于对α-淀粉酶的抑制效果。这可能与纳米颗粒的表面特性及其与酶分子之间的相互作用有关。此外，研究还指出，Au-CuNPs的抗糖尿病活性与其表面的生物分子有关，这些分子可能通过与葡萄糖氧化酶结合，促进葡萄糖的代谢过程，从而有效降低血糖水平。同时，纳米颗粒可能通过增强胰岛素受体的活性，提高机体对胰岛素的敏感性，进而改善糖尿病症状。

尽管本研究取得了一定的成果，但仍存在一些局限性。首先，植物中生物分子的含量和分布可能受到地理位置、气候条件、采收季节等因素的影响，这可能会影响纳米颗粒的合成效果和生物活性。其次，纳米颗粒的潜在细胞毒性和环境影响仍需进一步研究，以确保其在实际应用中的安全性。此外，目前的研究主要集中在体外实验，未来还需要通过动物模型进行体内实验，以评估其在实际治疗中的效果和安全性。

综上所述，本研究通过利用**Anacardium occidentale**叶片提取物合成金铜纳米颗粒，并评估其抗糖尿病活性，发现Au-CuNPs在抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶方面表现出显著的潜力。这些纳米颗粒的合成方法简单、成本低廉，且具有良好的生物相容性，为糖尿病的治疗提供了一种新的可能性。然而，为了推动其在临床中的应用，仍需进一步研究其生物活性机制、安全性和环境影响。未来的研究方向包括优化合成条件、探索纳米颗粒的体内作用机制以及评估其在实际治疗中的应用效果。通过这些研究，有望将Au-CuNPs发展为一种有效的抗糖尿病药物，为糖尿病患者提供新的治疗选择。