《Inorganic Chemistry Communications》：Green synthesis of zinc oxide nanoparticles from royal jelly with enhanced antimicrobial, antioxidant and anticancer properties
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本研究采用天然王浆作为还原剂和稳定剂，通过绿色的一步法制备了ZnO纳米颗粒（RJ-ZnONPs），具有优异的抗菌（MIC=80-120 μg/mL）、抗癌（IC50=0.097 mg/mL）和抗氧化（IC50=0.18 mg/mL）性能，其六方纤锌矿结构（晶粒尺寸17±1 nm）和表面负电性（-47 mV）通过XRD、FTIR和DLS等表征技术验证。
萨玛·H·阿布-胡赛因（Samah H. Abu-Hussien）| 穆罕默德·A·汗（Muhammad A. Khan）| 马哈茂德·萨拉赫（Mahmoud Salah）
埃及开罗艾因沙姆斯大学（Ain Shams University）农业学院农业微生物学系
摘要
本研究展示了一种无需放射分解的简便一步法绿色合成ZnONPs的方法，该方法利用了蜂王浆，并具有可调的生物活性。气相色谱-质谱（GC–MS）和高效液相色谱（HPLC）分析了用于纳米颗粒合成的蜂王浆提取物中的主要生物活性成分，包括1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)环己烯、油酸和棕榈酸，以及高含量的阿魏酸（148.40 μg/g）、芹菜素和奎宁。紫外-可见光谱（UV–Vis）在325 nm处显示特征峰，证实了纳米颗粒的形成；X射线衍射（XRD）显示其具有六方纤锌矿结构，晶粒尺寸为17.00 ± 1.20 nm。傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证了生物分子封端作用，动态光散射（DLS）显示颗粒尺寸从995 nm减小到119 nm。Zeta电位从+25 mV变为?47 mV，表明在pH 6条件下具有高稳定性。透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）观察到颗粒呈球形且略有聚集，能量分散X射线光谱（EDX）确认了Zn和O的组成。RJ-ZnONPs表现出强烈的抗菌活性（MIC = 80–120 μg/mL），并在6小时内减少了CFU/mL的数量。它们对MCF-7细胞具有选择性细胞毒性（IC50 = 0.097 mg/mL），诱导79.06%的细胞凋亡，并上调Caspase-3和BAX蛋白，下调Bcl-2蛋白。此外，RJ-ZnONPs还具有增强的抗氧化活性（IC50 = 0.18 mg/mL），显示出作为稳定、多功能和生物相容性纳米治疗剂的潜力。
引言
多重耐药性病原体的出现以及癌症发病率的增加，迫切需要能够同时针对多个病理目标的新治疗方法[1]。传统的治疗策略通常侧重于单一治疗机制，导致疗效有限和耐药性的产生[2]。这一挑战促使研究人员开发出能够在单一平台上结合抗菌、抗癌和抗氧化特性的多功能纳米材料[[3], [4], [5]]。在各种纳米材料中，氧化锌纳米颗粒（ZnONPs）因其独特的物理化学性质、生物相容性和广泛的生物活性而受到广泛关注[6]。
蜂王浆是一种天然生物活性化合物的来源，含有肽、黄酮类和氨基酸等成分，这些成分有助于减少和稳定ZnO纳米颗粒，并赋予其内在的治疗功能。这种双重功能使制备的纳米颗粒具备更好的生物相容性、抗氧化、抗菌和抗癌特性[7]。选择氧化锌是因为其生物相容性、环境安全性以及通过活性氧（ROS）生成、膜破坏和细胞内损伤等机制发挥的广谱抗菌和抗癌作用[8,9]。其抗癌潜力源于对恶性细胞的选择性毒性，这归因于癌细胞中氧化还原状态的改变和氧化应激的增加[10,11]。然而，传统的ZnONP合成方法通常涉及苛刻的化学条件、有毒的还原剂和高能耗，引发了关于环境影响和生物相容性的担忧[12]。这些限制促使人们开发使用生物材料作为还原剂和稳定剂的绿色合成方法[13,14]。植物提取物和微生物系统已被成功应用于此目的，提供了无需有毒化学物质的天然分子[15,16]。在各种生物材料中，蜂产品因其丰富的生物活性化合物成分和已验证的治疗效果而成为有前景的候选者[17]。
蜂王浆是由工蜂分泌的一种蛋白质物质，是自然界中最复杂的生物活性基质之一[18]。它含有蛋白质、氨基酸、脂肪酸、碳水化合物、维生素、矿物质和酚类化合物[19]，这些成分共同赋予了其抗菌、抗癌、抗氧化和免疫调节特性[20]。羟基和羧基的存在使其成为金属离子还原和纳米颗粒稳定的理想候选者[21,22]，为创建协同治疗平台提供了独特的机会[23]。这种方法消除了合成化学物质的需求，并可能通过加成或协同效应提高治疗效果[23]。蜂王浆提取物中的有机成分可以发挥双重作用：在纳米颗粒合成过程中作为还原剂，并为最终产品提供额外的生物活性[22]。这种方法消除了合成化学物质的需求，并可能通过ZnONPs与蜂王浆提取物成分之间的加成或协同效应提高治疗效果[23]。基于纳米颗粒的抗菌剂由于具有多种作用机制，比传统抗生素更具优势，使得病原体难以产生耐药性[[24], [25], [26]]。尽管已有关于使用植物提取物绿色合成ZnO纳米颗粒的报道[[27], [28], [29], [30]]，但蜂王浆作为双重还原和稳定剂以生产具有改进生物活性的多功能ZnO纳米颗粒的潜力尚未得到充分探索。本研究假设，蜂王浆中的生物活性成分可以通过协同作用驱动生物相容性ZnO纳米颗粒（RJ-ZnONPs）的可控绿色合成，并增强其多功能性。具体来说，我们提出这种合成方法将产生比原始蜂王浆更稳定的纳米颗粒，具有更好的抗菌、抗癌和抗氧化性能，这是通过ROS生成、膜破坏和线粒体依赖性凋亡途径实现的。为了验证这一假设，我们系统地表征了合成的RJ-ZnONPs，并评估了它们对多重耐药性病原体和癌细胞系的生物活性，同时阐明了潜在的分子机制。
化学物质
本研究中使用的所有化学物质和试剂均为分析级，购自Sigma-Aldrich（美国），详见表S1。
蜂王浆的采集与提取
蜂王浆从埃及开罗的国家研究中心（NRC）获取。将20 mg蜂王浆与1 mL无水乙醇按2:1的比例混合，在40°C下孵育6小时以促进提取。随后过滤混合物，并以10,000 rpm离心20分钟以去除不溶性颗粒。
蜂王浆提取物中多酚化合物的GC/MS和HPLC分析
对蜂王浆提取物进行的GC–MS分析（图1A和B）鉴定出多种生物活性化合物。其中最丰富的是9,12,15-十八三烯酸2TMS酯（C27H52O4Si2），占组成的12.38%，其次是棕榈酸（十六烷酸），占5.10%，后者以其抗菌和膜稳定特性而闻名。这些脂肪酸可能通过与锌离子相互作用促进纳米颗粒的成核[32,44]。
作者贡献
萨玛·H·阿布-胡赛因（Samah H. Abu-Hussien）：提出研究思路、进行实验、数据分析并撰写原始手稿。穆罕默德·A·汗（Muhammad A. Khan）：参与实验工作、数据分析以及手稿的撰写和审阅。马哈茂德·萨拉赫（Mahmoud Salah）：参与数据分析以及手稿的撰写和审阅。所有作者均阅读并批准了最终手稿。
CRediT作者贡献声明
萨玛·H·阿布-胡赛因（Samah H. Abu-Hussien）：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原始草稿、数据可视化、验证、监督、软件应用、项目管理、方法论研究、数据管理、概念构思。
穆罕默德·A·汗（Muhammad A. Khan）：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原始草稿、数据可视化、验证、软件应用。
马哈茂德·萨拉赫（Mahmoud Salah）：撰写 – 原始草稿、数据可视化、验证、软件应用、研究工作、数据管理。
伦理批准
不适用。
资助
不适用。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
不适用。
萨玛·H·阿布-胡赛因（Samah H. Abu-Hussien）是埃及开罗艾因沙姆斯大学农业学院农业微生物学系的微生物学副教授。阿布-胡赛因的研究领域包括微生物发酵、酶学、废物管理以及纳米材料在生物应用中的使用，体现了跨学科的方法来改善环境和食品安全解决方案。
