绿色合成银纳米颗粒对葡萄细胞培养影响重大，解锁高效生产酚类化合物新途径

研究人员为探究不同绿色合成方法对银纳米颗粒（AgNPs）特性及葡萄细胞酚类化合物积累的影响，开展研究，发现合成条件显著影响 AgNPs 特性及酚类化合物生产，为葡萄酚类化合物体外生产提供新方法。

　　在科技飞速发展的今天，纳米技术逐渐成为众多领域的研究热点。银纳米颗粒（Silver nanoparticles，AgNPs）凭借其独特的性质，如抗菌性、良好的催化活性等，在医药、生物技术、环境等诸多领域展现出广阔的应用前景。然而，传统的物理和化学合成方法虽能在短时间内制备出具有特定溶解性和尺寸的纳米颗粒，但存在毒性高、颗粒稳定性差以及技术成本昂贵等缺点。因此，一种更为环保、廉价且简便的 “绿色合成” 方法应运而生。这种方法利用植物或微生物，通过氧化还原反应将金属离子还原为稳定的纳米颗粒，备受关注。

在植物细胞培养领域，体外生产次生代谢产物是一项重要的技术。它能够不受气候和地理条件的限制，稳定地生产出用于医药、食品、化妆品等领域的珍贵代谢产物。AgNPs 作为一种潜在的促进剂，可用于提高次生代谢产物的产量。不过，AgNPs 的特性及其生物活性受多种因素影响，包括合成时使用的植物材料、提取方法以及反应条件（如 pH、温度和反应时间）等。在这样的背景下，为了深入了解不同绿色合成方法对 AgNPs 特性的影响，以及这些特性如何作用于葡萄细胞悬浮培养中酚类化合物的积累，来自土耳其伊兹密尔应用科学大学等机构的研究人员开展了相关研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为葡萄酚类化合物的体外生产提供了新的思路和方法。

研究人员开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。在 AgNPs 的合成与制备方面，利用葡萄（Vitis vinifera L. cv Kalecik Karas?）叶片提取物与硝酸银（AgNO₃）溶液反应，通过不同的提取方法和反应条件获得 24 种 AgNPs。在对合成的 AgNPs 进行表征分析时，运用了 UV-Vis 分析、X 射线衍射仪（XRD）分析、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析、高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）分析、动态光散射（DLS）分析和 zeta 电位分析等多种技术，以确定其结构、尺寸、形态等特性。在细胞培养与检测环节，对葡萄叶柄进行处理获得愈伤组织，进而建立细胞悬浮培养体系，通过添加不同的 AgNPs，测定细胞生长参数（如细胞鲜重 CFW、细胞干重 CDW 和细胞生长指数 GI）以及酚类化合物含量（包括总酚含量、各类酚酸和黄酮类化合物含量），并利用统计分析方法探究 AgNPs 对这些指标的影响。

研究结果主要包括以下几个方面：

• AgNPs 的表征分析：UV-Vis 分析显示，合成的颗粒确为 AgNPs，不同提取方法和反应条件会改变其吸光度值和峰值。如甲醇提取物合成的 AgNPs 在 350 - 600nm 处有明显峰值，而水提取物合成的 AgNPs 峰值则不太明显。FT-IR 分析表明，AgNPs 含有多种功能基团，如 - NH、-OH、C-H、C=C 等，且甲醇提取物合成的 AgNPs 功能基团更显著。XRD 分析发现，AgNPs 多为球形，部分呈三角形、立方体或多边形状，pH 和反应条件会影响其晶体结构和颗粒大小，最大平均粒径为 NP19 的 59.6nm，最小为 NP11 的 8.9nm。HR-TEM 图像显示，AgNPs 大多呈球形，pH 影响其大小和形状，在 pH 7 时，甲醇提取物合成的 AgNPs 聚集较少。DLS 分析结果与 XRD 计算结果相符，AgNPs 粒径在 5 - 500nm 之间，平均粒径为 8 - 60nm。zeta 电位分析表明，多数 AgNPs 结构稳定，但 NP7、NP10、NP16、NP22 和 NP23 稳定性较差，易聚集。
• AgNPs 对细胞生长参数的影响：不同方法合成的 AgNPs 对葡萄细胞悬浮培养的生长参数影响显著。NP17 和 NP19 处理的细胞 CFW 和 GI 值最高，NP1 则表现出抑制作用。NP8、NP13、NP17 和 NP19 处理的细胞 CDW 值较高，而 NP1 的 CDW 值最低。
• AgNPs 对酚类化合物生产的影响：不同合成条件的 AgNPs 对细胞总酚含量影响显著。NP11 和 NP5 处理的细胞总酚含量最高，pH 7 时合成的 AgNPs 更能促进总酚积累。在酚酸方面，除绿原酸未检测到外，其他酚酸含量因 AgNPs 处理而显著变化。NP2 处理的细胞没食子酸含量最高，多数 AgNPs 处理使对香豆酸积累量增加，NP11 和 NP23 处理的细胞阿魏酸含量最高，NP5、NP10、NP11 和 NP23 处理的细胞咖啡酸含量最高。在黄酮类化合物中，NP11 和 NP5 处理的细胞儿茶素和表儿茶素含量最高，NP16 和 NP17 处理的细胞香草醛含量最高，NP13 和 NP16 处理的细胞芦丁含量最高。此外，NP11 和 NP5 处理的细胞白藜芦醇积累量最高，NP1 处理的细胞白藜芦醇积累量最低。

研究结论和讨论部分指出，AgNPs 的特性（如形状、大小、稳定性等）会因提取溶剂、提取方法、反应溶液的 pH 和条件的不同而发生显著变化。不同合成方法得到的 AgNPs 对葡萄细胞悬浮培养中酚类化合物的生产也有不同影响。NP11 和 NP5 处理的细胞中，总酚化合物、反式白藜芦醇、儿茶素和表儿茶素的积累量最高，pH 7 和室温 4h 的反应条件对这些化合物的积累至关重要。在提取过程中，甲醇或水的使用对酚类化合物的生产影响不大，但涉及煮沸步骤的提取方法（E1 和 E2）更为有效。这表明，只要选择合适的合成方法，AgNPs 可成为葡萄中酚类化合物体外生产的有效方法。该研究首次分析了绿色合成的 AgNPs 对葡萄体外酚类化合物生产的影响，为进一步研究纳米颗粒与植物次生代谢的相互作用以及优化纳米颗粒在调节植物代谢物生物合成中的应用提供了重要依据，对推动植物细胞培养技术在生产高价值次生代谢产物方面的发展具有重要意义。