真菌合成银纳米颗粒的生物医学潜力:从制备到功效的全面探究

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究内生真菌 Talaromyces funiculosus 合成细胞外银纳米颗粒(AgNPs)的能力及安全性,研究人员开展相关研究。结果显示,合成的 AgNPs 稳定性好、抗菌性强,对癌细胞有选择性毒性。该研究为 AgNPs 的生物医学应用提供依据。

  在纳米技术飞速发展的当下,银纳米颗粒(Silver nanoparticles,AgNPs)凭借独特性质在生物医学领域备受瞩目。它具有抗菌、抗凝、抗癌和药物递送等多种功能 ,可用于预防感染、促进伤口愈合等。然而,AgNPs 的毒性问题一直令人担忧,其在体内的长期安全性和对环境的影响尚不明确。此外,传统化学合成方法存在资源消耗大、潜在危害多的弊端。因此,寻找绿色、高效且安全的 AgNPs 制备方法,深入评估其安全性和生物活性至关重要。
来自埃及 Sohag University 的研究人员针对上述问题展开研究。他们从药用植物 Euphorbia hirta L. 中分离出内生真菌 Talaromyces funiculosus,利用其合成 AgNPs,并对合成条件进行优化,全面评估了 AgNPs 的抗菌、抗癌、抗氧化和抗炎等多种生物活性及安全性。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为 AgNPs 在生物医学领域的应用提供了重要参考。

研究人员采用了多种关键技术方法。在真菌鉴定方面,运用形态学观察和系统发育分析确定 Talaromyces funiculosus 的分类地位。通过 UV - 可见光谱(UV - visible spectroscopy)、X 射线衍射(XRD)、动态光散射(DLS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和透射电镜(TEM)等技术对合成的 AgNPs 进行表征。利用 Kirby - Bauer 纸片扩散法和肉汤微量稀释法检测 AgNPs 的抗菌活性,MTT 法评估其对细胞的毒性和抗癌活性,同时采用酶联免疫吸附测定(ELISA)等方法测定抗氧化和炎症相关指标。

研究结果如下:

  • 真菌鉴定与 AgNPs 合成:从 Euphorbia hirta L. 叶片成功分离出 Talaromyces funiculosus,并经形态学和系统发育分析确认。该真菌能合成 AgNPs,反应混合液颜色变化及 UV - 可见光谱显示,AgNPs 在 422.5nm 处有表面等离子体共振(SPR)峰。
  • AgNPs 的特性:合成的 AgNPs 在室温下可稳定保存 6 个月,呈球形结晶,单分散性良好(PDI 为 0.007),平均直径 34.32nm,Zeta 电位为 - 18.41mV 。XRD 分析证实其具有面心立方(FCC)晶格结构,FTIR 表明真菌胞外蛋白起到还原、封端和稳定 AgNPs 的作用。
  • 合成条件优化:通过监测不同条件下 AgNPs 的合成,确定最佳合成条件为 1mM AgNO3、5g 生物质、pH5.5 和 60°C 反应温度。
  • 抗菌活性:AgNPs 对多种致病细菌和酵母有显著抗菌活性,浓度为 50μg/mL 时,对 E. coli 和 C. tropicalis 的抑菌圈直径分别达 26.3mm 和 22.3mm,MIC 值分别为 3.7μg/mL 和 6.3μg/mL。25μg/mL 的 AgNPs 在安全摄入范围内,抗菌活性优于对照抗菌剂。
  • 抗癌和细胞毒性:MTT 实验表明,AgNPs 对 Hep - G2 癌细胞的毒性高于 HEK - 293 正常细胞,IC50值分别为 35.88ppm 和 48.11ppm,显示出对癌细胞的选择性毒性。
  • 抗氧化和抗炎活性:在 48.11ppm 浓度下,AgNPs 可增加 GSH 水平、降低 MDA 含量,表现出抗氧化活性;同时降低 TNF - α 水平、增加 IL - 10 产生,具有抗炎特性。

研究结论表明,Talaromyces funiculosus 可高效合成 AgNPs,优化后的合成条件提高了产量和效率。合成的 AgNPs 具有良好的稳定性、抗菌性、抗癌性、抗氧化和抗炎活性,在生物医学领域展现出巨大的应用潜力。然而,目前的研究主要集中在体外实验,未来需开展更多体内研究,评估其长期安全性和疗效。此外,对 AgNPs 进行表面修饰,测试其对耐药微生物菌株的作用,将为解决抗菌耐药性问题提供新的思路和方法。

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