基于稻壳乙醇提取物绿色合成氧化锌纳米颗粒：表征及其抗皮肤癌、抗菌与抗氧化特性研究

推荐：本研究利用稻壳(Oryza sativa L.)乙醇提取物绿色合成氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)，通过UV-Vis、XRD、SEM等技术表征其28 nm六方晶系结构，证实其具有剂量依赖性抗皮肤癌细胞活性(IC50 415.46 μg/mL)、广谱抗菌(对金黄色葡萄球菌MIC 26 μg/mL)及显著DPPH自由基清除能力(IC50 43.7 μg/mL)，为农业废弃物高值化利用和纳米药物开发提供新策略。

　　

随着全球人口激增和农业废弃物处理压力加剧，传统焚烧填埋方式导致PM2.5污染等问题日益严峻。稻壳作为主要水稻加工副产品，富含纤维素、酚类等活性成分，却长期被低效利用。与此同时，化学法合成纳米材料存在高成本、环境污染等问题，而氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)因其独特的光电特性和生物活性，在抗癌、抗菌领域展现巨大潜力。如何通过绿色化学方法将农业废弃物转化为高附加值纳米材料，成为可持续发展的重要课题。

印度IFTM大学Amrish Kumar团队在《Sustainable Chemistry for Climate Action》发表研究，首次采用稻壳乙醇提取物为还原剂和稳定剂，通过碱性沉淀法成功合成ZnO NPs。研究通过UV-Vis光谱(吸收峰374.23 nm)、XRD(2θ=31.7°-56.6°)、SEM(准球形形貌)和FTIR(3472 cm^-1羟基峰)等技术表征纳米颗粒特性，并系统评估其对人黑色素瘤细胞(A375)的细胞毒性、对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)等微生物的抑制效果，以及DPPH自由基清除能力。

5.1 UV-Vis光谱分析

纳米颗粒在374.23 nm处出现特征吸收峰，证实ZnO NPs的成功合成，其电子跃迁行为符合半导体纳米材料的量子限域效应。

5.2 FTIR表征

检测到3472 cm^-1(酚羟基)、1640 cm^-1(羰基)和481 cm^-1(Zn-O键)特征峰，揭示稻壳中酚酸类物质参与金属离子还原和颗粒稳定。

5.3 XRD分析

衍射峰对应六方纤锌矿结构(JCPDS 36-1451)，Scherrer公式计算平均晶粒尺寸28 nm，显示良好结晶性。

5.4 SEM观察

颗粒呈准球形至六边形形貌，分布均匀，表面吸附的有机分子有效防止了团聚现象。

5.5 Zeta电位

-27.6 mV的表面电荷通过静电排斥作用维持胶体稳定性，为生物应用提供物理基础。

5.6 抗皮肤癌活性

MTT实验显示剂量依赖性细胞毒性，IC₅₀达415.46 μg/mL，荧光显微镜观察到细胞凋亡特征(膜起泡、核固缩)。

5.7 抗菌性能

对革兰氏阳性菌S. aureus抑制最强(抑菌圈21.4±0.5 mm，MIC 26 μg/mL)，机制涉及ROS生成和膜结构破坏。

5.8 抗氧化活性

DPPH清除率最高达76.3%，IC₅₀为43.7 μg/mL，归因于表面结合的阿魏酸等酚类物质的电子转移能力。

该研究创新性地将稻壳废弃物转化为多功能纳米材料，其绿色合成工艺避免使用有毒试剂，反应条件温和(75°C，pH 10)。所得ZnO NPs兼具抗癌、抗菌和抗氧化三重功效，特别是对皮肤癌细胞的特异性杀伤作用，为开发基于农业废弃物的纳米药物提供了概念验证。表面修饰的植物活性成分与ZnO核心的协同效应，突破了传统纳米材料生物活性单一的局限。从可持续发展角度看，该工作实现了"废弃物-高值材料-生物医学应用"的全链条设计，为循环经济模式下的纳米技术发展提供了示范案例。未来研究可进一步优化合成参数，探索体内递送系统和分子机制，推动其向临床转化。