平菇铜纳米颗粒:抗氧化、抗菌和抗糖尿病活性的体外及计算机模拟评估

平菇铜纳米颗粒:抗氧化、抗菌和抗糖尿病活性的体外及计算机模拟评估

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来源:郭慧阳
2025-07-18 11:08:11
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核心提示:本研究用平菇成功合成了铜纳米颗粒(PO-CuNPs),展现出惊人的生物医学潜力,为环保型治疗剂开辟了新路径。

纳米颗粒因小尺寸、高比表面积等特性,在生物医学领域应用广泛,铜纳米颗粒(CuNPs)因多功能性备受关注。物理和化学合成方法易引入毒性物质,而生物合成(如植物 / 微生物提取物)具有环保、低成本、低毒性等优势。平菇(Pleurotus ostreatus)富含多糖、多酚(如槲皮素、山奈酚)等生物活性成分,具有抗氧化、抗菌等潜力。

 

最近印度安得拉邦卡达帕市约吉维马纳大学K. Riazunnisa团队以Pleurotus ostreatus Copper Nanoparticles: In Vitro and In Silico Evaluation of the Antioxidant, Antibacterial, and Antidiabetic Activities”为题发表在《Chemistry & Biodiversity》(Q3IF2.5)相关的研究。用平菇成功合成了铜纳米颗粒(PO-CuNPs),展现出惊人的生物医学潜力,为环保型治疗剂开辟了新路径。

 

研究采用绿色合成法,将平菇水提取物与硫酸铜溶液混合,仅通过简单搅拌就完成了铜纳米颗粒的制备。整个过程无需有毒化学试剂,全程环保无害 —— 当溶液从棕色变成绿色,意味着 PO-CuNPs 成功合成。通过先进的表征技术,科学家发现这些纳米颗粒呈现球形结构,直径约 78nm,表面被平菇中的生物分子包裹。UV - 可见光谱在 410nm 处的特征峰,以及 FTIR 检测到的羟基、羰基等官能团,共同证实了纳米颗粒的形成与稳定性。

 

1 平菇铜纳米颗粒(PO-CuNPs)的紫外 - 可见光谱分析。图中溶液的棕色变为绿色。

 

 

2 平菇铜纳米颗粒(PO-CuNPs)的形态分析。(A)平菇铜纳米颗粒的扫描电镜(SEM)分析;(B)平菇铜纳米颗粒的能量色散 X 射线(EDAX)分析

 

实验显示,PO-CuNPs 的总抗氧化活性达 75%,过氧化氢清除率更是高达 78%。这意味着它能有效中和自由基,减少氧化应激对细胞的损伤,为抗衰老、抗炎提供新可能。

 

3 平菇提取物和平菇铜纳米颗粒(PO-CuNPs)的抗氧化活性。

A)平菇提取物和平菇铜纳米颗粒的总抗氧化活性。(B)平菇提取物和平菇铜纳米颗粒的过氧化氢清除活性。AsA—— 抗坏血酸(阳性对照);PO-CuNPs:平菇铜纳米颗粒。所有实验均进行三次重复,结果以平均值 ± 标准误表示;星号表示阳性对照与测试样品之间的显著差异(*p0.05****p0.001)。

 

  在对抗细菌的测试中,PO-CuNPs 对枯草芽孢杆菌的抑菌圈直径达 18±0.11mm,对大肠杆菌金黄色葡萄球菌等常见致病菌也有显著抑制作用。其抗菌机制可能与破坏细菌细胞膜、产生ROS(活性氧)有关。

 

  4平菇提取物、平菇铜纳米颗粒(PO-CuNPs)以及阳性对照(氨苄西林)的抗菌活性。

A)枯草芽孢杆菌;(B)金黄色葡萄球菌;(C)大肠杆菌;(D)普通变形杆菌;(E)伤寒沙门氏菌。所有实验均进行三次重复,结果以平均值 ± 标准误表示。星号表示阳性对照与测试样品之间的显著差异(*p0.05**p0.01)。

 

还具有其抗糖尿病潜力:在 100μg/mL 浓度下,对 α- 淀粉酶的抑制率达 82%,对 β- 葡萄糖苷酶抑制率达 86%。这两种酶是碳水化合物消化的关键,抑制它们能有效控制餐后血糖升高,为糖尿病管理提供新思路。

 

  5 平菇水提取物和平菇铜纳米颗粒(PO-CuNPs)对 α- 淀粉酶和 β- 葡萄糖苷酶的抑制作用。

A)α- 淀粉酶抑制率;(B)β- 葡萄糖苷酶抑制率。所有实验均进行三次重复,结果以平均值 ± 标准误表示。星号表示阳性对照与测试样品之间的显著差异(*p0.05**p0.01)。

 

计算机模拟(分子对接)研究进一步揭示了 PO-CuNPs 的作用机制:平菇中含有的山奈酚(-9.0 kcal)和槲皮素(-9.2 kcal)是 α- 淀粉酶的强效抑制剂,而杨梅素(-8.4 kcal)对 β- 葡萄糖苷酶抑制效果最佳。值得注意的是,尽管芦丁结合能最高,但因药物相似性差被排除。

 

 6植物化学物质与 β- 葡萄糖苷酶的分子对接。

A)植物化学物质与 β- 葡萄糖苷酶的分子对接。(B)其他真菌化学物质与 β- 葡萄糖苷酶的相互作用。

 

    相比传统化学合成的纳米颗粒,平菇来源的 CuNPs 具有无可比拟的优势:原料易得、制备简便、成本低廉且环境友好。这项研究不仅为纳米材料的绿色合成提供了范例,更证实了天然产物在生物医学领域的巨大潜力。

 


原文链接:https://doi.org/10.1002/cbdv.202402361

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