含羞草皮提取物绿色合成金纳米颗粒：细胞毒性、细胞摄取与亚甲基蓝催化降解

摘要

植物基绿色化学制备的金纳米颗粒（AuNPs）具有广阔的生物医学前景。本文报道在受控前驱体浓度下利用含羞草皮提取物（Mt）合成 AuNPs。Mt 以乙醇-水提取，通过 DPPH 和总多酚实验量化其抗氧化活性。所得 AuMt 胶体呈现多样形貌（20-200 nm），经 TEM、XRD、UV-Vis、FTIR 和 XPS 表征。AuMt 在 NaBH₄ 还原亚甲基蓝（MB）中表现催化活性，最小颗粒（AuMt1）降解速率常数 8.24 × 10⁻³ s⁻¹，190 秒实现 50% MB 去除。人脐静脉内皮细胞（HUVEC）细胞毒性研究显示 24-48 小时中等毒性效应，无明显剂量依赖性。共聚焦显微镜显示 AuMt1 胞质分布、AuMt2 周核积累，表明高效细胞内化且无核穿透。这些发现确立 AuMt 作为绿色纳米医学中有前景的纳米载体和催化剂。

引言

一锅法植物介导金属纳米材料合成是传统路线的环保替代，利用植物提取物中的生物还原和封端剂。含羞草皮富含缩合单宁、黄酮、皂苷、生物碱和淀粉，均可将 Au³⁺ 还原为 Au⁰ 并稳定所得纳米颗粒。先前研究已利用 Mt 提取物用于抗菌、抗原虫和皮肤再生应用，凸显其抗氧化潜力和多酚含量。AuNPs 的表面等离子体共振（SPR）对颗粒尺寸、形状和周围稳定分子化学性质敏感，影响光学和催化性质。绿色合成 AuNPs 已用于环境修复（如染料降解）、金属离子检测探针和诊疗一体化。本工作评估 Mt 皮提取物制备的 AuNPs，考察其理化特性、HUVEC 细胞毒性、细胞摄取和 MB 催化降解效率。

材料与方法

材料与提取物制备

15 g Mt 皮在 70 mL 乙醇（99%）和 30 mL 超纯水（18 MΩ）中浸提 15 天（室温）。滤液收集，离心（14000 rpm，1 小时），冻干用于抗氧化实验。Mt 提取物浓度经标准曲线测定为 32.5 mg mL⁻¹。金前驱体溶液 5.3 mM (AuMt1) 和 2.6 mM (AuMt2) 用超纯水配制。每次合成中，1.6 mL Mt 提取物与金溶液在 50 mL 管中混合，3000 rpm 涡旋 10 秒，颜色变化确认 AuNP 形成。胶体经反复离心（14000 rpm，1 小时）纯化，乙醇重悬，超声处理，最后 40 °C 干热得 AuMt 纳米复合物。

表征技术

UV-Vis 光谱（提取物 200-400 nm；AuMt 250-875 nm）用 Perkin-Elmer Lambda 40 记录。SPR 动力学在 550-560 nm 监测。DPPH（300 µM）和总多酚（Folin-Ciocalteu）实验量化抗氧化能力，分别以清除率%和没食子酸当量表示。Zeta 电位和动态光散射（DLS）用 Malvern Zetasizer 测定。FTIR（4500-500 cm⁻¹）和 XPS（Au 4f、C 1s、O 1s）提供表面化学信息。TEM（JEOL 2010F，200 keV）和 HRTEM 评估形貌和晶格间距；EDS 确认元素组成。XRD（Bruker D8 QUEST，CuKα）鉴定晶相。细胞摄取经共聚焦激光扫描显微镜（CLSM，Zeiss LSM 800，640 nm 激发）可视化。细胞毒性用 MTT 法测 HUVEC 细胞（DMEM + 10% FBS，37 °C，5% CO₂），浓度 25-200 µg mL⁻¹，24 和 48 小时。活/死染色（钙黄绿素/溴化乙锭）补充活力数据。

亚甲基蓝催化降解

MB (3.33 × 10⁻⁵ M) 在 NaBH₄ (100 mM) 和 90 µL AuMt (2 mg mL⁻¹) 存在下还原。UV-Vis 在 660 nm 监测得降解百分比（%D）。朗缪尔-欣谢尔伍德 ln(A/A₀) 对时间线性图得速率常数 K。

结果与讨论

合成与抗氧化表征

Mt 提取物在 280 nm 显著 UV-Vis 峰，指示多酚。DPPH 抑制在 12.5 µg mL⁻¹ 达 50%，媲美维生素 C 和儿茶素。总多酚含量 425 mg g⁻¹ 没食子酸当量，确认提取物还原能力。

AuNP 形貌与尺寸分布

TEM 显示 AuMt1 平均 40 nm、形貌多样；AuMt2 平均 150 nm、较球形。水中 DLS 测得水动力学直径 AuMt1 38 nm、AuMt2 150 nm，Zeta 电位均为负（≤ -30 mV），有利胶体稳定性。在 s-DMEM 中两系统保持稳定（ζ ≈ -25 mV）但因蛋白质冠形成尺寸适度增加（AuMt1: +34 nm；AuMt2: +43 nm）。

表面化学

FTIR 显示两 AuMt 样品特征 O-H 伸缩（≈3250 cm⁻¹）和 C=O/C-O 振动（≈1705 cm⁻¹），确认单宁和黄酮吸附。XPS 分析显示 Au³⁺ 完全还原为 Au⁰（Au 4f₇/₂ 84.9 eV）。C 1s 谱显示 C=O、C-O、C-C 贡献，AuMt2 C-O 比例较高，合成过程中酚羟基表面氧化程度更高。

细胞毒性与细胞摄取

MTT 实验显示 ≥50 µg mL⁻¹ 时 24-48 小时活力中度下降（10-30%），无明显剂量依赖趋势。活/死染色确认 50 µg mL⁻¹ 下高细胞活力。CLSM 显示 24 小时后 AuMt1 胞质分散、AuMt2 周核定位；三维重构确证无核穿透，提示基因毒性极低。定量荧光强度指示 AuMt1 摄取量约为 AuMt2 的 3:1，归因于更小尺寸、更高 Zeta 电位和更薄蛋白质冠。

催化性能

AuMt1 190 秒实现 50% MB 降解，速率常数 K = 8.24 × 10⁻³ s⁻¹，优于 AuMt2 (K = 3.54 × 10⁻³ s⁻¹)。尺寸依赖性活性与小纳米颗粒增大的比表面积一致。

结论

我们展示了一种可扩展、室温绿色合成 AuNPs 的方法，利用含羞草皮提取物。通过调节前驱体/提取物比例可精确控制颗粒尺寸。AuMt 纳米颗粒展现良好胶体稳定性、中等细胞毒性、无核进入的高效细胞内化和强力催化降解亚甲基蓝。其低激发功率下的本征荧光进一步增强作为荧光探针和药物递送载体的潜力。未来工作将聚焦表面工程降低毒性及探索生物医学应用。