利用大丽花（Dahlia pinnata）块茎生物合成具有抗菌、抗糖尿病和红细胞膜保护活性的硒纳米颗粒

Biosynthesis of selenium nanoparticles from Dahlia pinnata tuberous roots with antibacterial, antidiabetic, and erythrocyte membrane protective activities

研究成果

本研究成功利用大丽花块茎提取物通过绿色合成方法制备了具有抗菌、抗糖尿病和红细胞膜保护活性的硒纳米颗粒（SeNPs）。通过紫外-可见光谱分析检测到280 nm特征峰，X射线衍射（XRD）证实了其三角晶系结构（晶面：100、101、110、111、201），透射电镜（TEM）显示平均粒径为17.37 nm的球形颗粒。傅里叶变换红外光谱（FTIR）检测到C-H、C=O和Se-Se官能团，高效液相色谱（HPLC）鉴定出没食子酸（1070.58 µg/g）和绿原酸（903.87 µg/g）为主要成分。

在抗菌实验中，SeNPs对70株糖尿病患者临床分离的大肠杆菌表现出显著活性。针对15株多药耐药（MDR）菌株（21.4%），SeNPs的MIC为25-50 µg/ml（均值35±12 µg/ml），最低杀菌浓度（MBC）为50-100 µg/ml（均值76.6±26 µg/ml）。非MDR菌株（78.6%）对SeNPs更敏感，MIC为10-25 µg/ml（均值15±4.5 µg/ml），MBC为25-50 µg/ml（均值35±12 µg/ml），优于亚硒酸钠前驱体和万古霉素。抗糖尿病实验显示，SeNPs对α-淀粉酶（IC50=50.32 µg/ml）和α-葡萄糖苷酶（IC50=31.55 µg/ml）具有抑制作用，尽管效果弱于阿卡波糖（IC50分别为5.85和3.93 µg/ml）。抗炎实验中，SeNPs在1000 µg/ml浓度下实现96%的溶血抑制（IC50=11.53 µg/ml），而消炎痛的IC50为4.51 µg/ml。研究结果表明，通过绿色合成的SeNPs在抗菌治疗、糖尿病管理和抗炎领域具有广阔应用前景。

研究背景

纳米技术已成为科学创新的关键领域，为医学、农业和环境科学提供了前沿解决方案。硒（Se）作为必需微量元素，在抗氧化防御、甲状腺代谢和免疫调节中发挥重要作用。然而，高浓度硒具有毒性，因此开发更安全、生物利用度更高的硒形式成为研究重点。硒纳米颗粒（SeNPs）因其较低毒性成为生物医学应用的优选材料。植物介导的纳米颗粒合成方法不仅避免了有害化学物质的使用，还通过植物提取物中的生物活性成分增强了其生物学活性。大丽花（Dahlia pinnata L.）块茎富含酚类酸、黄酮类、单宁和皂苷等生物活性成分，是制备SeNPs的理想天然来源。

材料与方法

材料来源

大丽花块茎采自埃及吉萨的奥尔曼植物园，经阿尔阿兹哈尔大学植物学与微生物学系鉴定并采集（凭证标本号：AZU/SCI/BOT/HERB/2025-101）。提取方法：取10g块茎粉末与100ml去离子水在70℃加热30分钟，经Whatman 1号滤纸过滤获得提取物。

纳米颗粒合成与表征

将50ml大丽花提取物与50ml 1mM亚硒酸钠溶液混合，在室温200rpm磁力搅拌24小时。反应混合物由浅黄色变为红褐色表明SeNPs形成。通过离心（10,000rpm，20分钟）纯化纳米颗粒，用去离子水和70%乙醇洗涤后，在50℃真空干燥箱干燥24小时。

生物活性评估

抗菌实验

从艾因夏姆斯大学医院糖尿病患者样本中分离70株大肠杆菌，包括尿液、伤口拭子、血液和痰液来源。根据CLSI指南进行纸片扩散法药敏试验，使用万古霉素（30 µg）、克林霉素（2 µg）、青霉素（10 IU）、阿莫西林-克拉维酸（20/10 µg）和四环素（30 µg）药敏纸片。通过微量肉汤稀释法测定MIC和MBC，确定SeNPs对MDR和非MDR菌株的抑菌效果。

抗糖尿病实验

通过α-葡萄糖苷酶抑制实验（IC50=31.55 µg/ml）和α-淀粉酶抑制实验（IC50=50.32 µg/ml）评估SeNPs的降血糖潜力。使用96孔板法测定酶抑制率，计算抑制百分比。

抗炎实验

制备40%红细胞悬浮液（v/v），在低渗溶液中加入不同浓度SeNPs（100-1000 µg/ml），通过比色法（540nm）测定血红蛋白释放量计算溶血抑制率（IC50=11.53 µg/ml）。

结论

本研究表明，利用大丽花块茎提取物绿色合成的SeNPs在抗菌、抗糖尿病和抗炎领域展现出多重生物活性。通过植物化学成分的协同作用，SeNPs表现出对临床相关病原体的强效抗菌活性，特别是在多药耐药感染治疗中具有潜力。其通过抑制碳水化合物代谢关键酶（α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶）显示出抗糖尿病作用，并通过稳定红细胞膜发挥抗炎效果。这些发现为开发基于SeNPs的新型治疗策略提供了重要依据，但仍需进一步研究其体内药效、生物相容性、药代动力学及潜在毒性。