利用Pisonia alba通过绿色化学方法制备银纳米粒子，并评估其对不同发育阶段的Spodoptera litura（小菜蛾）的毒性

《Sustainable Chemistry One World》：Green synthesis of silver nanoparticles using Pisonia alba and toxicity assessment against Spodoptera litura across developmental stages

绿色合成银纳米颗粒（AgNPs）并评估其杀虫活性。AgNPs通过Pisonia alba叶提取物在 aqueous条件下合成，经UV-Vis（SPR峰约420 nm）和XRD（面心立方结构）表征，对Spodoptera litura各虫期（卵、幼虫、蛹）表现出显著杀虫活性，LC50值1.0-96.36 ppm，具环保潜力。

　　

R Kailash | Jelin Vilvest | Alex Yagoo | M. Kunguma Kannika | A Mariya Vaishnika | Madasamy Muthupandy

印度金奈洛约拉学院（自治机构）高级动物学与生物技术系，邮编：600034

摘要

本研究报道了利用Pisonia alba叶片提取物绿色合成银纳米颗粒（AgNPs）的方法，并评估了其对多食性害虫Spodoptera litura的杀虫效果。虽然传统杀虫剂效果显著，但会导致环境污染、害虫抗药性的产生以及非目标生物的毒性问题，而绿色合成的纳米颗粒则提供了一种可持续的替代方案。AgNPs是通过使用P. alba的水提取物作为还原剂和包覆剂来制备的。纳米颗粒的形成通过颜色变化得到确认，并通过紫外-可见光谱（表面等离子体共振峰位于约420 nm）和X射线衍射（面心立方晶体结构，含有少量氧化银相）进行了表征。扫描电子显微镜（SEM）显示这些纳米颗粒主要为球形，表面覆盖有植物残余物。对S. litura的卵、幼虫和蛹进行的生物测定表明，当浓度为62.5–1000 ppm时，这些纳米颗粒具有很强的杀虫效果。卵杀灭实验的LC50和LC90值分别为1.0 ppm和3.20 ppm；幼虫杀灭实验的LC50值为96.36 ppm，LC90值为442.28 ppm；蛹杀灭实验的LC50值为54.07 ppm，IC90值为238.86 ppm。这些发现突显了P. alba介导的AgNPs的强大杀虫作用，支持将其作为环保型纳米生物杀虫剂应用于害虫综合治理。

引言

纳米技术已成为科学领域中最具创新性的方向之一，在医疗保健、环境监测和农业等领域有着广泛的应用[1]。在害虫管理中，纳米材料的整合为克服传统化学杀虫剂的局限性提供了新的解决方案。虽然传统杀虫剂效果显著，但存在害虫抗药性、非目标生物毒性、环境污染以及对人体健康的风险等缺点[2]。为应对这些挑战，纳米杀虫剂配方提供了选择性、靶向性和可控释放机制，从而减轻了农药负担并提高了农业实践的可持续性[3]。 在各种纳米材料中，银纳米颗粒（AgNPs）因其优异的物理、化学和生物特性而受到特别关注。AgNPs已成功应用于医疗器械涂层、药物递送、抗菌治疗和诊断平台[4]。在害虫管理中，它们在低于化学合成剂的浓度下即可发挥毒杀、驱避、抑制生长和干扰繁殖的作用[5]。尽管传统的AgNPs是通过使用有害的还原剂合成的，但植物介导的“绿色合成”方法已成为一种更安全、更环保的替代方案。在此过程中，植物中的植物化学物质同时充当还原剂和包覆剂，从而产生稳定性高且生物活性强的纳米颗粒[6]。 Pisonia alba（牻牛儿苗科）是一种热带常绿树，广泛分布于印度和东南亚地区。传统上，其叶片被用于民间医学中治疗皮肤病、哮喘、糖尿病和高血压[7]。植物化学研究鉴定出多种生物活性化合物，如黄酮类（例如槲皮素类衍生物）、缩合单宁、酚酸、苷类和香豆素，这些化合物赋予了它抗氧化、抗炎和抗菌特性[8][9]。黄酮类和酚类化合物作为强电子供体，有助于将Ag?离子还原为Ag?；而单宁和苷类则通过表面包覆作用稳定纳米颗粒。此外，这些植物化学物质还具有天然的杀虫、拒食和抑制生长的作用，表明它们在增强植物介导的AgNPs的生物活性方面具有协同效应[10]。因此，P. alba的植物化学组成使其成为制备纳米颗粒和增强害虫控制生物活性的理想选择。 Spodoptera litura（烟草切根虫）是一种具有全球重要性的多食性夜蛾害虫，会对14个科的27多种植物造成严重产量损失[11]。在印度，S. litura的侵害常常导致作物产量减少25%，在烟草苗圃中的破坏程度甚至可达80–100%[12]。其幼虫阶段由于食量大且适应性强而具有特别大的破坏性。农民通常需要反复使用合成杀虫剂，这加剧了害虫抗药性的产生和环境风险[13]。因此，迫切需要寻找环保的替代控制策略。 虽然已有多种植物来源可以用于合成银纳米颗粒，但将植物化学物质驱动的AgNPs合成与对S. litura的多阶段杀虫效果明确关联起来的研究仍然有限，尤其是使用P. alba的研究。本研究主要关注利用P. alba叶片提取物绿色合成AgNPs，并评估其对S. litura卵、幼虫和蛹的生物活性。虽然进行了基本的物理化学表征以确认纳米颗粒的形成，但高级的表面和尺寸分布分析超出了本研究的范围。

植物材料的采集、制备和处理

12月，我们在金奈的洛约拉学院校园采集了新鲜的Pisonia alba叶片。仅选择了无损伤和污染的健康样本。采集的样本（鉴定代码：P24012306A）被存放在金奈中央悉达研究委员会（CCRS）的药用植物学部门，由研究人员进行了鉴定。采集的叶片在通风良好的地方阴干20天，以保存热不稳定的生物活性成分。

紫外-可见光谱

合成的AgNPs的紫外-可见光谱在420–440 nm范围内显示出强烈的吸收峰，这对应于银纳米颗粒的特征表面等离子体共振（SPR）现象（图1）。光谱的分辨率为1 nm，吸收值随波长（nm）绘制，坐标轴已清晰标注以便于解读。除了SPR峰外，在200–350 nm范围内还观察到了弱吸收峰，这可能是由于其他成分的存在。

讨论

全球农业系统正面临日益严重的害虫问题和化学农药的过度使用问题，这些问题与环境污染和害虫抗药性的产生密切相关[16]。其中，S. litura（烟草切根虫）尤其具有破坏性，每年在棉花、花生和烟草等作物上造成高达25%的产量损失。对合成杀虫剂的依赖导致了食物链和生态系统的污染，凸显了迫切需要寻找替代方案。

结论

本研究成功利用Pisonia alba叶片提取物绿色合成了银纳米颗粒（AgNPs），并证实了它们对S. litura具有强烈的杀虫效果。通过紫外-可见光谱（UV-Vis）和X射线衍射（XRD）分析，这些AgNPs在依赖浓度的情况下表现出显著的卵杀灭、幼虫杀灭、蛹杀灭和拒食作用，同时还导致害虫发育和繁殖受到抑制。这些发现凸显了P. alba的潜力。

伦理批准和参与同意

本工作无需伦理批准和参与同意。

资金支持

本手稿的撰写未获得任何资金支持。

作者贡献声明

R Kailash：撰写——初稿、方法论、研究设计、概念构思。 Jelin Vilvest：撰写——审阅与编辑、监督、研究设计、概念构思。 Alex Yagoo：撰写——审阅与编辑、数据分析。 M. Kunguma Kannika：数据分析。 Vaishnika A. Mariya：撰写——审阅与编辑、数据分析。 Madasamy Muthupandy：研究、数据分析。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者衷心感谢金奈洛约拉学院（自治机构）和帕拉亚姆科泰圣泽维尔学院（自治机构）的领导和工作人员，感谢他们的鼓励以及提供的必要实验设施。

出版同意

本手稿的发表无需获得知情同意。