黑胡椒籽提取物生物合成银纳米颗粒及其功能化胡椒碱的胃癌细胞毒性研究

《Chemistry & Biodiversity》：Biosynthesis of Silver Nanoparticles Using Black Pepper (Piper nigrum) Seed Extract and Evaluation of Their Cytotoxicity

本研究报道了以黑胡椒（Piper nigrum）籽提取物中的胡椒碱（PPN）为功能化剂，通过绿色合成法制备银纳米颗粒（Np-AgPPN），并系统评价其理化特性及体外抗胃癌活性。研究证实PPN成功锚定于银纳米颗粒表面，形成稳定的纳米复合物；相较于游离PPN，Np-AgPPN对AGP01、AGP01 PIWIL1?/?及ACP02等胃癌细胞株展现出显著增强的细胞毒性（IC5023.1–33.9 μg/mL），且对非肿瘤HEK-293细胞选择性较高，凸显其作为胃癌靶向治疗策略的潜力。

　　

引言

纳米技术自1959年理查德·费曼提出概念以来，已在医药、材料等领域引发革新。银纳米颗粒（AgNPs）因其独特理化性质及抗菌、抗肿瘤活性备受关注，但其化学合成常使用有毒试剂，限制生物医学应用。绿色合成利用植物提取物作为还原剂与稳定剂，成为环保替代方案。本研究以黑胡椒籽提取物中的胡椒碱（PPN）为功能化分子，通过绿色合成制备PPN功能化银纳米颗粒（Np-AgPPN），并评估其对胃癌细胞的毒性效应。

材料与方法

2.1 黑胡椒提取物制备

黑胡椒种子源自巴西帕拉州，经干燥、研磨后，用乙醇浸提14天，过滤得提取物。

2.2 PPN分离

采用绿色法从提取物中分离结晶PPN，无需添加碱化剂。

2.3 Np-AgPPN绿色合成

将硝酸银溶液加入PPN富集提取物中，磁力搅拌2小时，静置7天后过滤，获得棕色晶体状Np-AgPPN。

2.4 表征与细胞毒性评估

通过色差分析、UV-Vis光谱、FTIR-ATR、SEM-EDS、XRD、TG/DSC等技术表征样品；以MTT法检测PPN与Np-AgPPN对AGP01、AGP01 PIWIL1^?/^?、ACP02胃癌细胞及HEK-293非肿瘤细胞的毒性。

结果与讨论

3.1 颜色分析

PPN呈黄绿色，Np-AgPPN转为深棕色，色差ΔE达26.87，表明银纳米颗粒形成引发表面等离子共振（SPR）效应。

3.2 UV-Vis光谱

PPN在345 nm处有强吸收峰，Np-AgPPN吸收峰蓝移至343 nm且强度降低，提示PPN与Ag⁺发生电子相互作用。

3.3 FTIR-ATR分析

PPN的羰基（C=O，1631 cm^?1）与芳香环（1580 cm^?1）振动峰在Np-AgPPN中发生位移，证实PPN通过含氧/氮基团与银配位。

3.4 SEM-EDS表征

PPN为规则矩形晶体，Np-AgPPN呈无定形簇状结构；EDS显示Np-AgPPN含银（2.1%），且碳含量降低（72.8%→63.2%），印证银与PPN的相互作用。

3.5 粒径与Zeta电位

DLS显示Np-AgPPN主峰位于120–180 nm，Zeta电位降至-10—15 mV，表明其稳定性由静电作用转向空间位阻主导。

3.6 XRD晶体结构

PPN在14.89°、22.56°等处有尖锐衍射峰；Np-AgPPN结晶度降低，且未出现金属银特征峰（38.1°、44.3°），说明银以纳米簇形式嵌入PPN基质。

3.7 热分析

TG曲线显示Np-AgPPN降解起始温度（292.96°C）低于PPN（320.88°C），残留量32.9%，表明银掺入降低热稳定性。DSC中PPN熔点峰（125.88°C）在Np-AgPPN中移至98°C，进一步证实复合物形成。

3.8 细胞毒性

Np-AgPPN对胃癌细胞IC₅₀（23.1–32.5 μg/mL）显著低于PPN（50.3–55.7 μg/mL），且对正常细胞HEK-293毒性较低（IC₅₀33.9 μg/mL），选择性指数达1.5。机制可能与银颗粒诱导活性氧（ROS）升高、线粒体损伤及 caspase 激活相关。

结论

本研究成功通过绿色合成制备了PPN功能化银纳米颗粒，系统表征证实其结构与热稳定性变化。Np-AgPPN在体外展现优越抗胃癌活性，为基于植物活性分子的纳米药物开发提供新策略。后续需开展体内药效与安全性评价，以推动其向临床应用转化。