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银纳米颗粒FD-AgNPs通过抑制增殖和促进凋亡显著抑制HeLa细胞活性,其物理化学特性经UV-Vis、FTIR和XRD验证,具有潜在植物基纳米抗癌应用价值。
Jihan Salwa Azizah | Christian Kencana Ngabdi | Raisha Anis Fatiha | Soon Wei To | Nik Ahmad Nizam Nik Malek | Wibi Riawan | Holipah Holipah | Hikmawan Wahyu Sulistomo | Bayu Lestari | Happy Kurnia Permatasari
印度尼西亚玛琅布拉维贾亚大学医学院生物医学科学硕士项目,邮编65145
摘要
宫颈癌仍然是全球主要的健康挑战之一,2022年全球新增病例超过66万例,死亡人数达35万例。本研究利用Ficus deltoidea叶提取物(FD-AgNPs)生物合成银纳米颗粒,并评估了其对HeLa宫颈癌细胞的抗癌潜力。物理化学表征证实了纳米颗粒的成功制备,其UV–Vis吸收峰位于420–460 nm范围内,FTIR光谱显示植物化学物质参与了纳米颗粒的还原和包覆过程,XRD分析揭示了其高度结晶的面心立方结构。透射电子显微镜(TEM)图像显示纳米颗粒主要为球形,平均晶粒尺寸为21.01 nm;Zeta电位(–21.8 mV)和动态光散射(DLS)测量结果表明其具有中等胶体稳定性。功能实验表明,FD-AgNPs以剂量依赖性方式显著降低了HeLa细胞的存活率(p < 0.001),在5和10 μg/mL浓度下表现出比顺铂更强的细胞毒性。处理后的细胞表现出明显的形态变化,这与内在凋亡途径的激活一致,这一现象还通过两种浓度下caspase-3表达显著增加得到进一步验证(p < 0.0001)。除了诱导凋亡外,FD-AgNPs还有效抑制了癌细胞增殖,表现为pAKT和Ki-67表达显著下调(p < 0.001),说明其干扰了AKT介导的细胞存活和细胞周期信号传导。总体而言,这些发现表明FD-AgNPs通过同时抑制增殖和促进凋亡在宫颈癌细胞中发挥强大的抗癌作用。绿色合成方法、详细的物理化学表征以及机制生物学评估共同证明了FD-AgNPs作为植物基纳米治疗宫颈癌的潜在价值。
部分内容摘录
引言
尽管早期检测和治疗策略有所进步,癌症仍是全球主要的发病率和死亡率原因之一,尤其是在低收入和中等收入国家,晚期诊断、治疗耐药性和治疗相关毒性等问题依然存在[1]。宫颈癌是全球女性癌症相关死亡的主要原因之一。
植物材料采集与鉴定
Ficus deltoidea Jack var. kunstleri (King) Corner的叶片采集自马来西亚柔佛州Pontian区的农业部门。采集工作得到了负责人的口头授权,马来西亚理工大学(UTM)于2021年11月9日向作物产业发展部门的农业官员提交了正式通知函(参考编号:UTM.J.09.10.01/21.10/1 (15))。所有程序均符合相关规范。
FD-AgNPs的表征
FD-AgNPs的合成和特性通过UV-Vis光谱法和视觉颜色观察进行表征。图2a显示,在430–450 nm范围内出现明显的SPR峰,证实了银纳米颗粒的形成;随着时间的推移,吸收强度增加,表明纳米颗粒经历了成核、生长和稳定过程。图2b中的光谱结果与反应混合物的颜色变化一致。
讨论
生物合成的银纳米颗粒因其靶向细胞毒性和较低的全身毒性而受到关注[42]。本研究中,FD-AgNPs的UV–Vis光谱显示在420–460 nm范围内有强吸收峰,证实了通过Ficus deltoidea的植物化学作用实现了纳米颗粒的合成。从0H到6D的吸收强度逐渐降低,表明纳米颗粒成熟并可能发生聚集或沉淀;而500 nm以上无吸收峰则说明颗粒尺寸较小。
结论
总之,本研究证明利用Ficus deltoidea生物合成的银纳米颗粒通过调节细胞增殖和凋亡途径对HeLa宫颈癌细胞具有显著的抗癌效果。FD-AgNPs有效抑制了细胞增殖(表现为Ki-67和pAKT表达下调),同时促进了内在凋亡信号通路(表现为caspase-3活性增强和凋亡相关指标上升)。
研究局限性
本研究存在一些局限性:仅限于使用单一癌细胞系的体外实验,未与正常细胞进行对比,因此无法确定选择性指数(SI)。因此,FD-AgNPs的实际应用价值仍需在动物模型和临床环境中进一步验证。虽然FTIR分析表明植物化学物质参与了纳米颗粒的合成,但具体活性成分尚未明确。
作者贡献声明
Jihan Salwa Azizah:撰写初稿、项目管理、方法设计、实验研究。
Christian Kencana Ngabdi:撰写初稿、项目管理、方法设计、实验研究。
Raisha Anis Fatiha:方法设计、数据管理。
Soon Wei To:方法设计、数据管理。
Nik Ahmad Nizam Nik Malek:结果验证、资源协调、概念构思。
Wibi Riawan:结果验证、资金筹集、概念构思。
Holipah Holipah:结果验证、资金筹集、概念构思。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本研究结果的利益冲突。
数据可用性
资金来源
本研究得到了布拉维贾亚大学的研究资助,合同编号为:7169/UN10.F0701/B/PT01.05.1/2025。
利益冲突声明
作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者衷心感谢所有为本研究成功做出贡献的人士,尤其是那些在实验工作和手稿准备过程中提供关键支持的人员。