纳米生物技术是一个新兴领域,为控制寄生虫[19]、昆虫媒介[10]和中间宿主[10, 101, 11]的新技术发展做出了贡献,这些在公共卫生领域非常重要。在纳米材料(NMs)中,银纳米颗粒(AgNPs)因其具有抗菌[2]、抗真菌[21, 36]、抗病毒[95]、杀幼虫[34]和杀软体动物[11, 12, 13, 16, 67]活性而备受关注。然而,通过传统化学方法合成的AgNPs也被证明对非目标生物具有毒性,如陆地和水生植物[15]、淡水无脊椎动物[23, 53, 82]以及鱼类[55, 98]。
为了开发可持续的纳米技术,绿色合成作为一种成本效益高且生态毒性低的替代方案应运而生,旨在减少废物排放并提高生物相容性[4]。植物提取物(叶子、根、果实、花朵、树皮和茎)被广泛用于G-AgNPs的合成,因为植物生物分子具有更高的还原和稳定纳米颗粒(NPs)形成的能力。在控制的pH值、温度和浓度条件下,植物代谢物可将Ag+银离子还原为Ag0,从而形成并稳定AgNPs[102, 99]。
G-AgNPs已被研究用于控制传播疾病的蚊子和蜱虫[10]。从Habenaria plantaginea(Aarthi等人,2017年)、Solanum mammosum(Pilaquinga等人,2018年)和Coleus aromaticus(2026年)合成的绿色AgNPs对登革热、寨卡病毒和城市黄热病的传播媒介Aedes aegypti蚊子有效。从Ocimum canum提取物中获得的G-AgNPs也对Hyalomma marginatum isaaci和Hyalomma anatolicum anatolicum蜱虫表现出良好的活性[44]。此外,G-AgNPs在环境应用方面也有广泛用途,包括纳米修复[96]和重金属环境传感器[38]。然而,关于G-AgNPs对非目标生物的生态毒性风险[10, 50, 88]以及其对人类、动物和环境健康的潜在影响(在“同一健康”背景下)的知识仍然有限[98]。
G-AgNPs的生态毒性取决于其形状、直径、ζ电位、提取物组成和颗粒涂层[31, 91]。因此,不同的G-AgNPs具有不同的稳定性,并引起不同的生态毒性效应。从Althaea offcinalis叶片和根提取物合成的G-AgNPs在浓度为3×105至3×108 NPs/mL时对斑马鱼幼体(Danio rerio)具有毒性[88]。此外,也有报道指出G-AgNPs对斑马鱼胚胎[52]以及其他鱼类(如Cyprinus carpio[50]、Oreochromis niloticus[61, 89]、Gambusia affinis[33]、Poecilia reticulata[41, 81])、微型甲壳动物Daphnia magna[46, 6]、Mus musculus[108]以及淡水蜗牛Biomphalaria glabrata[11, 12]具有毒性,这表明需要进一步研究G-AgNPs的生态安全性。
斑马鱼(D. rerio)是评估纳米材料(NMs)体内生态毒性和安全性的优秀模型系统[103, 39],并且符合研究中的10Rs伦理原则[24]。经济合作与发展组织(OECD)第236号指南推荐使用斑马鱼胚胎毒性测试(ZET)。尽管如此,关于G-AgNPs和PVP-AgNPs对斑马鱼,尤其是在发育早期阶段的影响,目前仍知之甚少。
在此背景下,本研究旨在通过斑马鱼作为模型系统,分析从Croton urucurana(大戟科植物)叶片水提取物合成的G-AgNPs的潜在生态毒性。C. urucurana(俗称“Sangra d’água”)是巴西的本土树种,具有抗菌[79]、镇痛和抗炎特性[25, 84],以及能够将银离子还原为G-AgNPs的不同次生代谢物[11, 110]。因此,我们将G-AgNPs的生态毒性与用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)功能化的化学合成AgNPs(PVP-AgNPs)进行了比较。研究表明,生物合成的AgNPs是比传统AgNPs更可持续和生物相容的替代品。通过使用天然生物分子作为还原和稳定剂,这些G-AgNPs在降低环境影响和毒性的同时保持了有效的生物活性[3, 72, 96]。在本研究中,我们验证了G-AgNPs对发育中的斑马鱼的毒性低于化学合成的PVP-AgNPs的初始假设。同时进行了平行实验,使用等浓度的C. urucurana水提取物和离子银。这两种AgNPs都进行了合成和表征,其生态毒性通过一系列生物标志物进行了评估,包括死亡率、孵化率、神经毒性、心脏毒性、形态变化、活性氧(ROS)生成和细胞死亡。