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本研究采用芝麻种子提取物绿色合成高荧光银纳米颗粒(Ag-NPs),作为荧光探针用于滴眼液ganciclovir检测。优化条件(0.5?mM AgNO?,70?°C,90?min)获得25?±?5?nm的球形分散Ag-NPs,在280?nm激发下产生370?nm强蓝荧光。方法线性范围2–10?μg/mL(r2=0.998),验证显示高精度(RSD?2%)和准确性(98–102%回收率)。环境评估(AGREE、MoGAPI等)显示其环保性突出,适用于制药质量控制。
Sherin F. Hammad | Mary A. Michael | Aya Gamal | Fotouh R. Mansour
药学分析化学系,坦塔大学药学院,坦塔 31111,埃及
摘要
通过绿色合成策略开发可持续荧光探针已成为现代分析化学的关键方向。这一方向旨在在保持高灵敏度和分析性能的同时,将环境影响降至最低。本研究的目的是开发一种用于眼药水的更环保的甘昔洛韦检测方法。本研究介绍了一种利用芝麻籽提取物作为还原剂和稳定剂的新型绿色合成方法,通过简单的加热板技术制备出高荧光性的银纳米粒子(Ag-NPs)。优化的合成条件(0.5 mM AgNO?,70 °C,反应时间90分钟)产生了球形、分散良好的Ag-NPs,在280 nm激发下在370 nm处表现出强烈的蓝色荧光。通过紫外-可见光谱(UV–Vis)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、能量色散X射线光谱(EDX)和X射线衍射(XRD)的全面表征,证实了稳定Ag-NPs的成功制备,其平均粒径为25 ± 5 nm。所合成的Ag-NPs作为高效的荧光纳米探针,能够灵敏地检测甘昔洛韦,在2–10 μg/mL范围内表现出线性响应,相关系数(r2 = 0.998)。根据ICH指南进行的验证显示该方法具有高精度(RSD < 2%)和准确度(回收率98–102%)。该方法成功应用于Ganvir?眼药水制剂中,与参考HPLC方法的结果高度一致。使用多种绿色评估指标(包括Analytical GREEnness (AGREE)、改良的绿色分析程序指数(MoGAPI)、绿色分析星级区(AGSA)和碳足迹减少指数(CaFRI)进行的环境评估表明该方法具有出色的环保性;而实际应用性评估(蓝色适用性等级指数BAGI: 65和点击分析化学指数CACI: 75)则证实了其在常规分析中的良好适用性。这项工作代表了首次将芝麻衍生的Ag-NPs用于甘昔洛韦的检测,为药品质量控制实验室提供了一种可持续、灵敏且实用的新方法。
引言
纳米粒子(NPs)是尺寸在1至100 nm之间的小颗粒[1]。NPs的物理化学特性,如独特的电导率和热导率、光吸收、熔点、润湿性、量子限制和催化活性,使其在技术进步和性能提升方面优于其块状对应物[2]、[3]。金属纳米粒子(MNPs)因其小尺寸、高单分散性和物理化学特性而受到广泛关注[4]、[5]。在这类MNPs中,银纳米粒子(Ag-NPs)因其独特的物理化学性质和相对较高的安全性而脱颖而出。
近年来,由于Ag-NPs的毒性较低,因此被广泛使用[6]。Ag-NPs在纳米尺度上展现出独特的物理化学性质,包括增强的表面反应性和尺寸依赖的光学行为[7]。基于这些性质,Ag-NPs被广泛应用于抗癌剂[8]、[9]、[10]、[11]、[12]、[13]、抗菌剂[14]、生物医学设备[15]、催化[16]、环境修复[17]、[18]、复合纤维、生物传感器材料[19]、废水处理[20]、污染治理[21]、食品包装材料[22]、食品储存容器[23]、化妆品[24]和水净化器[25]、[26]等领域。由于Ag-NPs在纳米技术、生物学和环境领域的广泛应用,迫切需要开发经济高效的合成技术[7]。目前有多种方法(包括物理、化学和生物方法)可用于Ag-NPs的合成[27]。
传统的物理和化学方法合成Ag-NPs通常存在一些缺点,如能耗高、使用有害化学物质、环境风险以及生物相容性有限,这些都与绿色化学的原则相悖[28]。此外,传统方法往往需要昂贵且复杂的设备,从而降低了其可持续性和可获取性,相比之下,最近使用的绿色合成方法更为简单和经济[29]。因此,绿色合成技术被用来克服这些挑战[30]。
基于植物的Ag-NPs合成方法已成为传统化学和物理过程的环保替代方案,因为它具有低毒性、经济性和可持续性[31]。芝麻(
Sesamum indicum)属于芝麻属植物[32]。在非洲,野生种类的数量比在印度更多。芝麻因其可食用的种子而被种植,这些种子生长在荚果中,并在全球热带地区广泛自然化。芝麻籽是最早被认识的油料作物之一。芝麻籽富含膳食纤维、脂肪、蛋白质、矿物质和维生素[33]。其中含有许多活性成分,如芝麻酚、芝麻素、芝麻林、生育酚(维生素E)和其他酚类化合物、黄酮类物质以及植物甾醇,这些成分参与了银的还原和Ag-NPs的生成[34]。
甘昔洛韦是一种合成的无环核苷类似物,属于2%-脱氧鸟苷,也称为9-(1,3-二羟基-2-丙氧基甲基)鸟嘌呤或DHPG[35]。甘昔洛韦可用于体外和体内抑制疱疹病毒的复制;其敏感的病毒包括乙型肝炎病毒、Epstein-Barr病毒、水痘-带状疱疹病毒、人类疱疹病毒6型(HHV-6)、巨细胞病毒(CMV)以及单纯疱疹病毒1型和2型(HSV-1和HSV-2)。该药物可通过静脉注射、口服或眼内给药来治疗免疫抑制患者的CMV感染[36]。因此,已有许多分析技术被用于甘昔洛韦的检测,包括紫外分光光度法[37]、[38]、[39]、荧光分光法[40]、色谱法[41]、[42]以及电化学方法[44]、[45]、[46]。
本研究旨在提供一种简单的绿色荧光分光法来检测甘昔洛韦。该方法依赖于使用芝麻籽提取物轻松合成Ag-NPs。芝麻籽提取物同时起到了还原剂和封端剂的作用。制备的Ag-NPs通过多种分析技术(UV–Vis、FTIR、TEM、EDX和XRD)进行了表征。所合成的Ag-NPs首次被有效用作荧光纳米探针,通过增强其自身的荧光特性来检测剂型中的甘昔洛韦含量。
材料
甘昔洛韦(99.9%)由Sigma Pharmaceutical Industries(埃及Quesna)提供。硝酸银(98.9%)购自Fischer Scientific(英国Loughborough)。分析级冰醋酸(99%)购自印度Mumbai的Advent Chembio。实验室级氢氧化钠(99%)购自法国Pithiviers的ISO-Chem。磷酸(85%)、硝酸(99%)和硼酸(99%)购自印度Mumbai的Srl Chemicals。芝麻(Sesamum indicum)
Ag-NPs的合成与表征
本研究首次采用绿色方法,利用芝麻(Sesamum indicum)籽提取物成功合成了高荧光性的Ag-NPs。该方法中,提取物同时充当了还原剂和稳定剂。银离子(Ag?)还原为金属银(Ag?)的过程通过反应混合物中出现的红黄色得以视觉确认。此外,制备的Ag-NPs在紫外灯照射下表现出强烈的蓝色荧光。
结论
本研究成功建立了一种新型的环保荧光分光法,用于检测抗病毒药物甘昔洛韦。关键创新在于首次利用芝麻籽提取物制备出高荧光性的Ag-NPs,该提取物在绿色合成过程中同时起到了还原剂和稳定剂的作用。合成的Ag-NPs表现出强烈的内在荧光,在与甘昔洛韦相互作用时荧光强度显著增强,为高灵敏度的检测奠定了基础。
CRediT作者贡献声明
Sherin F. Hammad:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、监督、资源管理、项目规划、方法学设计、实验设计、概念构思。
Mary A. Michael:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、方法学设计、数据分析、形式分析。
Aya Gamal:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、实验设计、数据管理、概念构思。
Fotouh R. Mansour:撰写 – 审稿与编辑、撰写 –
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究结果的财务利益或个人关系。