一种创新的绿色仿生合成方法用于制备ZnO-Au纳米复合材料：通过MAPK/ERK信号通路对腺肌症的结构特征进行调控，并抑制炎症反应

《Inorganic Chemistry Communications》：A novel green biomimetic synthesis of ZnO-Au nanocomposites: Structural characterization and modulation of inflammatory responses in adenomyosis via the MAPK/ERK signaling pathway

采用 Pistacia 果皮提取物合成的 ZnO-Au 纳米复合材料通过抑制子宫组织MAPK/ERK信号通路，降低炎症因子（TNF-α、IL-6、IL-1β）水平，减少纤维化浸润，改善腺肌症小鼠的子宫健康及免疫器官指数，为非激素治疗提供新方案。

　　

张伟伟|周展|董西平

山东省济南市天桥区妇幼保健计划生育服务中心妇产科，姚山西路1007号，250031，中国

摘要

背景

草药纳米颗粒是由植物及其提取物制成的纳米颗粒，旨在提高草药药物的疗效、溶解度和递送效率。通过在子宫组织中引发炎症、氧化应激和细胞凋亡（细胞死亡），草药纳米颗粒可能对子宫健康产生不利影响。这可能导致子宫收缩能力改变，并可能造成生殖系统损伤。此外，这些纳米颗粒可能进入胎儿体内，通过扰乱对生殖功能至关重要的激素平衡而引发发育问题。

方法

我们开发了一种简单且环保的方法，利用开心果果皮提取物在一步法中制备ZnO-Au纳米复合材料（NCs），无需任何稳定剂或化学还原剂。通过FE-SEM、EDX、TEM和XRD分析研究了制备的ZnO-Au NCs的结构特性。在体内实验中，我们使用他莫昔芬建立了子宫内膜异位症模型。治疗后测量了所有动物的体重、脾脏、子宫和胸腺的大小。通过qRT-PCR和Western blotting检测了子宫内膜异位症小鼠的MAPK/ERK信号通路蛋白表达情况。随后通过qRT-PCR、ELISA和子宫组织学检查了炎症因子表达和肌层浸润情况。

结果

通过阻断MAPK/ERK信号通路（包括降低子宫中的p-p38/p38、p-JNK/JNK和p-ERK/ERK蛋白及其mRNA的表达），ZnO-Au NCs能够改善子宫内膜异位症。治疗后，子宫内膜异位症小鼠子宫和血清中的TNF-α、IL-6和IL-1β水平也有所下降。通过增加脾脏和胸腺指数并减少肌层浸润，ZnO-Au NCs减轻了子宫内膜异位症的症状。

讨论

研究结果表明，ZnO-Au NCs通过调节MAPK/ERK信号通路、减轻炎症和改善免疫器官指标，对子宫组织具有保护作用。这些结果表明ZnO-Au NCs有可能抵消草药纳米颗粒对子宫健康和生殖功能的负面影响。

结论

上述发现表明，ZnO-Au NCs可能是治疗子宫内膜异位症和卵巢癌的有效方法。

引言

子宫内膜异位症是一种常见疾病，其特征是异位子宫内膜腺体和基质在子宫肌层内形成[76]。研究人员尚不清楚子宫内膜异位症的确切原因以及为何某些人会患病。子宫内膜异位症患者的子宫内膜组织会侵入子宫肌肉层。这种组织在月经周期中会增厚、退化并出血。与功能层不同，基底子宫内膜会侵入增生的肌层纤维中[46]。子宫内膜异位症可能导致局部子宫受累，进而使子宫体积增大和重量增加。虽然子宫内膜异位症患者体内也可能存在类似子宫内膜的组织（但这些组织位于子宫外部[17]、[46]、[76]），但这种情况较为罕见。该病主要影响35至50岁的女性，症状可能包括大量出血和痛经[46]、[76]。一些研究表明，子宫内膜异位症可能与激素、遗传因素、炎症或创伤有关。超声检查是诊断子宫内膜异位症的常用方法。由于过去诊断通常基于子宫切除后的子宫组织检查，因此其真实发病率和患病率尚不清楚[76]。目前治疗子宫内膜异位症的方法有限，主要针对避孕和其他良性妇科疾病（如痛经或子宫肌瘤）设计[17]、[34]、[37]、[48]、[49]、[77]。然而，这些方法对于希望怀孕的女性来说并不适用。因此，亟需非手术、非激素的治疗方法。

药物递送系统的发展显著提高了药剂的疗效、靶向分布和生物利用度[2]、[13]、[35]、[67]。其中，纳米颗粒作为最有前景的载体之一，能够将药物精准递送到特定部位[39]、[41]、[44]。纳米颗粒具有多种物理化学特性，尺寸通常在1到100纳米之间[11]、[60]、[61]、[62]、[63]。这些特性使得纳米颗粒成为药物递送的理想选择[36]。传统药物递送方法的主要问题包括全身毒性、药物快速代谢和生物分布不佳[5]、[10]。基于纳米颗粒的策略可以克服这些问题，如提高药物稳定性、延长循环时间、简化给药过程、减少副作用并改善治疗效果[24]。已有大量研究探讨了纳米颗粒在传染病、神经系统疾病、心血管疾病和癌症治疗中的应用[12]、[79]。纳米颗粒通过主动和被动靶向机制解决这些问题，提高药物在肿瘤组织中的积累效果[23]、[68]。通过表面修饰（如添加配体或抗体），可以选择性地靶向癌细胞，从而减少对健康器官的损害[29]。通过响应肿瘤微环境变化的刺激响应型纳米载体（如pH敏感型和酶激活型纳米颗粒），可以在药物释放方面实现更高精度[19]、[27]、[50]。

关于纳米颗粒治疗子宫内膜异位症的研究正在进行中，动物实验结果显示其在抑制细胞增殖和缩小病灶大小方面具有积极效果。研究方法包括开发能够逃避免疫系统的定制纳米颗粒，以及利用纳米颗粒将药物（如辛伐他汀）直接递送到病变组织。其他方法还包括基因治疗或其他生物分子的递送，以及利用纳米颗粒进行影像引导手术[84]。研究表明，载有辛伐他汀的脂质体纳米颗粒可以显著减轻小鼠子宫内膜异位症的病灶重量和大小[82]。纳米颗粒能够精准靶向子宫内膜异位症病变区域，从而提高药物递送效果并减少全身副作用。例如，研究表明，载有巨噬细胞膜的纳米颗粒可以靶向子宫内膜异位症中的巨噬细胞富集区域[82]。

由于其独特的物理化学特性，氧化锌纳米颗粒在许多科学和技术领域引起了广泛关注[47]。由于成本效益高、合成简便且功能化能力强，氧化锌纳米颗粒在多个行业中具有广泛应用潜力[54]、[55]、[56]、[66]。特别是在医疗应用中，氧化锌纳米颗粒因其抗菌特性而备受重视[18]、[21]、[25]、[28]。它们的光催化活性和在紫外光下产生活性氧的能力进一步提升了其在环境污染控制和水净化等环境应用中的价值[25]、[65]、[80]。此外，氧化锌纳米颗粒在癌症治疗和药物递送系统中的应用也体现了其在现代医学中的重要作用[28]、[54]、[55]。氧化锌纳米颗粒在癌症治疗和先进药物递送系统中的广泛应用，展示了其在现代医学中的巨大潜力[3]。其易于合成、价格合理以及多种功能化可能性，进一步增加了其在各领域的应用价值[31]、[78]。

本研究首次探讨了利用开心果果皮提取物辅助制备氧化锌纳米颗粒并与金纳米颗粒结合的方法。开心果果皮提取物含有多种多酚类生物分子，这些分子能够在不使用有毒化学物质的情况下将金离子生物转化为相应的纳米颗粒。已有研究表明该植物提取物可用于纳米颗粒的生物合成。这促使我们利用ZnO-Au纳米复合材料（方案1）来治疗子宫内膜异位症。在本研究中，我们探讨了该材料通过MAPK信号通路调节子宫内膜异位症炎症反应的疗效。实验表明，这些纳米颗粒通过抗血管生成、促凋亡和抗纤维化作用改善了子宫内膜异位症症状，减轻了子宫纤维化的程度，同时降低了子宫收缩力，并缓解了痛经和子宫内膜异位症相关的疼痛。此外，这些纳米颗粒还有助于控制绝经症状，如体重增加和骨质疏松。它们还可用于治疗多囊卵巢综合征[46]；R. [84]。

开心果果皮提取物的制备

首先用清水清洗开心果果皮以去除污垢，然后在50°C下真空干燥数天。接着将2克果皮粉末加入50毫升纯水中，加热至80°C并持续30分钟，之后过滤。所得红色溶液用于后续实验。

ZnO-Au NCs的合成

为了制备ZnO-Au纳米颗粒，将所需原料HAuCl₄（0.2 mmol）和Zn(NO₃)₂.6H₂O（1 mmol）加入100毫升水中，再加入10毫升开心果果皮提取物

结果

利用开心果果皮提取物，以环保的方式合成了ZnO-Au纳米颗粒。整个合成过程在50°C、pH值7–7.5的条件下进行，使用氢氧化钠作为催化剂。与传统物理或化学合成方法相比，该方法具有诸多优势，如环保、成本效益高、操作简便、无需使用有害化学物质且可实现规模化生产

讨论

本研究采用开心果果皮提取物以环保方式制备了ZnO-Au纳米颗粒。合成过程中使用氢氧化钠，在严格控制的pH值7–7.5和50°C条件下进行。与传统物理或化学合成方法相比，该方法具有环境友好、成本效益高、操作简便、减少有害化学物质使用以及可规模化生产等优点

结论

总之，本研究采用环保方法利用开心果果皮提取物合成了双金属ZnO-Au纳米复合材料。植物来源的化合物在还原和封端过程中发挥了重要作用，这一过程通过FE-SEM、EDX、TEM和XRD分析得到了验证。具体而言，TEM分析显示金纳米颗粒的尺寸范围为30–50纳米，XRD分析证实了材料的高度结晶性。从生物学角度来看，ZnO-Au纳米复合材料表现出良好的治疗效果

CRediT作者贡献声明

张伟伟：撰写初稿、数据可视化、验证、方法设计、实验设计、数据管理、概念构思。周展：撰写初稿、验证、方法设计、数据分析、概念构思。董西平：审稿与编辑、项目监督、整体管理、概念构思。

伦理审批

本研究获得了山东大学第三医院伦理委员会的批准。

资助

无。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本研究结果的财务利益或个人关系。

致谢

无。

董西平是济南第一人民医院妇产科的副主任医师。她在滨州医学院完成本科学业后，获得了山东医科大学的医学硕士学位。凭借近二十年的临床经验，她的研究兴趣主要集中在妇科肿瘤学和炎症性疾病领域，致力于探索肿瘤进展的分子机制