在此，我们介绍一种利用富含聚异戊二烯的水相提取物合成氧化锌（ZnO）纳米颗粒的实验方案 杜仲 树皮。采用划痕实验评估了合成的氧化锌纳米颗粒对人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的伤口愈合潜力，该方法是一种简单、经济且高效的检测手段。
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方法文章
使用杜仲（Eucommia ulmoides）树皮提取物制备锌基纳米材料及其伤口愈合潜力
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
Eucommia ulmoides 树皮的水提物是多种具有广泛健康益处的生物活性化合物的丰富来源。本方案旨在探讨利用富含聚异戊二烯的Eucommia ulmoides树皮水提物制备氧化锌（ZnO）纳米颗粒的方法。同时，该方案通过简化操作流程，关联了伤口愈合材料的制备过程。此外，采用人脐静脉内皮细胞（HUVEC）单层划痕实验，评估了所合成的纳米颗粒（Eu-ZnO-NPs）的伤口愈合潜力。经Eu-ZnO-NPs处理24小时后，检测了HUVEC细胞的增殖与迁移能力。研究结束时，观察到经不同浓度Eu-ZnO-NPs处理的划痕单层细胞中细胞增殖和迁移明显增强，而对照组细胞的迁移和增殖能力较差。在所选浓度中，20 µg/mL的Eu-ZnO纳米材料表现出更佳的细胞迁移效果和更强的伤口愈合潜力。
引言
药用植物及其来源的化合物已被证明具有多种健康益处1。世界卫生组织（WHO）报告指出，全球80%的人口依赖传统药用植物进行初级医疗保健。中国以其传统中医药（TCM）实践而广为人知并享有盛誉。据报道，中草药可用于治疗多种疾病，并因其生物学潜力而被广泛应用。药用植物是生物活性化合物的储存库，具有多种治疗作用。药用植物也被用于伤口治疗。目前存在多种治疗慢性伤口的方法2。最近的一项研究表明，药用植物可通过提供有利于愈合的环境、防止感染以及促进组织再生，参与伤口愈合过程3。同时，药用植物中所含生物活性化合物的抗菌和抗真菌特性有助于伤口治愈，并提高伤口愈合效率4。
基于金属的纳米材料因其生物相容性和可生物降解特性而受到广泛关注。Eucommia ulmoides（通常称为杜仲）是中国特有的植物物种，其叶片和树皮被用于传统医药实践。尤为重要的是，该植物在中国中西部省份已有广泛种植5。Peng 等人6报道，杜仲的叶、皮和雄花均可食用，并具有潜在的治疗价值。此外，E. ulmoides 是木脂素、苯丙素、环烯醚萜、黄酮类化合物、氨基酸及微量元素的优良来源。进一步研究表明，其树皮....
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方案
注意：在制备提取物之前，将获得的树皮材料用去离子水清洗两次，并在阴凉处干燥。阴干后的树皮储存在密闭容器中。
1. 准备 杜仲 树皮提取物
- 使用剪刀将采集的杜仲（Eucommia ulmoides）树皮切成小片。
- 用重蒸水将切碎的树皮材料清洗两次。
- 在37 °C、避光条件下干燥树皮碎片24小时。
- 根据研究中所用树皮的量调整干燥时间。确保树皮完全干燥后再切碎成小片。避免阳光直射。
- 将20 g避光干燥的树皮转移至含有220 mL无菌重蒸水的锥形瓶中，在130 °C加热20分钟。
- 反应溶液的颜色变为浅黄色。溶液颜色变化在加热10分钟后出现，继续加热10分钟。根据样品量调整重蒸水的体积。
- 将含有聚异戊二烯的粗提物于4 °C保存以供后续使用。提取物中形成丝状结构表明存在聚异戊二烯。
2. 生物合成 E. ulmoides 树皮介导的ZnO纳米颗粒
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结果
本研究旨在利用杜仲（Eucommia ulmoides）树皮合成纳米颗粒。将树皮材料置于阴凉环境中彻底干燥（图1）。通过在130 °C下加热样品20分钟，利用树皮材料制备热水水相粗提物。温度或时间的轻微变化均可能破坏植物化学成分，从而影响水提物的制备。制备并使用了杜仲（E. ulmoides）的水相粗提物进行纳米颗粒的合成（图2）。所制备的提取物可立即使用。若提取物储存时间过长，可能会影响合成过程。因此，建议使用新鲜制备的提取物来制备纳米颗粒。
通过出现乳白色以及pH值的变化，证实了由粗树皮提取物介导的ZnO纳米颗粒（NPs）的成功合成（图3）。pH值与纳米颗粒的尺寸密切相关，当pH值超过9时，会导致颗粒团聚且尺寸不均。通过透射电子显微镜（TEM）分析确认了所合成纳米材料的结构，结果显示合成的纳米颗粒粒径为80–90 nm，如图.......
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讨论
E. ulmoides 的树皮、种子和叶片被认为具有多种健康益处。我们的结果表明，采用一种简单且成本效益高的方法成功合成了 EU-ZnO 纳米颗粒。该纳米颗粒的合成使用了水提物。将树皮材料在高温下加热可能导致某些植物化学成分降解，并降低提取效率。水提物中存在的植物化学成分可将金属离子还原，从而形成纳米颗粒。硝酸锌二水合物因其良好的生物相容性和高度稳定性，被用于制备 ZnO 纳米颗粒9。使用从最低到高毒性的金属元素来合成或设计纳米材料存在风险，不能用于生物医学用途的声明。该合成过程可在一天内（24 小时）完成。然而，无毒金属和生物相容性材料被认为是安全的，可用于评估伤口愈合效率。所合成纳米颗粒发生团聚的主要原因是植物化学键的作用。纳米颗粒的团聚是由于范德华相互作用的吸引力以及颗粒表面之间的吸引力所致10,11。纳米颗粒的团聚可能影响其物理和光学性质。通过煅烧和退火处理可调节纳米颗粒的尺寸和形貌12。将纳米材料重.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露
致谢
作者谨此衷心感谢中国长沙中南大学细胞生物学系提供的仪器设备支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 12 孔板 | NEST | 703011 | 用于细胞培养和检测 |
| 离心机 | SCILOGEX | SC1406 | 用于从胶体混合物中分离纳米颗粒 |
| 离心管 – 15 mL | BIOFIL | CFT-312150 | 用于离心合成溶液 |
| 离心管 – 5 mL | Biosharp | BS-50-CM-S | 用于储存纳米颗粒 |
| CO2 培养箱 | Thermo scientific | 3010 | 用于培养 HUVEC 细胞 |
| 去离子水 | Millipore | 不适用 | 用于提取物的制备 |
| DMEM 培养基 | Cytiva | SH30243.01 | 用于细胞培养操作 |
| 漏斗 | Thermo scientific | 42600060 | 在过滤过程中用于固定滤纸 |
| 玻璃烧杯 | 硼硅酸盐 | 1102-50 | 用于制备水提物 |
| 鼓风干燥箱 | Genetimes | 不适用 | 用于干燥纳米颗粒并以粉末形式收集 |
| 磁力搅拌器 | KYLIN-BELL | GL-5250-A | 用于纳米颗粒的合成 |
| 显微镜 | Nikon Eclipse | Ts2 | 用于拍摄显微照片 |
| 培养皿 | NEST | 753001 | 用于收集纳米颗粒 |
| 1 mL 移液器 | Lab Science | YEA17AD0055580 | 用于吸取/添加特定体积的溶液/提取物 |
| 1 mL 移液器吸头 | SAINING | 3014200-T | 用于吸取/添加特定体积的溶液/提取物 |
| PTFE 磁力搅拌子 | LAN RAN | 不适用 | 用于纳米材料的合成过程 |
| 氢氧化钠 | Sigma Alrich | 71690 | 用于在合成过程中调节 pH |
| 不锈钢剪刀 | Deli | 6034 | 用于切割树皮材料 |
| T25 细胞培养瓶 | NEST | 707001 | 用于维持细胞生长 |
| 电子天平 | Radwag | AS220R2 | 用于称量化学试剂 |
| Whatman 滤纸 No.1 | Newstar | GB/T1914-2017 | 用于过滤提取物以进行合成 |
| 硝酸锌 | Sigma Alrich | 13778-30-8 | 作为纳米颗粒合成的前驱体’ |
参考文献
- Williamson, E. M., Liu, X., Izzo, A. A. Trends in use, pharmacology, and clinical applications of emerging herbal nutraceuticals. Br. J. Pharmacol. 177 (6), 1227-1240 (2020).
- Cedillo-Cortezano, M., Martinez-Cuevas, L. R., López, J. A. M., Barrera López, I. L., Escutia-Perez, S., Petricevich, V. L.
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重印与许可
