从Citrullus colocynthis仿生合成的8‑羟基喹啉‑Fe3O4纳米结构展示出强抗菌、抗真菌和抗癌作用

为何沙漠果实与微小颗粒很重要

随着耐药性感染与癌症继续挑战现代医学，科学家正从自然与纳米技术中寻找新解法。本研究将一种传统药用植物——苦味沙漠果Citrullus colocynthis，与超小铁颗粒结合，构建出一种可杀灭有害微生物并损伤癌细胞的新材料——其制备路线比许多常规药物更环保、毒性更低。

把苦果变成疗愈工具

Citrullus colocynthis（有时称为苦苹果）在传统医学中长期用于其抗菌和抗炎作用。其果实含有强效的天然化合物，如类黄酮和葫芦素类，能影响炎症、血糖甚至肿瘤生长。在这项工作中，研究者使用该植物种子提取物，既作为天然“工厂”又作为保护性包覆剂来制备氧化铁纳米颗粒。与使用强烈工业试剂不同，植物提取物充当温和的还原剂和稳定剂，契合药物开发中日益增长的环保或“绿色”化学理念。

构建双重作用的纳米武器

团队首先采用传统化学方法或更环保的植物法合成氧化铁纳米颗粒，随后用8‑羟基喹啉对这些颗粒进行包覆。8‑羟基喹啉是一种已知能与金属结合并在肿瘤中诱导细胞死亡的小分子。最终产物称为8HQ@CCE‑ION，由磁性铁核包裹着植物来源的有机层和8‑羟基喹啉构成。精密成像和分析工具显示，这些颗粒大多呈球形，尺寸仅为数十纳米，且铁与有机物均匀混合。对颗粒尺寸、表面电荷与结构的测定证实，绿色合成的样品在类体液的水性环境中尤为稳定，这是任何拟用于医学的材料的重要特性。

抵御威胁人类健康的病原体

为评估其作为抗微生物剂的效果，研究者用一组致病微生物进行挑战：两种常见的革兰氏阳性细菌（金黄色葡萄球菌和屎肠球菌）、两种革兰氏阴性菌（大肠杆菌和铜绿假单胞菌），以及酵母菌白色念珠菌。通过标准微孔板测定，他们追踪不同浓度颗粒对微生物生长的影响。植物制备的铁颗粒（CCE‑ION）表现出明显强于普通化学制备的铁颗粒或单独植物提取物的抗菌和抗真菌活性。铜绿假单胞菌和大肠杆菌尤为敏感，在相对较低剂量下生长就被强烈抑制。结果表明，微小的颗粒尺寸、磁性铁核与植物化合物的组合，有助于材料附着、穿透并破坏微生物细胞膜，并可能在微生物内部增强有害的氧化应激。

用同一平台靶向癌细胞

接着，团队考察了相同纳米结构对癌细胞的损伤能力。他们将两种人类癌细胞系——乳腺癌（MCF‑7）和肝癌（Hep‑G2）——分别暴露于单独的植物提取物或8HQ包覆的植物来源氧化铁纳米颗粒。通过一种跟踪存活细胞的标准显色试验发现，两种处理在较高剂量下都表现出强烈毒性，但纳米配方在低浓度下仍保有更强的致死力，尤其对肝癌细胞更为明显。在特定剂量下，纳米复合材料处理可导致超过80%的癌细胞死亡。作者提出，铁芯促进活性氧（ROS）的形成，从而使肿瘤细胞发生应激和损伤，而8‑羟基喹啉与植物分子则有助于触发程序性细胞死亡和干扰细胞周期——二者协同产生更强的效果。

这对未来治疗意味着什么

总体而言，该研究提出了一种有前景的双用途材料，既能对抗有害微生物又能攻击癌细胞，且通过一种依赖传统药用植物的环保工艺制备。尽管这些发现来自体外实验，但它们表明经精心设计的植物基纳米颗粒可将多种治疗功能整合到单一稳定平台中。经过进一步的动物研究并最终在人类试验中验证，此类绿色纳米药物可能成为未来应对耐抗生素感染和难治癌症策略的一部分，同时减少对强烈化学试剂的依赖。

引用: Gholami, A., Mohkam, M., Omidifar, N. et al. Bioinspired 8‑hydroxyquinoline-Fe₃O₄ nanostructures from Citrullus colocynthis exhibit strong antibacterial, antifungal, and anticancer effects. Sci Rep 16, 8405 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-34899-z

关键词: 绿色纳米技术, 药用植物, 氧化铁纳米颗粒, 抗微生物疗法, 癌症纳米医药