세 가지 수용성 식물 추출물(쑥 Artemisia capillaris, 쇠비름 Portulaca oleracea, 꿀풀 Prunella vulgaris)을 이용해 금 나노입자(AuNPs)를 생물 합성했습니다. 이들의 항산화 프로필(자유 라디칼 소거 능력, 총 페놀 함량, 환원력)을 정량화하고 AuNPs 합성 효율과의 상관관계를 분석했습니다. Prunella vulgaris가 가장 강한 항산화 활성을 보이며 가장 효과적인 환원제로 작용해, 표면 플라즈몬 공진(SPR) 피크가 530 nm인 다양한 형태의 AuNPs(PV-AuNPs)를 생성했습니다. 고분해능 X선 회절로 면심입방 결정 격자가 확인되었고, 유도 결합 플라즈마 발광 분광법(ICP-OES)으로 99.3%의 반응 수율을 추정했습니다. 동적 광산란으로 수동직경 45 ± 2 nm, 제타 전위 -13.99 mV로 나타났습니다. PV-AuNPs는 농도 의존적 항산화 활성을 보였고, 태아 소 혈청(FBS) 없이 인간 결장암 세포(HT-29)에 유의한 세포독성을 보였으며, 췌장암 세포(PANC-1)는 FBS 존재 시 최대 반응을 보였습니다. 이러한 결과는 P. vulgaris 추출물이 생체활성 AuNPs를 생산하는 강력하고 친환경적인 환원제임을 강조합니다.
금 나노입자(AuNPs)는 약물 전달체, 촉매, 이미징제, 바이오센서 등으로 다양하게 활용되어 수요가 증가하고 있습니다. 이온 스퍼터링, 역미셀 형성, 화학적 환원 등 기존 합성법은 고가 시약과 독성 우려가 있습니다. 식물 추출물을 환원제, 캡핑제, 안정화제로 활용하는 녹색 합성은 비용 효율적이고 확장 가능하며 생체적합성 있는 대안입니다. 페놀류, 테르페노이드, 플라보노이드 같은 식물화학물질은 금속 이온을 환원할 뿐 아니라 항산화 특성을 부여하고 나노입자 안정성을 높입니다.
Artemisia capillaris(국화과)는 캡필린, 스코파론 등의 성분으로 항균, 항염, 간보호 효과가 있어 전통 의학에서 사용되어 왔습니다. Portulaca oleracea(쇠비름과)는 알칼로이드, 지방산, 플라보노이드와 연관된 항균, 항진균, 항산화 활성을 가집니다. Prunella vulgaris(꿀풀과)는 로즈마린산, 우르솔산 같은 페놀산과 트리테르페노이드로 항바이러스, 항암, 면역조절, 항산화 효과를 나타냅니다.
단백질 코로나(나노입자가 생체액에 들어갈 때 형성되는 혈청 단백질 흡착층)는 세포 흡수, 생체분포, 세포독성에 결정적 영향을 미칩니다. AuNPs의 표면 전하, 크기, 형태가 코로나 조성을 결정해 치료 효능을 조절합니다. 본 연구에서는 세 식물 추출물의 항산화 강도가 AuNPs 형성에 미치는 영향과, FBS 존재 유무에 따른 암세포와의 상호작용을 조사했습니다.
모든 시약은 분석등급. 염화금(III)칼륨(KAuCl₄)과 표준 항산화제(BHT, 비타민 C)는 Sigma-Aldrich(미국)에서 구입. 세포 배양 소모품은 Gibco(Thermo Fisher Scientific)와 GE Healthcare HyClone™(호주)에서 조달. 상세 시약 사양은 보충 표에 기재.
UV-Vis 스펙트라는 Shimadzu UV-2600 분광광도계(λ = 300-800 nm)로 측정. HR-TEM은 JEM-2100F(JEOL, 200 kV)로 촬영. X선 회절은 Rigaku Miniflex(CuKα, 1.54056 Å) 사용. ICP-OES는 Perkin Elmer Optima 8300으로 분석. 동적 광산란과 제타 전위는 NanoBrook 90 Plus 분석기로 측정. 모든 기기는 제조사 지침에 따라 교정.
건조된 P. vulgaris와 A. capillaris 지상부는 옴니허브(대구)에서, P. oleracea는 핸드허브(영천)에서 구입. 각 식물 100 g을 탈수수 1 L에 넣고 25 °C에서 3시간 초음파 추출을 3회 반복. 여과액을 동결건조해 분말을 얻고 -20 °C에 보관.
자유 라디칼 소거(DPPH, ABTS), 환원력, 총 페놀 함량을 표준 프로토콜로 정량. 모든 분석은 3회 반복 수행했으며, 결과는 IC₅₀(µg mL⁻¹) 또는 mg GAE g⁻¹로 표현. 상세 방법은 보충 자료 참조.
KAuCl₄(10 mM)와 식물 추출물(2% w/v) 스톡 용액을 제조. 원심분리(18,500 g, 30분, 18 °C) 후 상등액을 혼합해 최종 농도 0.5 mM Au, 0.05% w/v 추출물이 되도록 2 mL 바이알에 담음. 반응은 37 °C에서 5시간 진행. UV-Vis 스펙트라로 SPR 발달 모니터링.
HT-29(결장), PANC-1(췌장), MDA-MB-231(유방) 세포를 고당 DMEM + 10% FBS + 100 U/mL 페니실린 + 100 µg/mL 스트렙토마이신, 37 °C, 5% CO₂에서 배양.
EZ-CYTOX WST 분석법으로 세포 생존율 평가. 세포(5×10³ cells/mL)를 96웰 플레이트에 심고 24시간 배양 후 PV-AuNPs(0-478.3 µg/mL Au) ± 10% FBS로 24시간 처리. 450 nm 흡광도 측정, PV-AuNPs 고유 흡광도 보정.
데이터는 평균 ± SE로 표시. 일원배치 분산분석(ANOVA) 후 Tukey 사후 검정으로 유의성 평가(p < 0.05). GraphPad Prism 5.02 사용.
추출 수율은 A. capillaris 14.1%, P. oleracea 39.12%, P. vulgaris 28.6%였습니다. 항산화 분석에서 P. vulgaris가 DPPH(50.35 ± 1.22 µg/mL)와 ABTS(38.6 ± 0.44 µg/mL)에서 가장 낮은 IC₅₀을 보여 BHT(71.37 ± 0.84 µg/mL)보다 우수했습니다. 환원력과 총 페놀 함량도 같은 경향: P. vulgaris 162.98 µg/mL, A. capillaris 235.38 µg/mL, P. oleracea 396.16 µg/mL. 총 페놀은 P. vulgaris 90.53 ± 6.81 mg GAE/g, A. capillaris 39.88 ± 4.55 mg GAE/g, P. oleracea 18.32 ± 2.76 mg GAE/g. 이는 P. vulgaris가 가장 강력한 항산화 성분을 가짐을 확인합니다.
각 추출물 모두 AuNPs 생성을 촉진했으며, 뚜렷한 SPR 피크와 색상 변화로 확인: PO-AuNPs(진한 파란색, 500-700 nm 넓은 밴드), AC-AuNPs(갈색, 555 nm 피크), PV-AuNPs(와인 레드, 530 nm 피크). P. vulgaris의 우수한 항산화 활성은 더 높은 SPR 강도, 좁은 대역폭, 향상된 콜로이드 안정성으로 이어졌습니다. PO-AuNPs는 25 °C에서 30분 후 응집되어 세 가지 중 가장 낮은 안정성을 보였습니다.
HR-TEM에서 다양한 형태 관찰: 구형(23.8 ± 1.3 nm), 정삼각형(25.7 ± 2.2 nm), 막대형(28.4 ± 0.4 nm, 종횡비 2.4), 마름모꼴(긴 대각선 22.0 ± 0.6 nm, 짧은 대각선 15.4 ± 0.3 nm). 모든 입자는 격자 무늬로 결정성이 확인되었습니다. 크기 히스토그램은 각 형태별로 가우시안 분포를 보였습니다.
DLS 측정에서 수동직경 45 ± 2 nm(분산도 0.258), 음의 제타 전위 -13.99 mV로 표면 결합 식물화학물질에 의한 효과적인 입체적, 정전기적 안정화를 시사합니다.
HR-XRD 패턴에서 2θ = 38.1°, 44.5°, 64.8°, 77.4°에 특징적 피크가 나타나 면심입방 격자의 (111), (200), (220), (311) 면에 해당합니다. 셔러 공식으로 (111) 피크 분석 시 약 16.7 nm의 결정립 크기 추정.
ICP-OES로 콜로이드 용액 내 96.337 ppm Au, 상등액 내 0.679 ppm Au를 정량해 99.3% 전환 효율 확인.
PV-AuNPs는 농도 의존적 DPPH 소거 활성 나타냄(IC₅₀ 165.0 µg/mL Au ≈ 49.4 µM 비타민 C). 이 활성은 식물 매개 AuNPs 보고 사례와 유사하며 표면 결합 페놀류에 기인합니다.
무혈청 조건에서 HT-29 세포가 PV-AuNPs에 가장 민감(478.3 µg/mL에서 65.6% 억제). PANC-1과 MDA-MB-231은 낮은 반응. 10% FBS 존재 시 PANC-1 세포독성 증가(478.3 µg/mL에서 37.5%), HT-29는 감소해 단백질 코로나 의존적, 조직 특이적 효과 입증. 음의 제타 전위가 선택적 단백질 흡착(예: 피브리노겐)을 촉진해 세포 흡수와 독성에 영향.
A. capillaris, P. oleracea, P. vulgaris 수용성 추출물은 측정 가능한 항산화 활성을 보였습니다. P. vulgaris가 가장 강력한 환원제로 나타나 99.3% 전환율, 수동직경 45 ± 2 nm의 고결정성 와인 레드 AuNPs(PV-AuNPs)를 생성했습니다. PV-AuNPs는 농도 의존적 항산화 능력과 결장암, 췌장암, 유방암 세포에 대한 선택적 세포독성을 보였고, 단백질 코로나가 효능을 조절했습니다. 이는 높은 항산화 식물 추출물이 녹색 나노입자 합성에 가치가 있음을 입증하며, PV-AuNPs가 표적 약물 전달 후보로 유망함을 시사합니다. 특히 P. vulgaris의 심장보호 식물화학물질과 결합 시 더욱 그렇습니다. 향후 연구는 PV-AuNPs에 화학요법제를 탑재해 항암 및 보호 효과를 동시에 활용하는 데 초점을 맞출 것입니다.
나노물질
초록 식물 기반 녹색 화학으로 제조된 금 나노입자(AuNPs)는 광범위한 생의학적 전망을 가집니다. 본 연구에서는 제어된 전구체 농도 하 Mimosa tenuiflora 껍질 추출물(Mt)로 AuNPs를 합성했습니다. Mt는 에탄올-수로 추출, 항산화 활성 DPPH와 총 폴리페놀 분석으로 정량. 결과 AuMt 콜로이드 다양한 형태(20-200 nm) 보이며 TEM, XRD, UV-Vis, FTIR, XPS로 특성 분석. AuMt는 NaBH₄에 의한 메틸렌 블루(MB) 환원 촉매 활성 보이며, 최소 입자(AuMt1) 분해 속도 상수
초록 금 나노입자(GNP)는 독소루비신(DOX) 수송 벡터로 종양 진단·치료에 널리 쓰였으나, 기존 합성법은 화학적 환원법으로 GNP 제조 후 DOX나 특정 펩타이드 접합하는 다단계, 고비용, 시간 소모, 복잡한 제조·후처리 공통 문제 존재. 본 연구에서는 DOX 화학적 구성 기반 DOX 접합 GNP 단일 단계 제조 전략 최초 제시. 또한 DOX, RGD 펩타이드, 핵 위치 신호(NLS) 펩타이드 환원성 작용기 도움으로 다기능 GNP(DRN-GNP) 단일 단계 법 제조, 단 30분 소요. 산란 이미지, 세포 TEM 연구 결과 DRN
