Síntese Verde de Nanopartículas de Ouro a partir de Extratos de Artemisia capillaris, Portulaca oleracea e Prunella vulgaris: Atividade Antioxidante e Avaliação Citotóxica

Resumo

Três extratos aquosos de plantas — Artemisia capillaris, Portulaca oleracea e Prunella vulgaris — foram empregados para biofabricar nanopartículas de ouro (AuNPs). Seus perfis antioxidantes, incluindo capacidade de varredura de radicais livres, conteúdo fenólico total e poder redutor, foram quantificados e correlacionados com a eficiência de síntese de AuNPs. Prunella vulgaris exibiu a maior atividade antioxidante e serviu como agente redutor mais eficaz, gerando AuNPs (PV-AuNPs) com pico de ressonância de plasmon de superfície (SPR) a 530 nm e morfologias diversas. Difração de raios X de alta resolução confirmou rede cristalina cúbica de face centrada, e espectroscopia de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente (ICP-OES) estimou rendimento de reação de 99,3%. Espalhamento dinâmico de luz revelou diâmetro hidrodinâmico de 45 ± 2 nm e potencial zeta de -13,99 mV. PV-AuNPs exibiram atividade antioxidante dose-dependente e citotoxicidade significativa contra células de adenocarcinoma colorretal humano (HT-29) sem soro fetal bovino (FBS), enquanto células de adenocarcinoma ductal pancreático (PANC-1) mostraram resposta máxima na presença de FBS. Estes achados destacam extrato de P. vulgaris como agente redutor potente e ecológico para produzir AuNPs bioativos com potencial terapêutico.

Introdução

A crescente demanda por nanopartículas metálicas, particularmente AuNPs, decorre de sua versatilidade como carreadores de fármacos, catalisadores, agentes de imagem e biosensores. Rotas convencionais de síntese — sputtering iônico, formação de micela reversa e redução química — frequentemente envolvem reagentes caros e levantam preocupações de toxicidade. Síntese verde, aproveitando extratos de plantas como agentes redutores, estabilizadores e encapsulantes naturais, oferece alternativa custo-efetiva, escalável e biocompatível. Fitoquímicos como fenólicos, terpenoides e flavonoides não apenas reduzem íons metálicos, mas também conferem propriedades antioxidantes e aumentam a estabilidade das nanopartículas.

Artemisia capillaris (família Asteraceae) tem uso na medicina tradicional por efeitos antibacterianos, anti-inflamatórios e hepatoprotetores, atribuídos a constituintes como capilina e scoparona. Portulaca oleracea (família Portulacaceae) possui atividades antibacteriana, antifúngica e antioxidante, ligadas a alcaloides, ácidos graxos e flavonoides. Prunella vulgaris (família Lamiaceae) exibe efeitos antivirais, anticancerígenos, imunomoduladores e antioxidantes, largamente devidos a ácidos fenólicos e triterpenoides como ácido rosmarínico e ácido ursólico.

A coroa proteica — camada de adsorção de proteínas séricas que se forma na entrada de nanopartículas em fluidos biológicos — influencia criticamente captação celular, biodistribuição e citotoxicidade. Carga superficial, tamanho e morfologia das AuNPs ditam composição da coroa, modulando eficácia terapêutica. Neste estudo, examinamos como a potência antioxidante dos três extratos afeta formação de AuNPs e como as nanopartículas resultantes interagem com células cancerígenas na presença ou ausência de FBS.

Materiais e Métodos

Materiais

Todos reagentes foram grau analítico. Cloreto de potássio e ouro(III) (KAuCl₄) e antioxidantes padrão (BHT, vitamina C) foram adquiridos da Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA). Suprimentos de cultura celular da Gibco (Thermo Fisher Scientific) e GE Healthcare HyClone™ (Victoria, Austrália). Especificações detalhadas listadas na tabela suplementar.

Instrumentos

Espectros UV-vis registrados em espectrofotômetro Shimadzu UV-2600 (λ = 300-800 nm). Imageamento HR-TEM em JEM-2100F (JEOL, 200 kV). Difração de raios X em Rigaku Miniflex (CuKα, 1,54056 Å). Análise ICP-OES em Perkin Elmer Optima 8300. Espalhamento dinâmico de luz e potencial zeta em analisador NanoBrook 90 Plus. Todos instrumentos calibrados conforme diretrizes do fabricante.

Preparação dos Extratos Aquosos

Partes aéreas secas de P. vulgaris e A. capillaris da Omniherb (Daegu, Coreia do Sul); P. oleracea da Handsherb (Youngchun, Coreia do Sul). Cada planta (100 g) foi sonicada em 1 L água desionizada a 25 °C por 3 h, repetido três vezes. Filtrado foi liofilizado para obter pó, armazenado a -20 °C até uso.

Ensaios Antioxidantes

Varredura de radicais livres (DPPH e ABTS), poder redutor e conteúdo fenólico total quantificados seguindo protocolos padrão. Todos ensaios em triplicata, resultados expressos como IC₅₀ (µg mL⁻¹) ou mg GAE g⁻¹. Metodologias detalhadas no material suplementar.

Biofabricação de AuNPs

Soluções estoque de KAuCl₄ (10 mM) e extratos vegetais (2% p/v) preparadas. Após centrifugação (18.500 g, 30 min, 18 °C), sobrenadantes misturados a concentrações finais de 0,5 mM Au e 0,05% p/v extrato em frascos de 2 mL. Reação prosseguiu a 37 °C por 5 h. Espectros UV-vis registrados para monitorar desenvolvimento do SPR.

Cultura Celular

Células HT-29 (cólon), PANC-1 (pâncreas) e MDA-MB-231 (mama) mantidas em DMEM alta glicose suplementado com 10% FBS, 100 U mL⁻¹ penicilina e 100 µg mL⁻¹ estreptomicina a 37 °C, 5% CO₂.

Ensaio de Citotoxicidade

Viabilidade celular avaliada via ensaio EZ-CYTOX WST. Células (5 × 10³ células mL⁻¹) semeadas em placas de 96 poços, incubadas 24 h, então tratadas com PV-AuNPs (0-478,3 µg mL⁻¹ Au) ± 10% FBS por 24 h. Absorbância a 450 nm registrada, com subtração de fundo da absorbância intrínseca de PV-AuNPs.

Análise Estatística

Dados apresentados como média ± EP. Significância avaliada por ANOVA one-way seguido de teste post-hoc de Tukey (p < 0,05). Análises realizadas com GraphPad Prism 5.02.

Resultados e Discussão

Perfis Antioxidantes dos Extratos

Rendimentos de extração: 14,1% (A. capillaris), 39,12% (P. oleracea) e 28,6% (P. vulgaris). Ensaios antioxidantes revelaram que P. vulgaris exibiu menores valores de IC₅₀ para DPPH (50,35 ± 1,22 µg mL⁻¹) e ABTS (38,6 ± 0,44 µg mL⁻¹), superando BHT (71,37 ± 0,84 µg mL⁻¹). Poder redutor e conteúdo fenólico total seguiram mesma tendência: 162,98 µg mL⁻¹ (P. vulgaris) vs. 235,38 µg mL⁻¹ (A. capillaris) vs. 396,16 µg mL⁻¹ (P. oleracea). Fenólicos totais: 90,53 ± 6,81 mg GAE g⁻¹ para P. vulgaris, 39,88 ± 4,55 mg GAE g⁻¹ para A. capillaris e 18,32 ± 2,76 mg GAE g⁻¹ para P. oleracea. Resultados confirmam que P. vulgaris abriga constituintes antioxidantes mais potentes.

Síntese Verde de AuNPs

Cada extrato facilitou formação de AuNPs, evidenciado por picos SPR distintos e mudanças visíveis de cor: PO-AuNPs (azul escuro, banda larga 500-700 nm), AC-AuNPs (marrom, pico 555 nm) e PV-AuNPs (vermelho vinho, pico 530 nm). A superior atividade antioxidante de P. vulgaris traduziu-se em maior intensidade SPR, banda mais estreita e estabilidade coloidal melhorada. PO-AuNPs agregaram após 30 min a 25 °C, indicando menor estabilidade entre os três.

Morfologia e Distribuição de Tamanho (PV-AuNPs)

HR-TEM revelou morfologia diversa: esferas (23,8 ± 1,3 nm), triângulos equiláteros (25,7 ± 2,2 nm), bastonetes (28,4 ± 0,4 nm, razão de aspecto = 2,4) e losangos (diagonal longa = 22,0 ± 0,6 nm, diagonal curta = 15,4 ± 0,3 nm). Todas partículas cristalinas, confirmadas por franjas de rede. Histogramas de tamanho exibiram distribuições gaussianas para cada forma.

Tamanho Hidrodinâmico e Carga Superficial

Medidas EDL indicaram diâmetro hidrodinâmico de 45 ± 2 nm (polidispersidade = 0,258) e potencial zeta negativo de -13,99 mV, sugerindo estabilização estérica e eletrostática eficaz por fitoquímicos ligados à superfície.

Cristalinidade (HR-XRD)

Padrões HR-XRD exibiram picos característicos a 2θ = 38,1°, 44,5°, 64,8° e 77,4°, correspondentes aos planos (111), (200), (220) e (311) de rede cúbica de face centrada. Análise de Scherrer do pico (111) rendeu tamanho de cristalito aproximado de 16,7 nm.

Rendimento da Reação

ICP-OES quantificou 96,337 ppm Au na solução coloidal e 0,679 ppm no sobrenadante, resultando em eficiência de conversão de 99,3%.

Atividade Antioxidante de PV-AuNPs

PV-AuNPs exibiram varredura DPPH dose-dependente, com IC₅₀ de 165,0 µg mL⁻¹ Au (≈49,4 µM vitamina C). Esta atividade paralela à relatada para AuNPs mediadas por plantas e atribuída a fenólicos ligados à superfície.

Citotoxicidade em Linhagens de Câncer

Em condições sem soro, células HT-29 foram mais sensíveis a PV-AuNPs (65,6% inibição a 478,3 µg mL⁻¹). PANC-1 e MDA-MB-231 mostraram respostas menores. Com 10% FBS, células PANC-1 exibiram citotoxicidade aumentada (37,5% a 478,3 µg mL⁻¹), enquanto citotoxicidade em HT-29 diminuiu, destacando efeito dependente de coroa proteica e específico de tecido. O potencial zeta negativo provavelmente promove adsorção seletiva de proteínas (ex.: fibrinogênio), influenciando captação celular e toxicidade.

Conclusões

Extratos aquosos de A. capillaris, P. oleracea e P. vulgaris exibiram atividade antioxidante mensurável. P. vulgaris emergiu como agente redutor mais potente, gerando AuNPs altamente cristalinos, vermelho vinho (PV-AuNPs) com taxa de conversão 99,3% e diâmetro hidrodinâmico de 45 ± 2 nm. PV-AuNPs exibiram capacidade antioxidante dose-dependente e citotoxicidade seletiva contra células de câncer colorretal, pancreático e de mama, com coroa proteica modulando eficácia. Estes achados ressaltam o valor de extratos vegetais de alta atividade antioxidante na síntese verde de nanopartículas e sugerem PV-AuNPs como candidatos promissores para liberação direcionada de fármacos, especialmente combinados com fitoquímicos cardioprotetores de P. vulgaris. Trabalhos futuros focarão em carregar quimioterápicos em PV-AuNPs para aproveitar efeitos anticancerígenos e protetores.

Abreviações

ABTS:

Ácido 2,2′-azino-bis(3-etilbenzotiazolina-6-sulfônico)

AC-AuNPs:

Nanopartículas de ouro sintetizadas a partir de extrato de A. capillaris

AgNPs:

Nanopartículas de prata

AuNPs:

Nanopartículas de ouro

BHT:

Hidroxitolueno butilado

DMEM:

Meio de Dulbecco modificado de Eagle

DPPH:

2,2-Difenil-1-picrilidrazil

FBS:

Soro fetal bovino

GAE:

Equivalente de ácido gálico

HR-TEM:

Microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução

HR-XRD:

Difração de raios X de alta resolução

HT-29:

Linhagem celular de adenocarcinoma colorretal humano

IC₅₀:

Concentração inibitória metade-máxima

ICP-OES:

Espectroscopia de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente

MDA-MB-231:

Linhagem celular de adenocarcinoma de mama humano

PANC-1:

Linhagem celular de adenocarcinoma ductal pancreático humano

PO-AuNPs:

Nanopartículas de ouro sintetizadas a partir de extrato de P. oleracea

PV-AuNPs:

Nanopartículas de ouro sintetizadas a partir de extrato de P. vulgaris

SPR:

Ressonância de plasmon de superfície

Ensaio WST:

Ensaio de tetrazólio solúvel em água