DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-82130-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40064967
تاريخ النشر: 2025-03-10
المؤلف: Wenlong Nie وآخرون
الموضوع الرئيسي: الآثار الدوائية للمركبات الطبيعية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة دور البوليسكاريد الطبيعي من الطب الصيني التقليدي (TCM) في تشكيل واستقرار الجهاز الهضمي وخصائص إطلاق الدواء للجزيئات النانوية المستمدة من مغلي زوج الأعشاب Zhimu وHuangbai (ZBD). تم عزل الجزيئات النانوية، التي تُسمى N-ZBD، باستخدام الطرد المركزي عالي السرعة، مما أسفر عن متوسط حجم جزيئي قدره 225.9 نانومتر، ومؤشر تباين (PDI) قدره 0.53، وإمكان زتا سالب قدره -13.00 مللي فولت. تشير النتائج إلى أن البوليسكاريدات ضرورية للحفاظ على استقرار N-ZBD في البيئة المعوية، حيث أدى إزالتها إلى تدهور سريع للجزيئات النانوية خلال 4 ساعات. علاوة على ذلك، أظهرت N-ZBD سلوك إطلاق بطيء ملحوظ في سوائل المعدة والأمعاء المحاكية مقارنة بالأدوية الحرة والجزيئات النانوية التي تمت إزالة البوليسكاريدات منها (RPN-ZBD)، مما يشير إلى أن البوليسكاريدات تسهل إطلاق الدواء المستدام.
كما استخدمت الدراسة تقنية الغسيل الكلوي والطرد المركزي لفصل ZBD إلى ثلاث مراحل متميزة: S-ZBD وT-ZBD وN-ZBD. تم تطوير طرق تحليلية مثل UPLC-DAD وHPLC-ELSD لتحديد كمية ثمانية مركبات نشطة، تم العثور على معظمها في N-ZBD. أكدت تقنيات التوصيف، بما في ذلك المجهر الإلكتروني الناقل (TEM) وتحليل حجم الجسيمات، استقرار N-ZBD في الظروف المعوية. يُعزى آلية تشكيل N-ZBD إلى التجميع الذاتي للمركبات النشطة الصغيرة مع البوليسكاريدات، مع ارتباط سلوك الإطلاق البطيء بالتفاعلات الكهروستاتيكية. بشكل عام، تسلط هذه الأبحاث الضوء على أهمية البوليسكاريدات في تعزيز استقرار وملفات إطلاق الدواء للجزيئات النانوية في مغليات TCM، مما يمهد الطريق للتحقيقات المستقبلية في تفاعلات المركبات النباتية النشطة مع الجزيئات النانوية.
مقدمة
في دراسة N-ZBD، لوحظت اختلافات كبيرة في محتوى المركبات النشطة عبر أربع مراحل، حيث كانت النيو مانجيفيرين (85.67%)، وحمض الكلوروجينيك (75.32%)، ومركبات أخرى مثل الفيلوديندرين (73.46%) والمنجيفيرين (84.49%) موجودة بشكل رئيسي. تشير هذه النتائج إلى أن المكونات النشطة تتركز بشكل أساسي في N-ZBD، التي أسفرت عن 0.604 جرام لكل 50 مل من ZBD.
تم تحديد محتوى البوليسكاريد في N-ZBD باستخدام طريقة حمض الكبريتيك المركز مع الفينول، مما كشف عن تركيز قدره 16.77% من البوليسكاريدات و22.63% من المركبات الصغيرة. تدعم العلاقة القوية بين تركيزات الجلوكوز والامتصاص (R² ≥ 0.995) موثوقية هذه القياسات. بالإضافة إلى ذلك، بينما تم ملاحظة مكونات أخرى مثل التانينات والعناصر النزرة والبروتينات، تم اعتبار تأثيرها على فعالية ZBD ضئيلاً، مما أدى إلى استبعادها من التقدير في هذا التحليل.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات المدروسة، حيث أكدت الاختبارات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على سبيل المثال، كشفت التحليلات أن المعامل $X$ يؤثر إيجابياً على النتيجة $Y$، كما يتضح من قيمة p التي تقل عن 0.05، مما يشير إلى أن التأثير الملحوظ من غير المحتمل أن يكون ناتجًا عن الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، تسلط النتائج الضوء على فعالية المنهجية المقترحة مقارنة بالأساليب الحالية، مما يظهر تحسينات في مقاييس الأداء مثل الدقة والكفاءة. تمثل الرسوم البيانية، بما في ذلك المخططات والجداول، هذه النتائج بشكل أكبر، مما يوفر ملخصًا بصريًا واضحًا لاتجاهات البيانات ويدعم الاستنتاجات المستخلصة من التحليل. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضيات المطروحة في الدراسة وتساهم برؤى قيمة في هذا المجال.
المناقشة
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المنهجية لإعداد وتحليل تركيبة الطب الصيني التقليدي، ZBD، مع التركيز على تركيبها الكيميائي واستقرار شكلها الجزيئي النانوي (N-ZBD). شملت الإعدادات نقع وغلي مواد عشبية محددة، تلاها الطرد المركزي والغسيل الكلوي لعزل حالات الطور المختلفة: الرواسب (S-ZBD)، المحلول الحقيقي (T-ZBD)، والجزيئات النانوية (N-ZBD). استخدمت الدراسة الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء مع كشف مصفوفة الصمام الثنائي (UPLC-DAD) والكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء مع كشف تشتت الضوء المتبخر (HPLC-ELSD) للتحليل الكمي للمركبات الرئيسية، مما يظهر خصوصية عالية وخطية ومعدلات استرداد للمحللات.
تشير النتائج إلى أن البوليسكاريدات تلعب دورًا حاسمًا في الحفاظ على استقرار N-ZBD في الظروف المعوية، كما يتضح من الدراسات المقارنة مع الجزيئات النانوية التي تمت إزالة البوليسكاريدات منها (RPN-ZBD). أظهرت N-ZBD استقرارًا أفضل في التخزين والجهاز الهضمي، مع ملف إطلاق دواء أبطأ مقارنة بالأدوية الحرة وRPN-ZBD، مما يشير إلى أن البوليسكاريدات تساهم في الإطلاق المستدام والتوافر البيولوجي للمركبات النشطة. بالإضافة إلى ذلك، تم استكشاف آليات التجميع الذاتي بين المكونات النشطة، مما يكشف أن التفاعلات بين البربرين وحمض الكلوروجينيك والمنجيفيرين تؤدي إلى تشكيل جزيئات نانوية مستقرة، وهو أمر ضروري لتعزيز الفعالية العلاجية للتركيبة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-82130-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40064967
Publication Date: 2025-03-10
Author(s): Wenlong Nie et al.
Primary Topic: Pharmacological Effects of Natural Compounds
Overview
This study investigates the role of natural polysaccharides from traditional Chinese medicine (TCM) in the formation, gastrointestinal stability, and drug release characteristics of nanoparticles derived from a Zhimu and Huangbai herb pair decoction (ZBD). The nanoparticles, termed N-ZBD, were isolated using high-speed centrifugation, yielding an average particle size of 225.9 nm, a polydispersity index (PDI) of 0.53, and a zeta potential of -13.00 mV. The findings indicate that polysaccharides are crucial for maintaining the stability of N-ZBD in the gastrointestinal environment, as their removal led to rapid degradation of the nanoparticles within 4 hours. Furthermore, N-ZBD exhibited a significant slow-release behavior in simulated gastric and intestinal fluids compared to free drugs and polysaccharide-removed nanoparticles (RPN-ZBD), suggesting that polysaccharides facilitate sustained drug release.
The study also employed dialysis and centrifugation to separate ZBD into three distinct phases: S-ZBD, T-ZBD, and N-ZBD. Analytical methods such as UPLC-DAD and HPLC-ELSD were developed to quantify eight active compounds, most of which were found in N-ZBD. Characterization techniques, including transmission electron microscopy (TEM) and particle size analysis, confirmed the stability of N-ZBD in gastrointestinal conditions. The formation mechanism of N-ZBD is attributed to the self-assembly of small active compounds with polysaccharides, with the slow-release behavior linked to electrostatic interactions. Overall, this research highlights the importance of polysaccharides in enhancing the stability and drug release profiles of nanoparticles in TCM decoctions, paving the way for future investigations into the interactions of active phytochemicals with nanoparticles.
Introduction
In the study of N-ZBD, significant variations were observed in the content of active compounds across four phases, with neomangiferin (85.67%), chlorogenic acid (75.32%), and other compounds such as phellodendrine (73.46%) and mangiferin (84.49%) being predominantly present. These findings suggest that the active components are primarily concentrated in N-ZBD, which yielded 0.604 g per 50 mL of ZBD.
The polysaccharide content of N-ZBD was quantified using the phenol-concentrated sulfuric acid method, revealing a concentration of 16.77% polysaccharides and 22.63% small molecule compounds. The strong correlation between glucose concentrations and absorbance (R² ≥ 0.995) further supports the reliability of these measurements. Additionally, while other constituents such as tannins, trace elements, and proteins were noted, their impact on the efficacy of ZBD was deemed minimal, leading to their exclusion from quantification in this analysis.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the variables under study, with statistical tests confirming the robustness of these relationships. For instance, the analysis revealed that the parameter $X$ positively influences outcome $Y$, as evidenced by a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effect is unlikely to be due to chance.
Additionally, the results highlight the effectiveness of the proposed methodology in comparison to existing approaches, demonstrating improved performance metrics such as accuracy and efficiency. Graphical representations, including charts and tables, further illustrate these findings, providing a clear visual summary of the data trends and supporting the conclusions drawn from the analysis. Overall, the results substantiate the hypotheses posited in the study and contribute valuable insights to the field.
Discussion
In this section, the authors detail the methodology for preparing and analyzing a traditional Chinese medicine formulation, ZBD, focusing on its chemical composition and the stability of its nanoparticle form (N-ZBD). The preparation involved soaking and boiling specific herbal materials, followed by centrifugation and dialysis to isolate different phase states: sediment (S-ZBD), true solution (T-ZBD), and nanoparticles (N-ZBD). The study employed ultra-high performance liquid chromatography with diode array detection (UPLC-DAD) and high-performance liquid chromatography with evaporative light scattering detection (HPLC-ELSD) for quantitative analysis of key compounds, demonstrating high specificity, linearity, and recovery rates for the analytes.
The findings indicate that polysaccharides play a crucial role in maintaining the stability of N-ZBD in gastrointestinal conditions, as evidenced by comparative studies with polysaccharide-removed nanoparticles (RPN-ZBD). The N-ZBD exhibited superior storage and gastrointestinal stability, with a slower drug release profile compared to free drugs and RPN-ZBD, suggesting that polysaccharides contribute to the sustained release and bioavailability of the active compounds. Additionally, the self-assembly mechanisms among the active constituents were explored, revealing that interactions between berberine, chlorogenic acid, and mangiferin lead to the formation of stable nanoparticles, which are essential for enhancing the therapeutic efficacy of the formulation.