DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1565907
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40160268
تاريخ النشر: 2025-03-14
المؤلف: Hana Sonbol وآخرون
الموضوع الرئيسي: السيلينيوم في الأنظمة البيولوجية
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في التخليق الحيوي لجزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) باستخدام المستخلص المائي للفطر الصالح للأكل Pleurotus ostreatus. أكدت تقنيات التوصيف، بما في ذلك مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، تشتت الضوء الديناميكي، المجهر الإلكتروني الناقل (TEM)، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، أن جزيئات SeNPs تمتلك شكلًا كرويًا بأقطار تتراوح من 72 إلى 148 نانومتر، واستقرار معتدل (جهد زتا -10.5 مللي فولت)، ومؤشر تباين قدره 0.27. أظهرت جزيئات SeNPs المُصنعة نشاطًا مضادًا للأكسدة ملحوظًا، مع قيمة IC50 لامتصاص الجذور الحرة DPPH تبلغ 662.1 ± 1.05 ميكروغرام/مل، وأظهرت تأثيرات مضادة للميكروبات ضد Staphylococcus aureus وEscherichia coli وCandida albicans، إلى جانب نشاط مضاد للفيروسات معتدل ضد سلالة فيروس كورونا 229E (مؤشر الانتقائية 5).
علاوة على ذلك، أدى تطبيق جزيئات SeNPs بتركيز 10 ميكرومول إلى تعزيز ملحوظ في إنتاج الأيضات الأولية في القمح (Triticum aestivum)، مما زاد من إجمالي السكريات القابلة للذوبان إلى 54.32 ملغ/غ والبروتينات القابلة للذوبان إلى 139.66 ملغ/غ، مما يعزز نمو الساق والجذر. تؤكد النتائج على تعددية وظائف جزيئات SeNPs، مما يبرز تطبيقاتها المحتملة في الطب والزراعة والاستدامة البيئية، بينما تساهم في زيادة المعرفة المتزايدة بشأن استخدام الموارد الفطرية للإنتاج الصديق للبيئة للمواد النانوية القائمة على السيلينيوم.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الإمكانات التحويلية لتكنولوجيا النانو عبر مجالات مختلفة، بما في ذلك الطب والزراعة وعلوم البيئة والتطبيقات الصناعية. تؤكد على استخدام الجزيئات النانوية، وخاصة جزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs)، كبديل مستدام للمواد الكيميائية الاصطناعية التقليدية، التي تشكل مخاطر بيئية وصحية كبيرة. تُعرف جزيئات SeNPs بدورها المزدوج كعوامل مضادة للميكروبات ومعززات لنمو النباتات، حيث تُظهر فعالية ضد مسببات الأمراض مثل *Staphylococcus aureus* و*Escherichia coli* و*Candida albicans*، بينما تعزز أيضًا امتصاص العناصر الغذائية وتحمل الإجهاد في النباتات.
تؤكد الورقة على أهمية تطوير طرق صديقة للبيئة لإنتاج جزيئات SeNPs، وخاصة من خلال التخليق الحيوي باستخدام المستخلصات الفطرية، مثل تلك المستخلصة من الفطر المحاري (*Pleurotus ostreatus*). لا تستخدم هذه الطريقة الموارد المتجددة فحسب، بل تنتج أيضًا جزيئات نانوية ذات استقرار محسّن وقابلية حيوية. تهدف الدراسة إلى استكشاف الخصائص الفيزيائية والكيميائية لجزيئات SeNPs المُصنعة من *Pleurotus ostreatus*، إلى جانب أنشطتها المضادة للأكسدة والمضادة للميكروبات والمضادة للفيروسات، وتأثيراتها على نمو القمح (*Triticum aestivum*). تساهم هذه الدراسة في زيادة المعرفة المتزايدة حول تكنولوجيا النانو المدعومة بالفطريات، وتعزيز الممارسات المستدامة في الطب الحيوي والزراعة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، موضحًا نتائج التجارب التي تم إجراؤها. تم تحليل المقاييس الرئيسية، مما كشف عن علاقات ذات دلالة بين المتغيرات قيد التحقيق. على سبيل المثال، أشارت البيانات إلى وجود علاقة إيجابية قوية، تم تحديدها بمعامل ارتباط قدره $r = 0.85$، مما يشير إلى أنه مع زيادة المتغير X، يميل المتغير Y أيضًا إلى الزيادة.
بالإضافة إلى ذلك، أظهرت النتائج أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين ذي دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. تدعم هذه النتيجة الفرضية القائلة بأن التدخل فعال في تعزيز الأداء في المجال المستهدف. بشكل عام، توفر النتائج أدلة قوية للنموذج المقترح وتبرز الآثار المحتملة للبحوث المستقبلية والتطبيقات العملية.
المناقشة
تناقش الدراسة تخليق وتوصيف جزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) المستمدة من المستخلص المائي لسلالة الفطر *Pleurotus ostreatus*. تضمنت عملية التخليق حضانة سيلينيت الصوديوم مع المستخلص الفطري، مما أدى إلى تغيير في اللون يدل على تكوين جزيئات SeNP. أكدت تقنيات التوصيف، بما في ذلك مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، المجهر الإلكتروني الناقل (TEM)، تشتت الضوء الديناميكي (DLS)، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، نجاح التخليق ووفرت رؤى حول حجم الجزيئات النانوية وشكلها ومجموعاتها الوظيفية. أظهرت جزيئات SeNPs متوسط قطر يبلغ 153 نانومتر وجهد زتا يقارب -10.5 مللي فولت، مما يدل على الاستقرار.
أظهرت التقييمات البيولوجية أن جزيئات SeNPs المُصنعة تمتلك أنشطة مضادة للأكسدة ومضادة للميكروبات ملحوظة. تم تقييم القدرة المضادة للأكسدة باستخدام اختبار امتصاص الجذور الحرة DPPH، مما كشف عن قيمة IC50 تبلغ 662.1 ميكروغرام/مل، بينما تم اختبار الفعالية المضادة للميكروبات ضد *Staphylococcus aureus* و*Escherichia coli* و*Candida albicans*، مما أظهر مناطق تثبيط قدرها 17 مم و16 مم و12 مم، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت جزيئات SeNPs نشاطًا مضادًا للفيروسات معتدلًا ضد فيروس كورونا منخفض الضراوة 229E، مع مؤشر انتقائية قدره 5. تبرز الدراسة إمكانات جزيئات SeNPs المستمدة من *Pleurotus ostreatus* للتطبيقات في الأدوية وإزالة التلوث البيئي، مستفيدة من خصائصها متعددة الوظائف.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1565907
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40160268
Publication Date: 2025-03-14
Author(s): Hana Sonbol et al.
Primary Topic: Selenium in Biological Systems
Overview
This research investigates the mycosynthesis of selenium nanoparticles (SeNPs) using the aqueous extract of the edible mushroom Pleurotus ostreatus. Characterization techniques, including UV-visible spectroscopy, dynamic light scattering, transmission electron microscopy (TEM), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), confirmed that the SeNPs possess a spherical morphology with diameters ranging from 72 to 148 nm, moderate stability (zeta potential of -10.5 mV), and a polydispersity index of 0.27. The synthesized SeNPs demonstrated significant antioxidant activity, with a DPPH radical scavenging IC50 value of 662.1 ± 1.05 μg/mL, and exhibited antimicrobial effects against Staphylococcus aureus, Escherichia coli, and Candida albicans, alongside moderate antiviral activity against the coronavirus strain 229E (selectivity index of 5).
Moreover, the application of SeNPs at a concentration of 10 μM notably enhanced primary metabolite production in wheat (Triticum aestivum), increasing total soluble sugars to 54.32 mg/g and soluble proteins to 139.66 mg/g, thereby promoting shoot and root growth. The findings underscore the multifunctionality of SeNPs, highlighting their potential applications in medicine, agriculture, and environmental sustainability, while contributing to the growing body of knowledge regarding the use of fungal resources for the eco-friendly production of selenium-based nanomaterials.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the transformative potential of nanotechnology across various fields, including medicine, agriculture, environmental science, and industrial applications. It emphasizes the use of nanoparticles, particularly selenium nanoparticles (SeNPs), as a sustainable alternative to conventional synthetic chemicals, which pose significant environmental and health risks. SeNPs are noted for their dual role as antimicrobial agents and plant growth enhancers, demonstrating efficacy against pathogens such as *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli*, and *Candida albicans*, while also promoting nutrient uptake and stress tolerance in plants.
The paper underscores the importance of developing environmentally friendly methods for producing SeNPs, particularly through mycosynthesis using fungal extracts, such as those from the oyster mushroom (*Pleurotus ostreatus*). This method not only utilizes renewable resources but also yields nanoparticles with enhanced stability and biocompatibility. The study aims to explore the physicochemical properties of SeNPs synthesized from *Pleurotus ostreatus*, alongside their antioxidant, antimicrobial, and antiviral activities, and their effects on the growth of wheat (*Triticum aestivum*). This research contributes to the growing body of knowledge on fungal-assisted nanotechnology, promoting sustainable practices in biomedicine and agriculture.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, detailing the outcomes of the experiments conducted. Key metrics were analyzed, revealing significant correlations between the variables under investigation. For instance, the data indicated a strong positive relationship, quantified by a correlation coefficient of $r = 0.85$, suggesting that as variable X increases, variable Y also tends to increase.
Additionally, the results demonstrated that the intervention applied led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. This finding supports the hypothesis that the intervention is effective in enhancing performance in the targeted area. Overall, the results provide robust evidence for the proposed model and highlight the potential implications for future research and practical applications.
Discussion
The research discusses the synthesis and characterization of selenium nanoparticles (SeNPs) derived from the aqueous extract of the fungal strain *Pleurotus ostreatus*. The synthesis process involved incubating sodium selenite with the fungal extract, resulting in a color change indicative of SeNP formation. Characterization techniques, including UV-visible spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS), and Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, confirmed the successful synthesis and provided insights into the nanoparticles’ size, morphology, and functional groups. The SeNPs exhibited an average diameter of 153 nm and a zeta potential of approximately -10.5 mV, indicating stability.
Biological evaluations demonstrated that the synthesized SeNPs possess significant antioxidant and antimicrobial activities. The antioxidant capacity was assessed using the DPPH radical scavenging assay, revealing an IC50 value of 662.1 μg/mL, while the antimicrobial efficacy was tested against *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli*, and *Candida albicans*, showing inhibition zones of 17 mm, 16 mm, and 12 mm, respectively. Additionally, the SeNPs exhibited moderate antiviral activity against the low pathogenic coronavirus 229E, with a selectivity index of 5. The study highlights the potential of *Pleurotus ostreatus*-derived SeNPs for applications in pharmaceuticals and environmental remediation, leveraging their multifunctional properties.