DOI: https://doi.org/10.33263/lianbs141.001
تاريخ النشر: 2025-01-11
الموضوع الرئيسي: البحث في علم الأدوية والنانوميديسين
نظرة عامة
تقدم البحث طريقة تخليق خضراء لجزيئات نانو أكسيد التيتانيوم (TiO2 NPs) باستخدام مستخلص ساق *Euphorbia hirta*، مع التأكيد على نهج صديق للبيئة يحافظ على المكونات الكيميائية النباتية للنبات. تم إجراء توصيف لجزيئات النانو المُصنعة من خلال مطيافية الأشعة فوق البنفسجية، والتي كشفت عن قمة امتصاص حادة عند 326 نانومتر، مؤكدةً تشكيل جزيئات TiO2 NPs. أشار تحليل المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) إلى شكل متقشر، بينما أكد تحليل الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX) التركيب العنصري لجزيئات النانو.
تم تقييم الفعالية المضادة للبكتيريا لجزيئات TiO2 NPs المُصنعة ضد *Escherichia coli*، *Bacillus subtilis*، و*Pseudomonas aeruginosa*، مما أسفر عن أقصى منطقة تثبيط (ZOI) تبلغ 35±3.5 مم، مما يدل على خصائص مضادة للبكتيريا ملحوظة. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم النشاط المضاد للأكسدة باستخدام اختبارات DPPH وفوسفوماوليبدات، مع قيم IC50 تبلغ 39.01 ± 0.56 ميكروغرام/مل، 48.29 ± 0.69 ميكروغرام/مل، و55 ± 1.69 ميكروغرام/مل، على التوالي، مما يشير إلى قدرات قوية على التقاط الجذور الحرة. كما أظهرت جزيئات النانو نشاطًا ملحوظًا في تثبيط ألفا-أميلاز، مما يشير إلى تطبيقات محتملة مضادة للسكري. بشكل عام، يسلط البحث الضوء على التطبيقات الطبية والصيدلانية الواعدة لجزيئات TiO2 NPs المُصنعة من *E. hirta*، مما يستدعي مزيدًا من الاستكشاف لفعاليتها في الجسم الحي وإمكانات اكتشاف الأدوية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على أهمية جنس الإيفوربيا، الذي يضم أكثر من 1600 نوع ويتميز باللاتكس الأبيض السام. ومن الجدير بالذكر أن أنواعًا مثل *Euphorbia ingens*، *Euphorbia tirucalli*، و*Euphorbia hirta* معروفة بخصائصها الطبية ومحتواها المحتمل من المطاط. يُستخدم *Euphorbia hirta* تقليديًا لعلاج مختلف الأمراض المعوية والتنفسية، وقد أظهرت مستخلصاته آثارًا مضادة للبكتيريا، ومضادة للسرطان، ومضادة للالتهابات. لقد أظهر المستخلص الإيثانولي للنبات فعالية ضد الإسهال المستحث وله خصائص تحفيز إنتاج الحليب، مما يعزز تطوير الغدد الثديية.
يهدف البحث إلى تخليق جزيئات نانو أكسيد التيتانيوم (TiO2) باستخدام المراقة الباردة المدعومة بالموجات فوق الصوتية لمستخلص ساق *Euphorbia hirta*. يسعى إلى تقييم الأنشطة المضادة للبكتيريا، والمضادة للأكسدة (عبر اختبارات DPPH وفوسفوماوليبدات)، والمضادة للسكري (باستخدام اختبار ألفا-أميلاز) لهذه الجزيئات. البحث ذو صلة خاصة لأنه يعالج فجوة في الأدبيات بشأن تخليق جزيئات TiO2 النانوية وتقييمها الكيميائي النباتي في منطقة كومان في أوتاراخند، الهند، مما قد يؤدي إلى تعزيز التطبيقات في النانوميديسين وحقول أخرى.
طرق
في هذه الدراسة، كانت العينة النباتية المستخدمة هي *Euphorbia hirta*، التي تم جمعها من دينشبور، أوتاراخند، في أغسطس. تم قطف السيقان الطازجة يدويًا من نبات قائم، ذو شعر، ينمو عادةً بين 20 و 35 سنتيمترًا في الارتفاع. تقيس أوراق النبات 1-1.5 سم وتتميز بشكل بيضاوي إلى لانسولي واسع، مع قاعدة مقطوعة بشكل مائل، وهوامش مسننة، وقمة حادة وشائكة. يصل طول عنق الأوراق إلى 3 ملليمترات.
تضمنت الطرق المستخدمة في هذا البحث اختيارًا دقيقًا وحصادًا للعناصر النباتية لضمان سلامة العينات للتحليل اللاحق. لم يتم تقديم تفاصيل محددة بشأن الإجراءات التجريبية والتقنيات التحليلية المستخدمة في الدراسة في هذا القسم.
نقاش
في هذه الدراسة، تم تخليق جزيئات نانو أكسيد التيتانيوم (TiO2) باستخدام مستخلص ساق *Euphorbia hirta*، بعد عملية تحضير دقيقة تضمنت تنظيف، تجفيف، واستخراج المادة النباتية باستخدام الإيثانول. تم تأكيد التخليق من خلال تقنيات توصيف متنوعة، بما في ذلك مطيافية الأشعة فوق البنفسجية، حيود الأشعة السينية (XRD)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، والتي أشارت إلى التكوين الناجح لجزيئات نانو TiO2 بمتوسط قطر يبلغ 85 نانومتر. كشفت التحليلات الكيميائية النباتية عن وجود مركبات نشطة حيويًا مثل التربينويدات، القلويات، والفينولات، التي ساهمت على الأرجح في تقليل سلف أكسيد التيتانيوم (TiCl4) أثناء تخليق جزيئات النانو.
أظهرت جزيئات TiO2 النانوية المُصنعة نشاطًا مضادًا للبكتيريا ملحوظًا ضد *Escherichia coli*، *Bacillus subtilis*، و*Pseudomonas aeruginosa*، متفوقةً على المضاد الحيوي القياسي أموكسيسيلين. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت جزيئات النانو خصائص مضادة للأكسدة قوية، حيث أظهر نشاط التقاط الجذور الحرة DPPH قيمة IC50 تبلغ 39.01 ± 0.56 ميكروغرام/مل، مما يشير إلى إمكاناتها كمضادات أكسدة فعالة. علاوة على ذلك، أظهرت جزيئات النانو نشاطًا واعدًا مضادًا للسكري من خلال تثبيط ألفا-أميلاز، مع قيمة IC50 تبلغ 55 ± 1.69 ميكروغرام/مل. تشير هذه النتائج إلى أن جزيئات TiO2 النانوية المُصنعة من مستخلص ساق *Euphorbia hirta* قد تكون لها تطبيقات قيمة في المجالات الطبية والصيدلانية، مما يستدعي مزيدًا من الاستكشاف لأنشطتها البيولوجية وإمكاناتها في أنظمة توصيل الأدوية.
DOI: https://doi.org/10.33263/lianbs141.001
Publication Date: 2025-01-11
Primary Topic: Pharmacology and Nanomedicine Research
Overview
The research presents a green synthesis method for titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) using the stem extract of *Euphorbia hirta*, emphasizing an environmentally friendly approach that preserves the phytochemical constituents of the plant. Characterization of the synthesized nanoparticles was conducted through UV spectroscopy, which revealed a sharp absorbance peak at 326 nm, confirming the formation of TiO2 NPs. Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis indicated a flaky morphology, while Energy Dispersive X-ray Analysis (EDX) confirmed the elemental composition of the nanoparticles.
The antibacterial efficacy of the synthesized TiO2 NPs was evaluated against *Escherichia coli*, *Bacillus subtilis*, and *Pseudomonas aeruginosa*, yielding a maximum zone of inhibition (ZOI) of 35±3.5 mm, demonstrating significant antibacterial properties. Additionally, antioxidant activity was assessed using DPPH and Phosphomolybdate assays, with IC50 values of 39.01 ± 0.56 µg/ml, 48.29 ± 0.69 µg/ml, and 55 ± 1.69 µg/ml, respectively, indicating strong free radical scavenging capabilities. The nanoparticles also exhibited notable alpha-amylase inhibitory activity, suggesting potential antidiabetic applications. Overall, the study highlights the promising biomedical and pharmacological applications of TiO2 NPs synthesized from *E. hirta*, warranting further exploration of their in-vivo efficacy and drug discovery potential.
Introduction
The introduction highlights the significance of the Euphorbia genus, which encompasses over 1600 species and is characterized by its toxic white latex. Notably, species such as *Euphorbia ingens*, *Euphorbia tirucalli*, and *Euphorbia hirta* are recognized for their medicinal properties and potential rubber content. *Euphorbia hirta* is traditionally used to treat various gastrointestinal and respiratory ailments, and its extracts have demonstrated antibacterial, anticancer, and anti-inflammatory effects. The plant’s ethanolic extract has shown efficacy against induced diarrhea and has galactogenic properties, enhancing mammary gland development.
The study aims to synthesize titanium dioxide (TiO2) nanoparticles using ultrasonication-assisted cold maceration of *Euphorbia hirta* stem extract. It seeks to evaluate the antibacterial, antioxidant (via DPPH and Phosphomolybdate assays), and antidiabetic (using the Alpha-amylase assay) activities of these nanoparticles. The research is particularly relevant as it addresses a gap in the literature regarding the synthesis of TiO2 nanoparticles and their phytochemical evaluation in the Kumaon region of Uttarakhand, India, potentially leading to enhanced applications in nanomedicine and other fields.
Methods
In this study, the plant specimen used was Euphorbia hirta, which was collected from Dineshpur, Uttarakhand, in August. The fresh stems were handpicked from an erect, pubescent plant that typically grows between 20 and 35 centimeters in height. The leaves of the plant measure 1-1.5 cm and are characterized by a widely oblong to elliptic-lanceolate shape, featuring an obliquely truncated base, serrulate margins, and an acute, hispid apex. The petiole of the leaves reaches lengths of up to 3 millimeters.
The methods employed in this research involved careful selection and harvesting of the plant specimens to ensure the integrity of the samples for subsequent analysis. Specific details regarding the experimental procedures and analytical techniques utilized in the study were not provided in this section.
Discussion
In this study, titanium dioxide (TiO2) nanoparticles were synthesized using the stem extract of *Euphorbia hirta*, following a meticulous preparation process that involved cleaning, drying, and extracting the plant material with ethanol. The synthesis was confirmed through various characterization techniques, including UV-visible spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy (SEM), which indicated the successful formation of TiO2 nanoparticles with an average diameter of 85 nm. The phytochemical analysis revealed the presence of bioactive compounds such as terpenoids, alkaloids, and phenolics, which likely contributed to the reduction of the TiCl4 precursor during nanoparticle synthesis.
The synthesized TiO2 nanoparticles exhibited significant antibacterial activity against *Escherichia coli*, *Bacillus subtilis*, and *Pseudomonas aeruginosa*, outperforming the standard antibiotic amoxicillin. Additionally, the nanoparticles demonstrated potent antioxidant properties, with DPPH radical scavenging activity showing an IC50 value of 39.01 ± 0.56 µg/ml, indicating their potential as effective antioxidants. Furthermore, the nanoparticles displayed promising antidiabetic activity by inhibiting α-amylase, with an IC50 value of 55 ± 1.69 µg/ml. These findings suggest that TiO2 nanoparticles synthesized from *Euphorbia hirta* stem extract could have valuable applications in medical and pharmaceutical fields, warranting further exploration of their biological activities and potential for drug delivery systems.