DOI: https://doi.org/10.1186/s11671-024-03962-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38353827
تاريخ النشر: 2024-02-14
المؤلف: Obaydah Abd Alkader Alabrahim وآخرون
الموضوع الرئيسي: تركيب المكسرات وتأثيراتها
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة إمكانيات زيت الفستق الحلبي الأساسي (PLEO) كعامل مضاد للسرطان، خاصة في التغلب على قيود العلاج الكيميائي التقليدي، مثل مقاومة الأدوية والسمية. يظهر PLEO خصائص مضادة للميكروبات، ومضادة للأكسدة، ومضادة للالتهابات، ومضادة للسرطان؛ ومع ذلك، فإن فعاليته العلاجية تعوقها الاستقرار الضعيف والتوافر البيولوجي. لتعزيز هذه الخصائص، تم احتواء PLEO في ألياف نانوية من بولي-ε-كابرولاكتون (PCL) جنبًا إلى جنب مع العامل الكيميائي 5-فلورويوراسيل (5FU). أظهرت ألياف PLEO-5FU-PCL-NFs الناتجة تحسينًا في الاستقرار الحراري، والقوة الميكانيكية، وملفات الإفراج المستدام، خاصة في البيئات الحمضية النموذجية لأنسجة الأورام، مما يشير إلى قدرات استهداف محسنة.
كشفت الدراسة أيضًا أن الألياف النانوية زادت بشكل كبير من السمية الخلوية لكل من PLEO و5FU ضد خلايا سرطان الثدي الثلاثي السلبية (MDA-MB-231، MCF-7) والميلانوما (A375)، حيث أظهرت الألياف المحملة معًا أعلى نشاط مضاد للسرطان. كانت قيم IC50 للألياف المحملة معًا أقل بكثير من تلك الخاصة بالمركبات الحرة، مما يشير إلى تأثير تآزري. من المهم أن الألياف لم تظهر أي سمية خلوية ضد خلايا الثدي الظهارية الطبيعية، مما يشير إلى ملف أمان مواتٍ. تدعم النتائج استخدام PLEO و5FU في ألياف PCL القابلة للتحلل كاستراتيجية علاجية موضعية واعدة لسرطانات الثدي والميلانوما، مع توصية بإجراء أبحاث مستقبلية لاستكشاف الآليات الأساسية لتأثيراتها التآزرية وإجراء دراسات فعالية في الجسم الحي.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على معدلات الوفيات العالمية الناجمة عن السرطان، التي تجاوزت تلك الناتجة عن أمراض القلب التاجية في بعض المناطق، كما أفادت منظمة الصحة العالمية (WHO) في عام 2019. تشير تقارير الوكالة الدولية لبحوث السرطان GLOBOCAN 2020 إلى حدوث 19.3 مليون حالة سرطان جديدة و10 ملايين وفاة مرتبطة بالسرطان على مستوى العالم في عام 2020، مع ظهور سرطان الثدي الأنثوي كأكثر أنواع السرطان تشخيصًا. تؤكد الورقة على قيود طرق العلاج الحالية، مثل الجراحة والعلاج الإشعاعي والعلاج الكيميائي، التي ترتبط بسمية شديدة ومقاومة، مما يستدعي استكشاف استراتيجيات علاجية بديلة.
تُعرض التقدمات الأخيرة في تكنولوجيا النانو، وخاصة احتواء المستخلصات الطبيعية والزيوت الأساسية (EOs) في ألياف نانوية قابلة للتحلل، كطرق واعدة لتعزيز فعالية علاج السرطان. تناقش الورقة إمكانيات الزيوت الأساسية، المستمدة من أنواع نباتية مختلفة، لإظهار خصائص مضادة للسرطان من خلال آليات مثل تحفيز موت الخلايا المبرمج. ومع ذلك، فإن التحديات المتعلقة بالذوبانية، والاستقرار، والتوافر البيولوجي تعيق تطبيقها السريري. تهدف الدراسة إلى استخدام طريقة استخراج صديقة للبيئة للحصول على زيت الفستق الحلبي الأساسي (PLEO) واحتوائه داخل ألياف بولي كابرو لاكتون (PCL)، مع تحميله مع العامل الكيميائي 5-فلورويوراسيل (5FU). تسعى هذه الطريقة إلى تحسين الاستقرار، وملف الإفراج، والنشاط المضاد للسرطان للمركبات المحتواة، خاصة ضد خلايا سرطان الثدي الثلاثي السلبية وخلايا الميلانوما.
طرق
تحدد قسم “المواد والمنهجية” المواد المحددة المستخدمة في البحث والإطار المنهجي المعتمد لإجراء الدراسة. بينما لا يوفر النص معلومات مفصلة عن المواد، من الضروري ملاحظة أن اختيار المواد أمر حاسم لضمان صحة وموثوقية النتائج التجريبية.
من المحتمل أن تشمل المنهجية نهجًا منهجيًا لجمع البيانات وتحليلها، والذي قد يتضمن تقنيات كمية أو نوعية اعتمادًا على أهداف البحث. يؤكد القسم على أهمية الصرامة في التصميم المنهجي لتسهيل إمكانية التكرار ودعم نتائج الدراسة. عادةً ما تتبع تفاصيل إضافية حول إعداد التجربة، وإجراءات جمع البيانات، والتقنيات التحليلية في قسم منهجي شامل.
نتائج
يقدم قسم النتائج النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط قوي بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. من الجدير بالذكر أن النتائج تظهر أن التدخل المطبق يؤدي إلى تحسين قابل للقياس في النتائج المستهدفة، كما يتضح من المقاييس الكمية المبلغ عنها.
علاوة على ذلك، تتناول المناقشة تداعيات هذه النتائج، موضوعة في سياق أوسع من الأدبيات الحالية. يؤكد المؤلفون على أهمية نتائجهم في تعزيز فهم الظاهرة المدروسة، بينما يتناولون أيضًا القيود المحتملة ويقترحون سبلًا للبحث المستقبلي. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة يمكن أن تُفيد كل من الأطر النظرية والتطبيقات العملية في هذا المجال.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في استخراج وتوصيف ألياف بولي كابرو لاكتون (PCL) المحملة بـ 5-فلورويوراسيل (5FU) وزيت الفستق الحلبي الأساسي (PLEO). تم استخراج PLEO عبر التقطير المائي، مما أسفر عن تركيز 1% (وزن/وزن) من الراتنج. تم إنتاج الألياف النانوية من خلال تقنية النانو، مع تحديد المعلمات المثلى عند معدل تدفق 4 مل/ساعة وجهد 20 كيلوفولت. كشفت التحليلات الشكلية أن الألياف النانوية كانت ذات أقطار تتراوح من 290.71 نانومتر إلى 680.95 نانومتر، مما يسهل التفاعل المحسن مع الأنسجة البيولوجية. أكدت مطيافية FT-IR دمج كل من 5FU وPLEO بنجاح في الألياف النانوية، بينما أشارت التحليلات الحرارية (TGA) إلى تحسين الاستقرار الحراري للألياف المحملة بالعقار مقارنة بأشكالها الحرة.
كما قامت الدراسة بتقييم ملفات الإفراج في المختبر لكل من 5FU وPLEO، مما أظهر إفراجًا مستدامًا على مدى 7 أيام في محلول ملحي مخفف بالفوسفات (PBS) عند مستويات pH مختلفة. تم تقييم النشاط المضاد للأكسدة باستخدام اختبار DPPH، وتم اختبار فعالية الألياف النانوية المضادة للسرطان ضد خلايا سرطان الثدي الثلاثي السلبية (MDA-MB-231، MCF-7) وخلايا الميلانوما (A375) باستخدام اختبار MTT. أشارت النتائج إلى تأثيرات سامة خلوية كبيرة، خاصة بالنسبة لألياف 5FU-PLEO-PCL، مما يبرز إمكانياتها كمنصة علاجية ذات تأثير مزدوج لعلاج السرطان. أكدت التحليلات الإحصائية أهمية النتائج، مع قيمة P تساوي أو أقل من 0.05 تشير إلى نتائج قوية. بشكل عام، تؤكد هذه الدراسة التطبيق الواعد لألياف PCL النانوية في أنظمة توصيل الأدوية المستهدفة لعلاج السرطان.
DOI: https://doi.org/10.1186/s11671-024-03962-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38353827
Publication Date: 2024-02-14
Author(s): Obaydah Abd Alkader Alabrahim et al.
Primary Topic: Nuts composition and effects
Overview
The research investigates the potential of Pistacia lentiscus essential oil (PLEO) as an anticancer agent, particularly in overcoming the limitations of conventional chemotherapy, such as chemoresistance and toxicity. PLEO exhibits significant antimicrobial, antioxidant, anti-inflammatory, and anticancer properties; however, its therapeutic efficacy is hindered by poor stability and bioavailability. To enhance these properties, PLEO was encapsulated in poly-ε-caprolactone (PCL) nanofibers (NFs) alongside the chemotherapeutic agent 5-Fluorouracil (5FU). The resulting PLEO-5FU-PCL-NFs demonstrated improved thermal stability, mechanical strength, and sustained release profiles, particularly in acidic environments typical of tumor tissues, indicating enhanced targeting capabilities.
The study further revealed that the nanofibers significantly increased the cytotoxicity of both PLEO and 5FU against triple-negative breast cancer (MDA-MB-231, MCF-7) and melanoma (A375) cell lines, with co-loaded NFs exhibiting the highest anticancer activity. The IC50 values for the co-loaded NFs were markedly lower than those of the free compounds, suggesting a synergistic effect. Importantly, the NFs showed no cytotoxicity against normal breast epithelial cells, indicating a favorable safety profile. The findings support the use of PLEO and 5FU in biodegradable PCL-NFs as a promising localized treatment strategy for breast and melanoma cancers, with future research recommended to explore the underlying mechanisms of their synergistic effects and to conduct in vivo efficacy studies.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the alarming global cancer mortality rates, which have surpassed those of coronary heart diseases in some regions, as reported by the World Health Organization (WHO) in 2019. The International Agency for Research on Cancer’s GLOBOCAN 2020 report indicates that 19.3 million new cancer cases and 10 million cancer-related deaths occurred worldwide in 2020, with female breast cancer emerging as the most diagnosed cancer. The paper underscores the limitations of current treatment modalities, such as surgery, radiotherapy, and chemotherapy, which are associated with severe toxicities and resistance, necessitating the exploration of alternative therapeutic strategies.
Recent advancements in nanotechnology, particularly the encapsulation of natural extracts and essential oils (EOs) into biodegradable nanofibers, are presented as promising approaches for enhancing cancer treatment efficacy. The paper discusses the potential of EOs, derived from various plant species, to exhibit anticancer properties through mechanisms such as apoptosis induction. However, challenges related to their solubility, stability, and bioavailability hinder their clinical application. The study aims to utilize a green extraction method to obtain Pistacia lentiscus essential oil (PLEO) and encapsulate it within polycaprolactone (PCL) nanofibers, co-loading it with the chemotherapeutic agent 5-fluorouracil (5FU). This approach seeks to improve the stability, release profile, and anticancer activity of the encapsulated compounds, particularly against triple-negative breast cancer and melanoma cell lines.
Methods
The section on “Materials and Methodology” outlines the specific materials utilized in the research and the methodological framework employed to conduct the study. While the text does not provide detailed information on the materials, it is essential to note that the selection of materials is critical for ensuring the validity and reliability of the experimental results.
The methodology likely includes a systematic approach to data collection and analysis, which may involve quantitative or qualitative techniques depending on the research objectives. The section emphasizes the importance of rigor in the methodological design to facilitate reproducibility and to support the findings of the study. Further details on the experimental setup, data collection procedures, and analytical techniques would typically follow in a comprehensive methodology section.
Results
The results section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a strong correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Notably, the results demonstrate that the intervention applied leads to a measurable improvement in the target outcomes, as evidenced by the quantitative metrics reported.
Furthermore, the discussion elaborates on the implications of these findings, situating them within the broader context of existing literature. The authors emphasize the relevance of their results in advancing understanding of the phenomenon studied, while also addressing potential limitations and suggesting avenues for future research. Overall, the findings contribute valuable insights that could inform both theoretical frameworks and practical applications in the field.
Discussion
In this study, the extraction and characterization of polycaprolactone (PCL) nanofibers loaded with 5-fluorouracil (5FU) and P. lentiscus essential oil (PLEO) were investigated. The PLEO was extracted via hydrodistillation, yielding a 1% (w/w) concentration from the resin. The nanofibers were produced through electrospinning, with optimal parameters established at a flow rate of 4 mL/h and a voltage of 20 kV. The morphological analysis revealed that the nanofibers had diameters ranging from 290.71 nm to 680.95 nm, which is conducive for enhanced interaction with biological tissues. FT-IR spectroscopy confirmed the successful incorporation of both 5FU and PLEO into the nanofibers, while thermogravimetric analysis (TGA) indicated improved thermal stability of the drug-loaded nanofibers compared to their free forms.
The study also assessed the in vitro release profiles of 5FU and PLEO, demonstrating sustained release over 7 days in phosphate-buffered saline (PBS) at varying pH levels. Antioxidant activity was evaluated using the DPPH assay, and the anticancer efficacy of the nanofibers was tested against triple-negative breast cancer (MDA-MB-231, MCF-7) and melanoma (A375) cell lines using the MTT assay. The results indicated significant cytotoxic effects, particularly for the 5FU-PLEO-PCL nanofibers, highlighting their potential as a dual-action therapeutic platform for cancer treatment. Statistical analysis confirmed the significance of the findings, with a P value of ≤ 0.05 indicating robust results. Overall, this research underscores the promising application of PCL nanofibers in targeted drug delivery systems for cancer therapy.