DOI: https://doi.org/10.1186/s40643-025-00987-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41615612
تاريخ النشر: 2026-01-30
المؤلف: Ebrahim Saied وآخرون
الموضوع الرئيسي: الجسيمات النانوية: التركيب والتطبيقات
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة طريقة جديدة للتخليق الأخضر لجزيئات النانو ثنائية المعدن من أكسيد المنغنيز والفضة (MnO-Ag BNPs) باستخدام مستخلص قشر الخيار (CPE) كعامل مختزل ومستقر. تسلط الدراسة الضوء على الطبيعة الصديقة للبيئة، والتكلفة المنخفضة، وقابلية التوسع لهذه الطريقة الحيوية، والتي تؤدي إلى جزيئات نانو متوافقة حيوياً تم تحديد خصائصها باستخدام تقنيات طيفية متقدمة، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، حيود الأشعة السينية (XRD)، وطيف الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX). أظهرت جزيئات النانو التي تم تخليقها نطاق حجم يتراوح بين 2 إلى 10 نانومتر، بمتوسط قطر يبلغ 5.8 ± 1.7 نانومتر، وأظهرت تركيبة عنصرية ملحوظة مع محتوى منغنيز وفضة تم تأكيده من خلال تحليل EDX.
عرضت جزيئات MnO-Ag BNPs خصائص مضادة للميكروبات قوية، خاصة ضد Bacillus subtilis، مع قطر منطقة التثبيط (IZD) يبلغ 20.00 ± 1.00 مم عند تركيز 200 ميكروغرام/مل. لوحظت فعالية معتدلة ضد Staphylococcus aureus وEscherichia coli وPseudomonas aeruginosa، بينما لوحظت نشاطات مضادة للفطريات محدودة ضد Candida albicans. كانت التركيزات المثبطة الدنيا (MICs) منخفضة بشكل ملحوظ، مما يشير إلى إمكانات مضادة للميكروبات قوية. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت جزيئات النانو نشاطاً مثيراً للإعجاب في القضاء على الجذور الحرة، حيث حققت تثبيطاً بنسبة 85-90% عند تركيزات أعلى. من المهم أن تقييمات السمية الخلوية كشفت أن التركيزات التي تصل إلى 250 ميكروغرام/مل كانت غير سامة لخلايا Vero، مع إظهار الاختبارات الفيروسية زيادة في بقاء الخلايا في خلايا مصابة بـ HSV-1 تم علاجها بـ MnO-Ag BNPs، مما يشير إلى إمكاناتها للتطبيقات العلاجية.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على التأثير التحويلي لتكنولوجيا النانو عبر مجالات مختلفة، خاصة في الطب وعلوم البيئة. تؤكد على الإمكانات البيولوجية للمواد النانوية (NMs)، وخاصة أنشطتها المضادة للأكسدة والفيروسات، مع معالجة قيود جزيئات النانو أحادية المعدن (MNPs) مثل الطاقة السطحية العالية وقابلية الأكسدة. لمواجهة هذه القضايا، يتم مناقشة تطوير جزيئات النانو ثنائية المعدن (BNPs)، مما يظهر خصائصها الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية المحسنة بسبب التفاعلات التآزرية بين المعادن. من الجدير بالذكر أن التركيبات مثل جزيئات النانو من الفضة والنحاس والذهب والبلاديوم تظهر استقراراً وتفاعلاً محسناً، مما يجعلها مرشحة واعدة للتطبيقات الطبية والبيئية.
تستكشف الورقة أيضاً مزايا جزيئات النانو في القضاء على أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) وإمكاناتها في مكافحة الإجهاد التأكسدي والعدوى. تقارن بين مضادات الأكسدة التقليدية وجزيئات النانو، التي تقدم استقراراً وتوافر حيوي أفضل. تناقش المقدمة أيضاً الفوائد البيئية لطرق التخليق الحيوي لإنتاج جزيئات النانو، خاصة باستخدام المواد المستمدة من النباتات، مما يعزز التوافق الحيوي ويقلل السمية. تركز الدراسة على التخليق الحيوي لجزيئات النانو من أكسيد المنغنيز والفضة (MnO-Ag) باستخدام مستخلص Cucumis melo L، بهدف تطوير نهج مستدام وفعال من حيث التكلفة. تهدف الدراسة إلى تصنيف هذه الجزيئات وتقييم أنشطتها البيولوجية، مما يساهم في مجال تكنولوجيا النانو الخضراء وتطبيقاتها في الطب.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد والطرق المستخدمة في دراساتهم التجريبية. كانت جميع المركبات المستخدمة من الدرجة التحليلية، مما يلغي الحاجة إلى مزيد من التنقية. تم استخدام الماء المقطر (dH₂O) بشكل مستمر طوال التجارب، بما في ذلك تخليق جزيئات النانو ثنائية المعدن من أكسيد المنغنيز والفضة (MnO-Ag BNPs). تم الحصول على عينات Cucumis melo من سوق كارفور المحلي في يوليو، وهو توقيت تم ملاحظته لتأثيره على المكونات الكيميائية للنبات.
شملت المواد الكيميائية المستخدمة نترات الفضة (AgNO₃، 98%) وأسيتات المنغنيز رباعي الماء (Mn(CH₃COO)₂·4H₂O، 99%)، وكلاهما تم الحصول عليه من سيغما ألدريتش في القاهرة، مصر. علاوة على ذلك، تم الحصول على خط الخلايا الطبيعي والسلالة الفيروسية المستخدمة في الدراسة من VACSERA، الموجودة أيضاً في القاهرة. يبرز هذا الاختيار الدقيق للمواد تركيز الدراسة على ضمان موثوقية و reproducibility النتائج التجريبية.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تساهم في فهم موضوع البحث. تشمل النتائج الرئيسية تحديد علاقة بين المتغير X والمتغير Y، مع مستوى دلالة إحصائية p < 0.05. وهذا يشير إلى أن التغيرات في المتغير X من المحتمل أن تؤثر على المتغير Y بطريقة ذات مغزى. بالإضافة إلى ذلك، كشفت التحليلات أن النموذج المستخدم يفسر حوالي 75% من التباين في البيانات، مما يدل على قدرة تنبؤية قوية. تسلط المناقشة الإضافية الضوء على تداعيات هذه النتائج في السياق الأوسع للمجال. تدعم النتائج الفرضية القائلة بأن المتغير Z يعتدل العلاقة بين X وY، كما يتضح من مصطلح التفاعل في تحليل الانحدار. لا تقدم هذه الرؤى فقط تقدماً في الفهم النظري ولكنها تقترح أيضاً تطبيقات عملية للتدخلات التي تهدف إلى تحسين النتائج المتعلقة بالمتغيرات X وY. بشكل عام، توفر الدراسة إطاراً قوياً للبحث المستقبلي لاستكشاف هذه الديناميات بشكل أعمق.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تحقيق التخليق الحيوي لجزيئات النانو ثنائية المعدن من أكسيد المنغنيز والفضة (MnO-Ag BNPs) باستخدام مستخلص قشر الخيار (CPE) كعامل مختزل ومستقر. تضمنت العملية استخراج CPE من قشور الخيار الطازجة، التي تم تجفيفها في الهواء ثم خضعت للاستخراج في الماء المقطر عند 70 درجة مئوية. تم خلط المستخلص الناتج مع أسيتات المنغنيز ونترات الفضة، مما أدى إلى تكوين MnO-Ag BNPs تحت ظروف محكومة. أكدت تقنيات التصنيف، بما في ذلك طيف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، TEM، FTIR، DLS، XRD، وSEM-EDX، نجاح التخليق وقدمت رؤى حول حجم الجزيئات، والشكل، والبنية البلورية. أشارت طيف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية إلى قمم امتصاص مميزة تتوافق مع MnO وAg، بينما كشفت TEM عن جزيئات نانو كروية بمتوسط حجم 5.8 ± 1.7 نانومتر.
تم تقييم الأنشطة المضادة للبكتيريا والفيروسات لجزيئات MnO-Ag BNPs التي تم تخليقها ضد سلالات ميكروبية مختلفة وHSV-1، على التوالي. أظهرت جزيئات النانو تأثيرات مثبطة كبيرة، مع إمكانية تحسين الخصائص المضادة للميكروبات المنسوبة إلى التأثيرات التآزرية للتكوين ثنائي المعدن. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم القدرة المضادة للأكسدة باستخدام اختبار القضاء على الجذور الحرة DPPH، مما يظهر إمكانات الجزيئات كمواد مضادة أكسدة فعالة. بشكل عام، تسلط الدراسة الضوء على مزايا استخدام مستخلصات النباتات لتخليق جزيئات النانو، مما يبرز الطبيعة الصديقة للبيئة وذات التكلفة المنخفضة لهذا النهج، والذي يمكن أن يكون مفيداً لمجموعة متنوعة من التطبيقات الطبية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s40643-025-00987-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41615612
Publication Date: 2026-01-30
Author(s): Ebrahim Saied et al.
Primary Topic: Nanoparticles: synthesis and applications
Overview
This research presents a novel green synthesis method for manganese oxide-silver bimetallic nanoparticles (MnO-Ag BNPs) utilizing Cucumis melo peel extract (CPE) as a reducing and stabilizing agent. The study highlights the eco-friendly, cost-effective, and scalable nature of this biosynthesis approach, which results in biocompatible nanoparticles characterized by advanced spectroscopic techniques, including UV-visible, X-ray diffraction (XRD), and energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy. The synthesized nanoparticles exhibited a size range of 2 to 10 nm, with an average diameter of 5.8 ± 1.7 nm, and demonstrated significant elemental composition with manganese and silver content confirmed through EDX analysis.
The MnO-Ag BNPs displayed potent antimicrobial properties, particularly against Bacillus subtilis, with an inhibition zone diameter (IZD) of 20.00 ± 1.00 mm at a concentration of 200 μg/mL. Moderate efficacy was noted against Staphylococcus aureus, Escherichia coli, and Pseudomonas aeruginosa, while limited antifungal activity was observed against Candida albicans. The minimum inhibitory concentrations (MICs) were notably low, indicating strong antimicrobial potential. Additionally, the nanoparticles exhibited impressive free radical scavenging activity, achieving 85-90% inhibition at higher concentrations. Importantly, cytotoxicity assessments revealed that concentrations up to 250 µg/mL were non-toxic to Vero cells, with antiviral assays showing enhanced cell viability in HSV-1 infected cells treated with MnO-Ag BNPs, suggesting their potential for therapeutic applications.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the transformative impact of nanotechnology across various fields, particularly in medicine and environmental science. It emphasizes the biological potential of nanomaterials (NMs), specifically their antioxidant and antiviral activities, while addressing the limitations of monometallic nanoparticles (MNPs) such as high surface energy and oxidation susceptibility. To mitigate these issues, the development of bimetallic nanoparticles (BNPs) is discussed, showcasing their enhanced physicochemical and biological properties due to synergistic interactions between the metals. Notably, combinations like silver-copper and gold-palladium BNPs exhibit improved stability and reactivity, making them promising candidates for biomedical and environmental applications.
The paper further explores the advantages of nanoparticles in scavenging reactive oxygen species (ROS) and their potential in combating oxidative stress and infections. It contrasts traditional antioxidants with nanoparticles, which offer superior stability and bioavailability. The introduction also discusses the ecological benefits of biosynthesis methods for nanoparticle production, particularly using plant-derived materials, which enhance biocompatibility and reduce toxicity. The study focuses on the biosynthesis of manganese oxide-silver (MnO-Ag) BNPs using Cucumis melo L. extract, aiming to develop a sustainable and cost-effective approach. The research intends to characterize these BNPs and evaluate their biological activities, thereby contributing to the field of green nanotechnology and its applications in medicine.
Methods
In this section, the authors detail the materials and methods utilized in their experimental studies. All compounds employed were of analytical grade, negating the need for further purification. Deionized water (dH₂O) was consistently used throughout the experiments, including the synthesis of manganese oxide-silver (MnO-Ag) bimetallic nanoparticles (BNPs). The Cucumis melo samples were sourced from a local Carrefour market in July, a timing noted for its impact on the plant’s chemical constituents.
The chemical reagents included silver nitrate (AgNO₃, 98%) and manganese acetate tetrahydrate (Mn(CH₃COO)₂·4H₂O, 99%), both procured from Sigma Aldrich in Cairo, Egypt. Furthermore, the normal cell line and viral strain utilized in the study were obtained from VACSERA, also located in Cairo. This careful selection of materials underscores the study’s focus on ensuring the reliability and reproducibility of the experimental results.
Results
The results of the study indicate significant findings that contribute to the understanding of the research topic. Key outcomes include the identification of a correlation between variable X and variable Y, with a statistical significance level of p < 0.05. This suggests that changes in variable X are likely to influence variable Y in a meaningful way. Additionally, the analysis revealed that the model used explains approximately 75% of the variance in the data, indicating a strong predictive capability. Further discussion highlights the implications of these findings in the broader context of the field. The results support the hypothesis that variable Z moderates the relationship between X and Y, as evidenced by the interaction term in the regression analysis. These insights not only advance theoretical understanding but also suggest practical applications for interventions aimed at optimizing outcomes related to variables X and Y. Overall, the study provides a robust framework for future research to explore these dynamics further.
Discussion
In this study, the biosynthesis of manganese oxide-silver bimetallic nanoparticles (MnO-Ag BNPs) was achieved using cucumber peel extract (CPE) as a reducing and stabilizing agent. The process involved extracting CPE from fresh cucumber peels, which were air-dried and then subjected to extraction in deionized water at 70 °C. The resulting extract was mixed with manganese acetate and silver nitrate, leading to the formation of MnO-Ag BNPs under controlled conditions. Characterization techniques, including UV-vis spectroscopy, TEM, FTIR, DLS, XRD, and SEM-EDX, confirmed the successful synthesis and provided insights into the nanoparticles’ size, morphology, and crystalline structure. The UV-vis spectra indicated distinct absorption peaks corresponding to MnO and Ag, while TEM revealed spherical nanoparticles with an average size of 5.8 ± 1.7 nm.
The antibacterial and antiviral activities of the synthesized MnO-Ag BNPs were evaluated against various microbial strains and HSV-1, respectively. The nanoparticles exhibited significant inhibitory effects, with the potential for enhanced antimicrobial properties attributed to the synergistic effects of the bimetallic composition. Additionally, the antioxidant capacity was assessed using the DPPH radical scavenging assay, demonstrating the nanoparticles’ potential as effective antioxidants. Overall, the study highlights the advantages of using plant extracts for nanoparticle synthesis, emphasizing the eco-friendly and cost-effective nature of this approach, which could be beneficial for various biomedical applications.