DOI: https://doi.org/10.1186/s11671-026-04489-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41910918
تاريخ النشر: 2026-03-30
المؤلف: Aya M. El-Ebidy وآخرون
الموضوع الرئيسي: السيلينيوم في الأنظمة البيولوجية
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة تخليق وتطبيقات السيلينيوم النانوية (SeNPs) باستخدام مستخلص أوراق الألوة فيرا، الغني بالمركبات النشطة بيولوجيًا. تم توصيف SeNPs من خلال تقنيات تحليلية متنوعة، بما في ذلك UV-Vis، EDX، XRD، جهد زتا، FTIR، وTEM. تظهر النتائج أن SeNPs المُصنعة حيويًا تظهر نشاطًا مضادًا للبكتيريا كبيرًا ضد كل من البكتيريا إيجابية الجرام (مثل *Staphylococcus aureus*، *Bacillus subtilis*) والبكتيريا سلبية الجرام (مثل *Escherichia coli*، *Klebsiella pneumoniae*)، مع مناطق تثبيط تصل إلى 25 مم لـ *S. aureus*. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت SeNPs تأثيرًا مضادًا للأكسدة يعتمد على التركيز، مع معدلات إزالة DPPH تتراوح من 77.39% عند 120 ميكروغرام/مل إلى 20.75% عند 5 ميكروغرام/مل.
علاوة على ذلك، عرضت SeNPs خصائص مضادة للالتهابات من خلال تثبيط تدهور ألبومين مصل البقر (BSA) بنسبة 79.87% عند 31.25 ميكروغرام/مل، مقارنةً بالعقار القياسي ديكلوفيناك الصوديوم. لوحظ نشاط مضاد للسرطان ضد خطوط خلايا MCF7 وCaco2، مع قيم IC50 تبلغ 312.02 ميكروغرام/مل و120.96 ميكروغرام/مل، على التوالي، بينما لم تظهر أي تأثيرات سامة على خلايا WI38 الطبيعية. تختتم الدراسة بأن SeNPs المستخلصة من الألوة فيرا متوافقة حيويًا وصديقة للبيئة، مع تطبيقات واعدة في العلاجات المضادة للميكروبات، ومضادات الأكسدة، ومضادات الالتهابات، والعلاج الكيميائي، مع تسليط الضوء بشكل خاص على فعاليتها ضد خلايا Caco2.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على أهمية المواد النانوية، وخاصة الجسيمات النانوية (NPs) التي تتراوح من 1 إلى 100 نانومتر، والتي تظهر خصائص فيزيائية وكيميائية فريدة تختلف عن المواد الضخمة. يمتد الاهتمام المتزايد في تكنولوجيا النانو عبر مجالات متنوعة، بما في ذلك الطب الحيوي، والطاقة المتجددة، والزراعة، مع التركيز على تخليق الجسيمات النانوية من خلال طرق متنوعة. بينما تطرح تقنيات التخليق الفيزيائية والكيميائية التقليدية تحديات مثل المنتجات الثانوية الضارة والتكاليف العالية، فإن الأساليب البيولوجية، وخاصة تلك التي تستخدم مستخلصات نباتية، تكتسب زخمًا بسبب بساطتها وصداقة للبيئة.
تؤكد الورقة بشكل خاص على الجسيمات النانوية من السيلينيوم (SeNPs)، المعروفة بخصائصها المضادة للأكسدة ومضادة للسرطان، بالإضافة إلى سمّيتها الأقل مقارنةً بأشكال السيلينيوم الأخرى. يتم تقديم التخليق الحيوي لـ SeNPs باستخدام مستخلصات نباتية، مثل الألوة فيرا، كطريقة واعدة لا تسهل فقط عملية التخليق ولكن أيضًا تعزز الخصائص الوظيفية للجسيمات النانوية من خلال دمج المركبات النشطة بيولوجيًا. تهدف الدراسة إلى استكشاف التخليق الحيوي لـ SeNPs باستخدام مستخلص الألوة فيرا، وتوصيف الجسيمات النانوية الناتجة وتقييم تطبيقاتها المحتملة في العلاجات المضادة للبكتيريا، ومضادات الأكسدة، ومضادات الالتهابات، والعلاج الكيميائي، مما يبرز أهميتها في المجالات الطبية.
طرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” التصميم التجريبي والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك مصادرها وأي خصائص ذات صلة قد تؤثر على النتائج. يتم وصف الطرق بطريقة منهجية، مع تسليط الضوء على البروتوكولات لجمع البيانات، وتقنيات التحليل، وأي أدوات إحصائية تم تطبيقها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات عن حجم العينة، وتدابير التحكم، وأي اعتبارات أخلاقية تم أخذها في الاعتبار أثناء البحث. يضمن هذا النهج الشامل أن تكون المنهجية قابلة للتكرار ويسمح بالتحقق من النتائج من قبل باحثين آخرين في هذا المجال. بشكل عام، فإن صرامة الطرق المستخدمة أمر حاسم لموثوقية ومصداقية استنتاجات الدراسة.
النتائج
يقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، مع تأكيد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. من الجدير بالذكر أن النتائج تظهر أن التدخل المطبق يؤدي إلى تحسين قابل للقياس في المقاييس المستهدفة، كما يتضح من القياسات الكمية المبلغ عنها.
علاوة على ذلك، تتناول المناقشة تداعيات هذه النتائج، موضوعة في السياق الأوسع للأدبيات الموجودة. يؤكد المؤلفون على أهمية نتائجهم في تعزيز الفهم للموضوع، مقترحين تطبيقات محتملة واتجاهات بحث مستقبلية. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة قد تفيد كل من الأطر النظرية والتنفيذات العملية في هذا المجال.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تحقيق التخليق الحيوي للجسيمات النانوية من السيلينيوم (SeNPs) باستخدام مستخلص أوراق الألوة فيرا كعامل مختزل ومستقر. تضمنت العملية إذابة 30 جرامًا من أوراق الألوة فيرا في ماء منزوع الأيونات معقم، تلاها إضافة تدريجية لمحلول سيلينيت الصوديوم (Na₂SeO₃). أشار تغيير اللون الناتج من الأصفر الباهت إلى الأحمر الطوب بعد 72 ساعة إلى نجاح تشكيل الجسيمات النانوية. أكدت تقنيات التوصيف، بما في ذلك الطيف الضوئي المرئي للأشعة فوق البنفسجية، والمجهر الإلكتروني الناقل (TEM)، وتحليل جهد زتا، وطيف الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDXS)، وطيف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR)، وحيود الأشعة السينية (XRD)، تخليق وخصائص SeNPs. عرضت الجسيمات النانوية حجمًا متوسطًا يبلغ حوالي 64.27 نانومتر، وجهد زتا قدره -19.3 مللي فولت مما يدل على الاستقرار، وبنية بلورية كانت في الغالب غير متبلورة.
تم تقييم التطبيقات البيولوجية لـ SeNPs المُصنعة أيضًا، مما كشف عن نشاط مضاد للميكروبات كبير ضد مجموعة متنوعة من البكتيريا الممرضة، مع أعلى تثبيط لوحظ ضد Staphylococcus aureus. أظهرت SeNPs نشاطًا مضادًا للأكسدة يعتمد على التركيز، مع IC₅₀ قدره 66.86 ميكروغرام/مل، متفوقة على النظائر الكيميائية المُصنعة. بالإضافة إلى ذلك، عرضت SeNPs خصائص مضادة للالتهابات وتأثيرات سامة على خطوط خلايا السرطان، مما يشير إلى إمكانياتها كعوامل علاجية. تؤكد النتائج فعالية مستخلص الألوة فيرا في التخليق الصديق للبيئة لـ SeNPs وتطبيقاتها البيولوجية الواعدة، مما يبرز دورها في تطوير عوامل مضادة للميكروبات ومضادات الأكسدة جديدة.
DOI: https://doi.org/10.1186/s11671-026-04489-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41910918
Publication Date: 2026-03-30
Author(s): Aya M. El-Ebidy et al.
Primary Topic: Selenium in Biological Systems
Overview
This study investigates the synthesis and biomedical applications of selenium nanoparticles (SeNPs) using Aloe vera leaf extract, which is rich in biologically active compounds. The SeNPs were characterized through various analytical techniques, including UV-Vis, EDX, XRD, zeta potential, FTIR, and TEM. The findings demonstrate that the biosynthesized SeNPs exhibit significant antibacterial activity against both Gram-positive (e.g., *Staphylococcus aureus*, *Bacillus subtilis*) and Gram-negative bacteria (e.g., *Escherichia coli*, *Klebsiella pneumoniae*), with inhibition zones reaching 25 mm for *S. aureus*. Additionally, the SeNPs showed a concentration-dependent antioxidant effect, with DPPH scavenging rates ranging from 77.39% at 120 µg/mL to 20.75% at 5 µg/mL.
Moreover, the SeNPs displayed anti-inflammatory properties by inhibiting bovine serum albumin (BSA) denaturation by 79.87% at 31.25 µg/mL, comparable to the standard drug diclofenac sodium. Anticancer activity was observed against MCF7 and Caco2 cell lines, with IC50 values of 312.02 µg/mL and 120.96 µg/mL, respectively, while showing no cytotoxic effects on normal WI38 cells. The study concludes that Aloe vera-derived SeNPs are biocompatible and eco-friendly, with promising applications in antimicrobial, antioxidant, anti-inflammatory, and anticancer therapies, particularly highlighting their efficacy against Caco2 cells.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significance of nanomaterials, particularly nanoparticles (NPs) ranging from 1 to 100 nm, which exhibit unique physical and chemical properties distinct from bulk materials. The growing interest in nanotechnology spans various fields, including biomedicine, renewable energy, and agriculture, with a focus on the synthesis of nanoparticles through diverse methods. While traditional physical and chemical synthesis techniques pose challenges such as hazardous byproducts and high costs, biogenic approaches, particularly those utilizing plant extracts, are gaining traction for their simplicity and eco-friendliness.
The paper specifically emphasizes selenium nanoparticles (SeNPs), which are recognized for their antioxidant and anticancer properties, as well as their lower toxicity compared to other selenium forms. The biosynthesis of SeNPs using plant extracts, such as Aloe vera, is presented as a promising method that not only facilitates the synthesis process but also enhances the functional characteristics of the nanoparticles through the incorporation of bioactive compounds. The study aims to explore the biosynthesis of SeNPs using Aloe vera extract, characterizing the resulting nanoparticles and evaluating their potential applications in antibacterial, antioxidant, anti-inflammatory, and anticancer therapies, thereby underscoring their relevance in medical fields.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including their sources and any relevant characteristics that may influence the results. The methods are described in a systematic manner, highlighting the protocols for data collection, analysis techniques, and any statistical tools applied to interpret the findings.
Additionally, the section may include information on the sample size, control measures, and any ethical considerations taken into account during the research. This comprehensive approach ensures that the methodology is reproducible and allows for the validation of results by other researchers in the field. Overall, the rigor of the methods employed is crucial for the reliability and credibility of the study’s conclusions.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a significant 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 targeted metrics, as evidenced by the quantitative measures 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 subject matter, suggesting potential applications and future research directions. Overall, the findings contribute valuable insights that may inform both theoretical frameworks and practical implementations in the field.
Discussion
In this study, the biosynthesis of selenium nanoparticles (SeNPs) was achieved using Aloe vera leaf extract as a reducing and stabilizing agent. The process involved dissolving 30 grams of Aloe vera leaves in sterilized deionized water, followed by the gradual addition of sodium selenite (Na₂SeO₃) solution. The resulting color change from pale yellow to brick red after 72 hours indicated successful nanoparticle formation. Characterization techniques, including UV-visible spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), zeta potential analysis, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDXS), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and X-ray diffraction (XRD), confirmed the synthesis and properties of the SeNPs. The nanoparticles exhibited an average size of approximately 64.27 nm, a zeta potential of -19.3 mV indicating stability, and a crystalline structure that was predominantly amorphous.
Biological applications of the synthesized SeNPs were also evaluated, revealing significant antimicrobial activity against various pathogenic bacteria, with the highest inhibition observed against Staphylococcus aureus. The SeNPs demonstrated concentration-dependent antioxidant activity, with an IC₅₀ of 66.86 µg/mL, outperforming chemically synthesized counterparts. Additionally, the SeNPs exhibited anti-inflammatory properties and cytotoxic effects on cancer cell lines, suggesting their potential as therapeutic agents. The findings underscore the efficacy of Aloe vera extract in the eco-friendly synthesis of SeNPs and their promising biological applications, highlighting their role in developing novel antimicrobial and antioxidant agents.