DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-87355-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39900616
تاريخ النشر: 2025-02-03
المؤلف: Kiran Singh وآخرون
الموضوع الرئيسي: تركيب البوليسكاريد وتطبيقاته
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة طريقة مستدامة لتخليق جزيئات نانو أكسيد الزنك (ZnONPs) باستخدام مستخلص بذور سالفيا هيسبانيكا (تشيا) كعامل تقليل حيوي وتغطية، مما يتجنب المواد الكيميائية الخطرة. عملية التخليق سريعة وفعالة من حيث الطاقة وقابلة للتوسع، مع حجم ZnONPs يتراوح من 40 إلى 70 نانومتر، تم تحقيقه من خلال ضبط تركيز سلفات الزنك. أكدت تقنيات التوصيف مثل مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، حيود الأشعة السينية (XRD)، وميكروسكوب الإلكترون الناقل (TEM) على الخصائص البصرية للجزيئات النانوية، الهيكل البلوري، والشكل.
أظهرت ZnONPs المُخَلَّقة نشاطًا مضادًا للبكتيريا ملحوظًا ضد المكورات العنقودية الذهبية، وخصائص قوية مضادة للأكسدة من خلال التقاط الجذور الحرة DPPH، وتأثير مثبط ملحوظ على إنزيم α-amylase، مما يشير إلى تطبيقات محتملة مضادة للسكري. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت نشاطًا ضوئيًا ممتازًا، حيث قامت بتفكيك صبغة الكونغو الأحمر تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية، مما يقترح استخدامها في معالجة مياه الصرف. تسلط الدراسة الضوء على العلاقة الحرجة بين حجم الجزيئات النانوية وتركيز السلف، مما يبرز الحاجة إلى تخليق محكم لتخصيص الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية لـ ZnONPs لتطبيقات محددة. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية تحسين ظروف التخليق، واستكشاف مستخلصات نباتية متنوعة، واستكشاف الآليات وراء الأنشطة البيولوجية الملحوظة لتقدم التطبيقات العلاجية والطبية الحيوية.
الطرق
يحدد قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. يتم وصف المنهجية بطريقة منهجية، مع تسليط الضوء على التقنيات والبروتوكولات المتبعة لجمع البيانات، مثل التحليلات الإحصائية، الضوابط التجريبية، وأي نماذج حسابية تم استخدامها.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات عن حجم العينة، معايير الاختيار، وأي اعتبارات أخلاقية تم أخذها في الاعتبار خلال البحث. تضمن هذه المقاربة الشاملة أن تكون الطرق شفافة ويمكن تكرارها من قبل باحثين آخرين في هذا المجال، مما يساهم في صحة وموثوقية نتائج الدراسة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. عادةً ما يتضمن بيانات كمية، تحليلات إحصائية، وتمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتوضيح النتائج. غالبًا ما تتم مقارنة النتائج مع الفرضيات أو الدراسات السابقة لتسليط الضوء على الفروق أو التأكيدات المهمة.
في هذا القسم، قد يبلغ المؤلفون عن مقاييس محددة، مثل القيم المتوسطة، والانحرافات المعيارية، أو قيم p، لدعم ادعاءاتهم. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي اتجاهات أو أنماط ملحوظة في البيانات، مما يوفر رؤى حول تداعيات النتائج. بشكل عام، يخدم هذا القسم لنقل الأدلة التجريبية التي تدعم أهداف البحث والاستنتاجات المستخلصة في الدراسة.
المناقشة
في هذا القسم، يتم تفصيل تخليق وتوصيف جزيئات نانو أكسيد الزنك (ZnONPs) باستخدام مستخلص بذور التشيا، جنبًا إلى جنب مع تطبيقاتها البيولوجية. شمل التخليق تسخين مزيج من مستخلص بذور التشيا وسلفات الزنك سداسي الماء عند تركيزات مختلفة، مما أدى إلى تكوين راسب أبيض يدل على ZnONPs. تم استخدام تقنيات التوصيف مثل مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، حيود الأشعة السينية (XRD)، مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، ميكروسكوب الإلكترون الماسح (SEM)، وميكروسكوب الإلكترون الناقل (TEM) لتحليل الخصائص الفيزيائية والكيميائية للجزيئات النانوية المُخَلَّقة. ومن الجدير بالذكر أن XRD كشف عن هياكل بلورية تتوافق مع مرحلة وورتزيت من ZnO، مع أحجام بلورية متوسطة تتراوح من 4.83 نانومتر إلى 24.45 نانومتر اعتمادًا على تركيز السلف.
تم تقييم التطبيقات البيولوجية لـ ZnONPs المُخَلَّقة من خلال اختبارات متنوعة، مما أظهر خصائص مضادة للأكسدة ومضادة للميكروبات ملحوظة. تم قياس السعة الكلية لمضادات الأكسدة (TAC) عند 89.47 ميكروغرام من مكافئات حمض الأسكوربيك (AAE)/ملغ، بينما أشارت اختبارات DPPH وABTS إلى أنشطة قوية لالتقاط الجذور الحرة بنسبة 78.19% و84.34%، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت ZnONPs تأثيرات مضادة للبكتيريا ضد المكورات العنقودية الذهبية وأظهرت نشاطًا محتملًا مضادًا للسكري من خلال تثبيط إنزيمات α-amylase وα-glucosidase. تؤكد هذه النتائج على التطبيقات الواعدة لـ ZnONPs البيولوجية في المجالات الصحية، لا سيما في العلاجات المضادة للأكسدة والمضادة للميكروبات.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-87355-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39900616
Publication Date: 2025-02-03
Author(s): Kiran Singh et al.
Primary Topic: Polysaccharides Composition and Applications
Overview
This study presents a sustainable method for synthesizing zinc oxide nanoparticles (ZnONPs) using Salvia hispanica (chia) seed extract as a bio-reducing and capping agent, thereby avoiding hazardous chemicals. The synthesis process is rapid, energy-efficient, and scalable, with the size of the ZnONPs ranging from 40 to 70 nm, achieved by adjusting the molarity of the zinc nitrate precursor. Characterization techniques such as UV-Vis spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM) confirmed the nanoparticles’ optical properties, crystalline structure, and morphology.
The synthesized ZnONPs demonstrated significant antibacterial activity against Staphylococcus aureus, strong antioxidant properties through DPPH free radical scavenging, and a notable inhibitory effect on α-amylase, indicating potential antidiabetic applications. Additionally, they exhibited excellent photocatalytic activity, effectively degrading Congo Red dye under UV light, which suggests their utility in wastewater treatment. The study highlights the critical relationship between nanoparticle size and precursor molarity, emphasizing the need for controlled synthesis to tailor the physicochemical and biological properties of ZnONPs for specific applications. Future research directions include optimizing synthesis conditions, investigating various plant extracts, and exploring the mechanisms behind the observed biological activities to advance therapeutic and biomedical applications.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology is described in a systematic manner, highlighting the techniques and protocols followed to gather data, such as statistical analyses, experimental controls, and any computational models utilized.
Additionally, the section may include information on the sample size, selection criteria, and any ethical considerations taken into account during the research. This comprehensive approach ensures that the methods are transparent and can be replicated by other researchers in the field, thereby contributing to the validity and reliability of the study’s findings.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It typically includes quantitative data, statistical analyses, and visual representations such as graphs or tables to illustrate the outcomes. The results are often compared against the hypotheses or previous studies to highlight significant differences or confirmations.
In this section, the authors may report specific metrics, such as mean values, standard deviations, or p-values, to substantiate their claims. Additionally, any observed trends or patterns in the data are discussed, providing insights into the implications of the findings. Overall, this section serves to convey the empirical evidence that supports the research objectives and conclusions drawn in the study.
Discussion
In this section, the synthesis and characterization of zinc oxide nanoparticles (ZnONPs) using chia seed extract are detailed, along with their biological applications. The synthesis involved heating a mixture of chia seed extract and zinc nitrate hexahydrate at varying molarities, resulting in the formation of white precipitates indicative of ZnONPs. Characterization techniques such as UV-Vis spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM) were employed to analyze the physical and chemical properties of the synthesized nanoparticles. Notably, XRD revealed crystalline structures corresponding to the wurtzite phase of ZnO, with average crystalline sizes ranging from 4.83 nm to 24.45 nm depending on the molarity of the precursor.
The biological applications of the synthesized ZnONPs were assessed through various assays, demonstrating significant antioxidant and antimicrobial properties. The total antioxidant capacity (TAC) was measured at 89.47 µg ascorbic acid equivalents (AAE)/mg, while the DPPH and ABTS assays indicated robust free radical scavenging activities of 78.19% and 84.34%, respectively. Additionally, the ZnONPs exhibited antibacterial effects against Staphylococcus aureus and showed potential antidiabetic activity through inhibition of α-amylase and α-glucosidase enzymes. These findings underscore the promising applications of biogenic ZnONPs in health-related fields, particularly in antioxidant and antimicrobial therapies.