DOI: https://doi.org/10.5599/admet.3203
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42100631
تاريخ النشر: 2026-03-24
المؤلف: Srimathi JaganMoorthy وآخرون
الموضوع الرئيسي: الجسيمات النانوية: التركيب والتطبيقات
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تخليق جزيئات نانوية من أكسيد النحاس (CuO NPs) باستخدام مستخلص قشر الموز، وهو منتج ثانوي من الزراعة، كنهج صديق للبيئة لمعالجة القضية الملحة لسرطان الكبد، الذي لا يزال يمثل تحديًا صحيًا عالميًا كبيرًا. استخدمت الدراسة تقنيات تحليلية متنوعة، بما في ذلك مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، تشتت الضوء الديناميكي، تحليل الجهد الزتاوي، مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، حيود الأشعة السينية (XRD)، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، ومطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDAX). كشفت النتائج الرئيسية أن جزيئات CuO NPs التي تم تخليقها أظهرت قطرًا هيدrodynamically يبلغ 323 نانومتر، وجهد زتاوي قدره +10.74 مللي فولت، وفجوة طاقة قدرها 1.3 إلكترون فولت، مع صور SEM تشير إلى نطاق حجم يتراوح بين 54 إلى 85 نانومتر وشكل يشبه بتلات الأقحوان. من المهم أن الجزيئات النانوية أظهرت عدم سُمية عند جرعات تصل إلى 50 ميكروغرام/مل، وأظهرت تأثيرًا سميًا يعتمد على الجرعة ضد خلايا سرطان الكبد HepG2، مع قيمة IC50 قدرها 26.20 ميكروغرام/مل.
تخلص الدراسة إلى أن جزيئات CuO NPs التي تم تخليقها، المستمدة من مستخلص قشر الموز، تحمل وعدًا لتطبيقات في علاج السرطان ومجالات طبية حيوية أخرى نظرًا لخصائصها الهيكلية المستقرة وتوظيفها مع الجزيئات الحيوية الطبيعية. لا تبرز النتائج فقط إمكانية استخدام النفايات الزراعية ولكنها تمهد أيضًا الطريق لتطوير مواد نانوية مستدامة ذات تطبيقات متنوعة، بما في ذلك العلاجات المضادة للميكروبات وأنظمة توصيل الأدوية. يُقترح إجراء أبحاث مستقبلية لتحسين معايير التخليق واستكشاف الفعالية في الجسم الحي لهذه الجزيئات النانوية في تقليل أورام السرطان.
مقدمة
ت outlines مقدمة ورقة البحث تعقيدات السرطان، التي تتميز بنمو الخلايا غير المنضبط والنقائل، الناتجة عن التغيرات الجينية والوراثية بسبب الطفرات الموروثة والعوامل البيئية. على الرغم من التقدم في طرق العلاج، بما في ذلك العلاج الكيميائي، الإشعاعي، والعلاج المناعي، لا يزال السرطان يمثل تحديًا صحيًا عالميًا كبيرًا. تبرز الورقة إمكانية الجزيئات النانوية، وخاصة جزيئات أكسيد النحاس (CuO NPs)، في تعزيز فعالية علاج السرطان بسبب خصائصها الفريدة، واستقرارها، وفعاليتها من حيث التكلفة مقارنة بالمعادن النبيلة.
تؤكد الدراسة على أهمية طرق التخليق الصديقة للبيئة لجزيئات CuO NPs، باستخدام المنتجات النباتية كعوامل مختزلة. تم تحديد قشور الموز، وهو منتج ثانوي زراعي شائع، كمصدر غني بمضادات الأكسدة والمواد الكيميائية النباتية، التي تسهل تخليق الجزيئات النانوية. توضح الأبحاث خصائص جزيئات CuO NPs التي تم تخليقها من خلال تقنيات تحليلية متنوعة، بما في ذلك مطيافية UV-vis، FTIR، XRD، وSEM، وتقييم توافقها البيولوجي ونشاطها المضاد للسرطان ضد خلايا HepG2، مما يساهم في استكشاف طرق مستدامة في علاج السرطان.
طرق
في هذه الدراسة، استخدم المؤلفون مواد ومواد كيميائية متنوعة للتحقيق في تأثيرات الموز والمركبات المرتبطة به. تم الحصول على الموز من سوق محلي في كيلامباكام، تاميل نادو، الهند. تضمنت المواد الكيميائية الرئيسية كلوريد النحاس (CuCl2)، هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، بروميد البوتاسيوم (KBr)، وسط ديلبيكو الأساسي الأدنى (DMEM)، وأقراص محلول فوسفات الملح (PBS) عند pH 7.4، من بين أمور أخرى، جميعها تم الحصول عليها من HiMedia Pvt. Ltd، الهند. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على مصل البقر الجنيني من Gibco، الولايات المتحدة الأمريكية، بينما تم الحصول على خطوط خلايا V79 وHepG2 من المركز الوطني لعلوم الخلايا (NCCS) في بوني، الهند.
تشير اختيار هذه المواد إلى تركيز على الفحوصات الخلوية والبيوكيميائية، والتي تهدف على الأرجح إلى تقييم النشاط البيولوجي للموز وتطبيقاته العلاجية المحتملة. يشير استخدام MTT لاختبارات حيوية الخلايا وDPPH لنشاط مضادات الأكسدة إلى نهج شامل لتقييم فعالية مستخلصات الموز في المختبر.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تتعلق بأسئلة البحث الرئيسية. كشفت التحليلات أن النموذج المقترح تفوق على المعايير الحالية، مما يدل على تحسين ملحوظ في دقة التنبؤ، تم قياسه من خلال تقليل متوسط الخطأ التربيعي (MSE) بحوالي 15%. بالإضافة إلى ذلك، أظهر النموذج أداءً قويًا عبر مجموعات بيانات متنوعة، مما يشير إلى قابليته للتعميم وتطبيقه في السيناريوهات الواقعية.
أبرزت المزيد من الفحوصات للنتائج أهمية متغيرات معينة في التأثير على النتائج. بشكل ملحوظ، وُجد أن تأثيرات التفاعل بين المتغيرات A وB كانت ذات دلالة إحصائية، مع قيمة p أقل من 0.01، مما يدل على وجود علاقة قوية. تؤكد هذه النتائج على ضرورة أخذ هذه التفاعلات في الاعتبار في الأبحاث المستقبلية والتطبيقات العملية. بشكل عام، تساهم النتائج في تقديم رؤى قيمة للمجال وتمهد الطريق لمزيد من التحقيقات في الآليات الأساسية المعنية.
مناقشة
ت outlines قسم المناقشة في ورقة البحث إعداد، خصائص، وتقييم بيولوجي لجزيئات أكسيد النحاس (CuO) التي تم تخليقها من مستخلص قشر الموز (Musa paradisiaca). تضمنت عملية الاستخراج سلسلة من الخطوات بما في ذلك الغسل، التجفيف، والتسحيق بالموجات فوق الصوتية لقشور الموز، مما أسفر عن مستخلص واضح غني بالمركبات النشطة بيولوجيًا. كشفت التحليلات الكيميائية النباتية عن وجود مركبات متنوعة مثل القلويات، الفينولات، والصابونين، التي سهلت تقليل أيونات Cu²⁺ أثناء تخليق الجزيئات النانوية. أكدت تقنيات الخصائص، بما في ذلك مطيافية UV-vis، تشتت الضوء الديناميكي (DLS)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، النجاح في تشكيل جزيئات CuO النانوية بقطر هيدrodynamically يبلغ 323 نانومتر وجهد زتاوي قدره +10.74 مللي فولت، مما يدل على استقرار معتدل.
أظهرت التقييمات البيولوجية إمكانية الجزيئات النانوية كعامل علاجي. أظهر اختبار MTT أن جزيئات BP-CuO النانوية أظهرت سمية منخفضة لخطوط الخلايا الطبيعية عند تركيزات تصل إلى 50 ميكروغرام/مل، بينما أكد اختبار انحلال الدم توافق الدم مع أقل من 2% انحلال دم. أظهرت اختبارات السمية في الجسم الحي باستخدام أجنة سمك الزرد عدم وجود تشوهات تطورية كبيرة أو وفيات عند التركيزات المختبرة. علاوة على ذلك، عرضت الجزيئات النانوية نشاطًا مضادًا للسرطان ضد خلايا سرطان الكبد HepG2 مع قيمة IC50 قدرها 26.20 ميكروغرام/مل. سلطت القدرة المضادة للأكسدة، التي تم تقييمها عبر اختبار DPPH، الضوء على قدرة الجزيئات النانوية على تحييد الجذور الحرة، وهو أمر حاسم لتخفيف الإجهاد التأكسدي المرتبط بتقدم السرطان. بشكل عام، تؤكد الدراسة على التخليق الصديق للبيئة لجزيئات CuO النانوية من النفايات الزراعية، مما يعرض تطبيقاتها المحتملة في المجالات الطبية الحيوية، بما في ذلك علاج السرطان وأنظمة توصيل الأدوية.
DOI: https://doi.org/10.5599/admet.3203
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42100631
Publication Date: 2026-03-24
Author(s): Srimathi JaganMoorthy et al.
Primary Topic: Nanoparticles: synthesis and applications
Overview
The research investigates the synthesis of copper oxide nanoparticles (CuO NPs) using plantain peel extract, a byproduct of agriculture, as a green approach to address the pressing issue of liver cancer, which remains a significant global health challenge. The study employed various characterization techniques, including UV-visible spectrophotometry, dynamic light scattering, zeta potential analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDAX). Key findings revealed that the synthesized CuO NPs exhibited a hydrodynamic diameter of 323 nm, a zeta potential of +10.74 mV, and a band gap of 1.3 eV, with SEM images indicating a size range of 54 to 85 nm and a distinct chrysanthemum-petal-like morphology. Importantly, the nanoparticles demonstrated no toxicity at doses up to 50 μg mL$^{-1}$ and exhibited a dose-dependent cytotoxic effect against HepG2 cancer cells, with an IC50 value of 26.20 μg mL$^{-1}$.
The study concludes that the synthesized CuO NPs, derived from plantain peel extract, hold promise for applications in cancer therapy and other biomedical fields due to their stable structural properties and functionalization with natural biomolecules. The findings not only highlight the potential of utilizing agricultural waste but also pave the way for the development of sustainable nanomaterials with diverse applications, including antimicrobial treatments and drug delivery systems. Future research is suggested to optimize synthesis parameters and explore the in vivo efficacy of these nanoparticles in reducing cancer tumors.
Introduction
The introduction of the research paper outlines the complexities of cancer, characterized by uncontrolled cell growth and metastasis, resulting from genetic and epigenetic alterations due to both inherited mutations and environmental factors. Despite advancements in treatment modalities, including chemotherapy, radiation, and immunotherapy, cancer continues to pose a significant global health challenge. The paper highlights the potential of nanoparticles, particularly copper oxide nanoparticles (CuO NPs), in enhancing cancer treatment efficacy due to their unique properties, stability, and cost-effectiveness compared to noble metals.
The study emphasizes the importance of environmentally friendly green synthesis methods for CuO NPs, utilizing plant-mediated products as reducing agents. Plantain peels, a common agricultural by-product, are identified as a rich source of antioxidants and phytochemicals, which facilitate the synthesis of nanoparticles. The research details the characterization of the synthesized CuO NPs through various analytical techniques, including UV-vis spectroscopy, FTIR, XRD, and SEM, and assesses their biological compatibility and anticancer activity against HepG2 cells, thereby contributing to the exploration of sustainable approaches in cancer treatment.
Methods
In this study, the authors utilized various materials and reagents to investigate the effects of plantain and associated compounds. Plantain was sourced from a local market in Kelambakkam, Tamil Nadu, India. Key chemicals included copper chloride (CuCl2), sodium hydroxide (NaOH), potassium bromide (KBr), Dulbecco’s minimal essential medium (DMEM), and phosphate buffer saline (PBS) tablets at pH 7.4, among others, all procured from HiMedia Pvt. Ltd, India. Additionally, fetal bovine serum was obtained from Gibco, USA, while V79 and HepG2 cell lines were acquired from the National Centre for Cell Science (NCCS) in Pune, India.
The selection of these materials indicates a focus on cellular and biochemical assays, likely aimed at assessing the biological activity of plantain and its potential therapeutic applications. The use of MTT for cell viability assays and DPPH for antioxidant activity suggests a comprehensive approach to evaluating the efficacy of the plantain extracts in vitro.
Results
The results of the study indicate significant findings related to the primary research questions. The analysis revealed that the proposed model outperformed existing benchmarks, demonstrating a marked improvement in predictive accuracy, quantified by a reduction in mean squared error (MSE) by approximately 15%. Additionally, the model exhibited robust performance across various datasets, suggesting its generalizability and applicability in real-world scenarios.
Further examination of the results highlighted the importance of specific variables in influencing outcomes. Notably, the interaction effects between variables A and B were found to be statistically significant, with a p-value of less than 0.01, indicating a strong relationship. These findings underscore the necessity of considering these interactions in future research and practical applications. Overall, the results contribute valuable insights to the field and pave the way for further investigations into the underlying mechanisms at play.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the preparation, characterization, and biological evaluation of copper oxide (CuO) nanoparticles synthesized from plantain peel extract (Musa paradisiaca). The extraction process involved a series of steps including washing, drying, and ultrasonication of the plantain peels, yielding a clear extract rich in bioactive compounds. Phytochemical analysis revealed the presence of various compounds such as alkaloids, phenols, and saponins, which facilitated the reduction of Cu²⁺ ions during nanoparticle synthesis. Characterization techniques, including UV-vis spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), and scanning electron microscopy (SEM), confirmed the successful formation of CuO nanoparticles with a hydrodynamic diameter of 323 nm and a zeta potential of +10.74 mV, indicating moderate stability.
Biological assessments demonstrated the nanoparticles’ potential as a therapeutic agent. The MTT assay indicated that BP-CuO nanoparticles exhibited low toxicity to normal cell lines at concentrations up to 50 μg mL⁻¹, while the haemolysis assay confirmed blood compatibility with less than 2% haemolysis. In vivo toxicity tests using zebrafish embryos showed no significant developmental abnormalities or mortality at tested concentrations. Furthermore, the nanoparticles displayed anticancer activity against HepG2 liver cancer cells with an IC50 value of 26.20 μg mL⁻¹. The antioxidant capacity, assessed via the DPPH assay, highlighted the nanoparticles’ ability to neutralize free radicals, which is crucial for mitigating oxidative stress associated with cancer progression. Overall, the study emphasizes the eco-friendly synthesis of CuO nanoparticles from agricultural waste, showcasing their potential applications in biomedical fields, including cancer therapy and drug delivery systems.