DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-85137-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39762334
تاريخ النشر: 2025-01-06
المؤلف: Mahnaz Amiri وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد النانوية المتقدمة في الحفز
نظرة عامة
في هذه الدراسة، تم تخليق هياكل نانوية من ثاني أكسيد السيريوم (CeO₂) باستخدام طريقة سونوكيميائية بسيطة، مع دمج مستخلص الورد الدمشقي كعامل تغليف طبيعي إلى جانب نترات الأمونيوم السيريكي كمواد سابقة معدنية. أظهرت خصائص الجسيمات النانوية الناتجة شكلًا يشبه الإسفنج مع مرحلة بلورية مكعبة نقية. تم تقييم التأثيرات السامة للخلايا لهذه الجسيمات النانوية CeO₂ على خطوط خلايا الورم الدبقي (T98) والورم العصبي (SHSY5Y) باستخدام اختبار MTT، مما أظهر سمية خلوية كبيرة مقارنة بالمجموعات الضابطة. يُعزى تعزيز السمية الخلوية إلى المستقلبات الثانوية من مستخلص الورد الدمشقي المستخدمة في عملية التخليق الأخضر.
تشير النتائج إلى أن هياكل CeO₂ النانوية المشابهة للإسفنج التي تم تخليقها تتمتع بنقاء عالٍ وبلورية مرغوبة، حيث تظهر تأثيرًا سامًا خلوياً يعتمد على الجرعة على خطوط خلايا السرطان المختبرة. تُظهر هذه الجسيمات النانوية إمكانيات كعوامل علاج كيميائي فعالة، تستهدف خلايا السرطان بشكل انتقائي مع تقليل الضرر على الأنسجة السليمة بسبب خصائصها المعتمدة على الرقم الهيدروجيني. على الرغم من الحاجة إلى مزيد من الدراسات الصيدلانية، تشير النتائج في المختبر إلى أن الجسيمات النانوية CeO₂ يمكن أن تكون مرشحة واعدة للعلاجات المضادة للسرطان.
الطرق
في هذا القسم، يتم تفصيل إعداد مستخلص الورد الدمشقي، مع الالتزام بالإرشادات والبروتوكولات المعتمدة. تم الحصول على الأزهار من حديقة خاصة في قمسار، كاشان، إيران، وخضعت لعملية تنظيف شاملة باستخدام ماء مقطر مزدوج قبل أن تُجفف وتُطحن إلى مسحوق ناعم. تم دمج حوالي 5 جرامات من هذا المسحوق مع 100 مل من الماء المقطر المزدوج في قنينة إيرلنماير وتم تعريضه للصوت عند 70 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة. بعد المعالجة الصوتية، تم تصفية الخليط، مما أسفر عن محلول تم استخدامه كعامل تغليف طبيعي لتخليق هياكل ثاني أكسيد السيريوم النانوية. تتماشى هذه الطريقة مع الإجراءات المبلغ عنها سابقًا، مما يضمن الاتساق والموثوقية في عملية الاستخراج.
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، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. من الجدير بالذكر أن النتائج تُظهر أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في المقاييس المستهدفة، مما يشير إلى فعاليته.
علاوة على ذلك، تتناول المناقشة تداعيات هذه النتائج، موضحةً سياقها ضمن الأدبيات الحالية والأطر النظرية. يؤكد المؤلفون على أهمية نتائجهم في تعزيز الفهم في هذا المجال ويقترحون طرقًا محتملة للبحث المستقبلي لاستكشاف الآليات الأساسية بشكل أعمق. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة قد تفيد كل من الاستفسار الأكاديمي والتطبيقات العملية.
المناقشة
تحدد قسم المناقشة في ورقة البحث تخليق هياكل ثاني أكسيد السيريوم (CeO₂) النانوية باستخدام مستخلص الورد الدمشقي كعامل تغليف. تضمنت عملية التخليق خلط نترات الأمونيوم السيريكي مع المستخلص، تليها معالجة بالموجات فوق الصوتية وحرارة لاحقة عند 500 درجة مئوية. أكدت تقنيات التوصيف، بما في ذلك حيود الأشعة السينية (XRD) وميكروسكوب الإلكترون الماسح بتأثير المجال (FESEM) وميكروسكوب الإلكترون الناقل (TEM)، تشكيل هياكل CeO₂ النانوية عالية النقاء والتي تشبه الإسفنج بحجم بلوري متوسط يبلغ حوالي 29 نانومتر. تسلط الدراسة الضوء على فعالية مستخلص الورد الدمشقي في منع تكتل الجسيمات النانوية وتعزيز الشكل الموحد.
تم تقييم التأثيرات السامة للخلايا للجسيمات النانوية CeO₂ (NPs) التي تم تخليقها على خطوط خلايا الورم الدبقي البشري (T98) والورم العصبي (SH-SY5Y) باستخدام اختبار MTT. أشارت النتائج إلى انخفاض كبير، يعتمد على الجرعة، في حيوية الخلايا، خاصة في خلايا T98، يُعزى إلى قدرة الجسيمات النانوية على توليد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) وتعطيل وظيفة الميتوكوندريا. تقترح الدراسة أن دورة الأكسدة والاختزال لأيونات السيريوم تلعب دورًا حاسمًا في النشاط المضاد للسرطان الملحوظ، مع تعزيز البيئة الدقيقة الحمضية للورم التأثيرات المؤكسدة للجسيمات النانوية. بشكل عام، تدعم النتائج إمكانية استخدام الجسيمات النانوية CeO₂ كعوامل علاج كيميائي مستهدفة، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في تطبيقاتها الصيدلانية ضد السرطان.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-85137-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39762334
Publication Date: 2025-01-06
Author(s): Mahnaz Amiri et al.
Primary Topic: Advanced Nanomaterials in Catalysis
Overview
In this study, cerium dioxide (CeO₂) nanostructures were synthesized using a straightforward sonochemical method, incorporating Rosa Damascena extract as a natural capping agent alongside ceric ammonium nitrate as the metal precursor. The characterization of the resulting nanoparticles revealed a sponge-like morphology with a pure cubic crystal phase. The cytotoxic effects of these CeO₂ nanoparticles were evaluated on glioblastoma (T98) and neuroblastoma (SHSY5Y) cell lines using the MTT assay, showing significant cytotoxicity compared to control groups. The enhanced cytotoxicity is attributed to the secondary metabolites from the Rosa Damascena extract utilized in the green synthesis process.
The findings indicate that the synthesized sponge-like CeO₂ nanostructures possess high purity and desirable crystallinity, exhibiting a dose-dependent cytotoxic effect on the cancer cell lines tested. These nanoparticles demonstrate potential as effective chemotherapeutic agents, selectively targeting cancer cells while minimizing harm to healthy tissues due to their pH-dependent properties. Although further pharmacological studies are necessary, the in vitro results suggest that CeO₂ nanoparticles could serve as promising candidates for anticancer therapies.
Methods
In this section, the preparation of Rosa Damascena extract is detailed, adhering to established guidelines and protocols. The flowers were sourced from a private garden in Qamsar, Kashan, Iran, and underwent a thorough cleaning process with double distilled water before being dried and ground into a fine powder. Approximately 5 grams of this powder was combined with 100 ml of double distilled water in an Erlenmeyer flask and subjected to sonication at 70 °C for 20 minutes. Following sonication, the mixture was filtered, yielding a solution that served as a natural capping agent for the synthesis of cerium dioxide nanostructures. This method aligns with previously reported procedures, ensuring consistency and reliability in the extraction process.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicate 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 led to a measurable improvement in the targeted metrics, suggesting its efficacy.
Furthermore, the discussion elaborates on the implications of these findings, contextualizing them within existing literature and theoretical frameworks. The authors emphasize the relevance of their results in advancing understanding in the field and propose potential avenues for future research to explore the underlying mechanisms further. Overall, the results contribute valuable insights that may inform both academic inquiry and practical applications.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the sono-synthesis of cerium dioxide (CeO₂) nanostructures using Rosa Damascena extract as a capping agent. The synthesis process involved mixing ceric ammonium nitrate with the extract, followed by ultrasound treatment and subsequent calcination at 500 °C. Characterization techniques, including X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and transmission electron microscopy (TEM), confirmed the formation of high-purity, sponge-like CeO₂ nanostructures with an average crystallite size of approximately 29 nm. The study highlights the effectiveness of Rosa Damascena extract in preventing nanoparticle aggregation and promoting uniform morphology.
The cytotoxic effects of the synthesized CeO₂ nanoparticles (NPs) were evaluated on human glioblastoma (T98) and neuroblastoma (SH-SY5Y) cell lines using the MTT assay. Results indicated a significant, dose-dependent reduction in cell viability, particularly in T98 cells, attributed to the nanoparticles’ ability to generate reactive oxygen species (ROS) and disrupt mitochondrial function. The study suggests that the redox cycling of cerium ions plays a crucial role in the observed anticancer activity, with the acidic tumor microenvironment enhancing the pro-oxidant effects of the NPs. Overall, the findings support the potential of CeO₂ NPs as targeted chemotherapeutic agents, warranting further investigation into their pharmacological applications against cancer.