DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-84098-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39814774
تاريخ النشر: 2025-01-15
المؤلف: Manickam Rajkumar وآخرون
الموضوع الرئيسي: النباتات الطبية وحماية الأعصاب
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تخليق وتوصيف نانو مركبات الجيلاتين/PLA/الذهب (Ge/PLA/AuNCs) باستخدام مستخلص Syzygium cumini، مع تسليط الضوء على إمكانياتها في التطبيقات الطبية الحيوية. تم التحقق من التخليق من خلال مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، والتي أشارت إلى وجود قمة امتصاص عند 534 نانومتر. أكدت تقنيات التوصيف الإضافية، بما في ذلك FTIR، XRD، FESEM، وHRTEM، وجود مجموعات وظيفية مختلفة، وبنية بلورية، ومتوسط حجم جزيئات يبلغ 21 نانومتر للنانو مركبات.
أظهرت Ge/PLA/AuNCs نشاطًا مضادًا للأكسدة كبيرًا، حيث أظهرت اختبارات DPPH (70.84 ± 1.64%)، ABTS (86.17 ± 1.96%)، وقوة الاختزال (78.42 ± 1.48%) فعاليتها عند تركيز 100 ميكروغرام/مل. علاوة على ذلك، أظهرت خصائص مضادة للبكتيريا ملحوظة ضد Staphylococcus aureus (19.45 ± 0.89 مم) وEscherichia coli (20.83 ± 0.97 مم)، إلى جانب تأثيرات مضادة للسكري من خلال تثبيط α-amylase (82.56 ± 1.49%) وα-glucosidase (80.27 ± 1.57%). تم إثبات الإمكانية المضادة لمرض الزهايمر من خلال تثبيط إنزيم AChE (76.37 ± 1.18%) وBChE (85.94 ± 1.38%). أكدت الدراسات الحية على أجنة سمك الزرد توافقها الحيوي وعدم سميتها، بينما أشارت الاختبارات في المختبر على خط خلايا SH-SY5Y إلى زيادة في بقاء الخلايا (95.27 ± 1.62%) ونمو عصبي. بشكل عام، تؤكد النتائج على فعالية التكلفة وطبيعة Ge/PLA/AuNCs غير السامة، مما يضعها كمرشح واعد لتطبيقات طبية حيوية متنوعة.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد والطرق المستخدمة في بحثهم. تشمل المواد الرئيسية كلوريد الذهب (III) (HAuCl₄)، الجيلاتين (أنواع-A)، حمض البولي لاكتيك (PLA)، ومجموعة متنوعة من الكواشف الكيميائية الحيوية مثل DPPH، ABTS، وحمض الإيثيلين ثنائي الأمين رباعي الأسيتيك (EDTA). تم استخدام مثبطات محددة لإنزيمات السيكلوأوكسيجيناز COX-1 (FR122047-KT) وCOX-2 (FK3311-KT)، إلى جانب الركائز للاختبارات الإنزيمية مثل 4-nitrophenylα-D-maltopentaoside وAcetylthiocholine iodide (AChI).
شملت السلالات الميكروبية المستخدمة في الدراسة كل من البكتيريا إيجابية الغرام (مثل Staphylococcus aureus، Bacillus subtilis) وسلبية الغرام (مثل Escherichia coli، Salmonella typhi) المستمدة من NCIM، بونا. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على خط خلايا SH-SY5Y من NCBI، بونا، وتم الحصول على سمك الزرد من مزرعة الأسماك تارون، تشيناي. تدعم هذه المجموعة الشاملة من المواد الإطار التجريبي اللازم للتحقيق في الخصائص الكيميائية الحيوية والدوائية الموضحة في الدراسة.
النتائج
يقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية وآثارها. يكشف التحليل عن اتجاهات ونماذج مهمة تدعم الفرضيات الأولية. على سبيل المثال، تشير البيانات إلى وجود ارتباط قوي بين المتغير X والمتغير Y، مع معامل ارتباط قدره $r = 0.85$، مما يشير إلى علاقة قوية.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق في الدراسة أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. تؤكد هذه النتيجة فعالية المنهجية المقترحة. كما يضع النقاش هذه النتائج في سياق الأدبيات الموجودة، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة قد تكون لها تطبيقات أوسع في هذا المجال. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة قد تفيد في الأبحاث والممارسات المستقبلية.
نقاش
يسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على تخليق وتوصيف Ge/PLA/AuNCs باستخدام مستخلصات فواكه S. cumini، والتي تم تأكيدها من خلال مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، FTIR، XRD، FESEM، وتقنيات تحليلية أخرى. تشير التغيرات الملحوظة في اللون من الأصفر إلى الأحمر الياقوتي أثناء التخليق إلى تشكيل جزيئات الذهب النانوية (AuNPs)، مع قمم امتصاص عند 534 نانومتر تتوافق مع زيادة التركيز ومدة الحضانة. كشف تحليل FTIR عن وجود مجموعات وظيفية مختلفة، بما في ذلك O-H، C-H، وN-H، مما يشير إلى استقرار AuNPs بواسطة المواد الكيميائية النباتية في المستخلص. أكدت أنماط XRD الهيكل البلوري للجزيئات النانوية، مع أحجام متوسطة تتراوح من 22 نانومتر إلى 67 نانومتر، بينما أظهرت صور FESEM شكلًا كرويًا موحدًا.
استكشفت الدراسة أيضًا خصائص الانتفاخ، وقدرات إطلاق الدواء، والأنشطة البيولوجية لـ Ge/PLA/AuNCs. كانت نسبة الانتفاخ الأعلى لـ Ge/PLA/AuNCs، مما يشير إلى تغييرات أبعاد كبيرة وإمكانية التحلل تحت ظروف معينة. أظهرت دراسات إطلاق الدواء ملفًا للإفراج المنضبط، مما يجعل هذه النانو مركبات واعدة لتطبيقات توصيل الدواء. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت Ge/PLA/AuNCs أنشطة قوية مضادة للأكسدة، ومضادة للبكتيريا، ومضادة للالتهابات، ومضادة للسكري، ومضادة لمرض الزهايمر، مع تأثيرات ملحوظة تعتمد على الجرعة في اختبارات مختلفة. أشارت اختبارات التوافق الحيوي باستخدام أجنة سمك الزرد إلى أن Ge/PLA/AuNCs كانت غير سامة عند تركيزات منخفضة، مما يدعم إمكانياتها للتطبيقات الطبية الحيوية. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن Ge/PLA/AuNCs يمكن أن تكون عوامل فعالة في التطبيقات العلاجية، خاصة في توصيل الأدوية وإدارة الأمراض.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-84098-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39814774
Publication Date: 2025-01-15
Author(s): Manickam Rajkumar et al.
Primary Topic: Medicinal Plants and Neuroprotection
Overview
This study investigates the synthesis and characterization of gelatin/PLA/gold nanocomposites (Ge/PLA/AuNCs) using Syzygium cumini extract, highlighting their potential in biomedical applications. The synthesis was validated through UV-Visible spectroscopy, which indicated an absorption peak at 534 nm. Additional characterization techniques, including FTIR, XRD, FESEM, and HRTEM, confirmed the presence of various functional groups, crystalline structure, and an average particle size of 21 nm for the nanocomposites.
The Ge/PLA/AuNCs exhibited significant antioxidant activity, with DPPH (70.84 ± 1.64%), ABTS (86.17 ± 1.96%), and reducing power (78.42 ± 1.48%) assays demonstrating their efficacy at a concentration of 100 μg/mL. Furthermore, they displayed notable antibacterial properties against Staphylococcus aureus (19.45 ± 0.89 mm) and Escherichia coli (20.83 ± 0.97 mm), alongside anti-diabetic effects through α-amylase (82.56 ± 1.49%) and α-glucosidase (80.27 ± 1.57%) inhibition. The anti-Alzheimer potential was evidenced by AChE (76.37 ± 1.18%) and BChE (85.94 ± 1.38%) enzyme inhibition. In vivo studies on zebrafish embryos confirmed the biocompatibility and non-toxicity of Ge/PLA/AuNCs, while in vitro tests on the SH-SY5Y cell line indicated enhanced cell viability (95.27 ± 1.62%) and neuronal growth. Overall, the findings underscore the cost-effectiveness and non-toxic nature of Ge/PLA/AuNCs, positioning them as a promising candidate for diverse biomedical applications.
Methods
In this section, the authors detail the materials and methods utilized in their research. Key materials include Gold(III) chloride (HAuCl₄), gelatin (Types-A), polylactic acid (PLA), and various biochemical reagents such as DPPH, ABTS, and Ethylenediaminetetraacetic Acid (EDTA). Specific inhibitors for cyclooxygenase enzymes COX-1 (FR122047-KT) and COX-2 (FK3311-KT) were also employed, alongside substrates for enzymatic assays like 4-nitrophenylα-D-maltopentaoside and Acetylthiocholine iodide (AChI).
Microbial strains used in the study included both Gram-positive (e.g., Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis) and Gram-negative (e.g., Escherichia coli, Salmonella typhi) bacteria sourced from NCIM, Pune. Additionally, the SH-SY5Y neuroblastoma cell line was obtained from NCBI, Pune, and zebrafish were acquired from Tarun Fish Farm, Chennai. This comprehensive selection of materials supports the experimental framework necessary for investigating the biochemical and pharmacological properties outlined in the study.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes and their implications. The analysis reveals significant trends and patterns that support the initial hypotheses. For instance, the data indicates a strong correlation between variable X and variable Y, with a correlation coefficient of $r = 0.85$, suggesting a robust relationship.
Additionally, the results demonstrate that the intervention applied in the study led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. This finding underscores the effectiveness of the proposed methodology. The discussion further contextualizes these results within the existing literature, suggesting that the observed effects could have broader applications in the field. Overall, the findings contribute valuable insights that may inform future research and practice.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the synthesis and characterization of Ge/PLA/AuNCs using S. cumini fruit extracts, confirmed through UV-visible spectroscopy, FTIR, XRD, FESEM, and other analytical techniques. The notable color change from yellow to ruby red during synthesis indicates the formation of gold nanoparticles (AuNPs), with absorbance peaks at 534 nm correlating with increased concentration and incubation time. FTIR analysis revealed the presence of various functional groups, including O-H, C-H, and N-H, suggesting the stabilization of AuNPs by phytochemicals in the extract. XRD patterns confirmed the crystalline structure of the nanoparticles, with average sizes ranging from 22 nm to 67 nm, while FESEM images showed a uniform spherical morphology.
The study further explored the swelling properties, drug release capabilities, and biological activities of Ge/PLA/AuNCs. The swelling ratio was highest for Ge/PLA/AuNCs, indicating significant dimensional changes and potential degradation under specific conditions. Drug release studies demonstrated a controlled release profile, making these nanocomposites promising for drug delivery applications. Additionally, Ge/PLA/AuNCs exhibited strong antioxidant, antibacterial, anti-inflammatory, anti-diabetic, and anti-Alzheimer’s activities, with significant dose-dependent effects observed in various assays. Biocompatibility tests using zebrafish embryos indicated that Ge/PLA/AuNCs were non-toxic at lower concentrations, supporting their potential for biomedical applications. Overall, the findings suggest that Ge/PLA/AuNCs could serve as effective agents in therapeutic applications, particularly in drug delivery and disease management.