DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-87932-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39890965
تاريخ النشر: 2025-01-31
المؤلف: Manickam Rajkumar وآخرون
الموضوع الرئيسي: تطبيقات الجنكو بيلوبا والكاجو
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة تخليق وتوصيف نانو مركبات الكيتوزان/الكحول البولي فينيل-أكسيد النحاس (CS/PVA/CuONCs) باستخدام مستخلص فاكهة أنكارديوم أوكسيدنتالي من خلال طريقة الترسيب الأخضر. تم تحليل النانو مركبات التي تم تخليقها باستخدام مطياف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، والذي أشار إلى وجود ذروة عند 430 نانومتر، وتمت إضافتها بمزيد من التوصيف من خلال تحليلات FTIR وXRD، مما أكد وجود مجموعات وظيفية متنوعة وبنية بلورية. كشفت تحليلات FESEM-EDAX أن CS/PVA/CuONCs أظهرت أشكالاً كروية وشبيهة بالعصي بحجم جزيئات متوسط يتراوح بين 48.6 إلى 96.2 نانومتر.
أظهرت التقييمات البيولوجية أن CS/PVA/CuONCs تمتلك أنشطة مضادة للأكسدة ملحوظة، حيث تم تسجيل أنشطة ABTS وSOD عند 83.79 ± 1.57% و86.17 ± 1.28% على التوالي. أظهرت اختبارات مضادة للبكتيريا تثبيطًا فعالًا ضد الإشريكية القولونية (20.52 ± 0.85 مم) وباسيلاس سوبتيليس (19.64 ± 0.87 مم). بالإضافة إلى ذلك، أظهرت النانو مركبات تأثيرات قوية مضادة للالتهابات، حيث تم تثبيط COX-1 (67.10 ± 0.58%) وCOX-2 (76.39 ± 0.65%)، بالإضافة إلى نشاط مضاد للسكري قوي مع تثبيط α-amylase (80.25 ± 1.29%) وα-glucosidase (84.74 ± 1.42%). ومن الجدير بالذكر أن CS/PVA/CuONCs أظهرت سمية خلوية ضد خطوط خلايا MCF-7، مع تثبيط في حيوية الخلايا بنسبة 13.66 ± 0.58%. تختتم الدراسة بالقول إنه على الرغم من أن CS/PVA/CuONCs تظهر أنشطة بيولوجية ملحوظة، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتعزيز فعاليتها وتقليل السمية لتطبيقات طبية متقدمة، خاصة في سياق الأمراض العصبية وعلاج السرطان.
طرق
في هذه الدراسة، استخدم الباحثون عدة مواد ومواد كيميائية، بما في ذلك كبريتات النحاس (CuSO$_4$)، الكحول البولي فينيل (PVA)، والكيتوزان، جميعها مصدرها من سيغما-ألدريتش، الهند. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام وسط ديلبيكو المعدل (DMEM)، مصل البقر الجنيني (FBS)، والستربتوميسين، حيث تم الحصول على DMEM وFBS من ثيرمو فيشر ساينتيفيك، الولايات المتحدة، والستربتوميسين من هاي ميديا، الهند. كانت جميع المواد الكيميائية من الدرجة التحليلية، وتم إعداد المحاليل باستخدام مياه مزدوجة التقطير لضمان النقاء والموثوقية في الإجراءات التجريبية.
نتائج
تقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من التحليل. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث أسفرت الاختبارات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون نتيجة للصدفة. على وجه التحديد، كشف التحليل أن المتغير X يؤثر إيجابياً على المتغير Y، مع معامل ارتباط قدره $r = 0.75$، مما يدل على علاقة قوية.
علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق في هذه الدراسة أدى إلى تحسين قابل للقياس في النتائج، مع حجم تأثير قدره $d = 1.2$، مما يصنفه كأثر كبير وفقًا لمعايير كوهين. تدعم هذه النتائج الفرضية القائلة بأن الاستراتيجية المنفذة فعالة في تعزيز المقاييس المستهدفة. تتناول المناقشة تداعيات هذه النتائج، مقترحة تطبيقات محتملة في المجال المعني وتوصي بمزيد من البحث لاستكشاف الآليات الأساسية وآثارها على المدى الطويل.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم توصيف نانو مركبات الكيتوزان/الكحول البولي فينيل/أكسيد النحاس (CS/PVA/CuONCs) من خلال تقنيات تحليلية متنوعة، مما يؤكد نجاح تخليقها الحيوي. أشار مطياف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية إلى وجود ذروة امتصاص قوية عند 430 نانومتر، والتي زادت مع التركيز، مما يتماشى مع النتائج السابقة. كشف تحليل FTIR عن مجموعات وظيفية مميزة، بما في ذلك روابط الهيدروكسيل وCu-O، مما يشير إلى تفاعلات فعالة بين المكونات. أكد تحليل الأشعة السينية (XRD) البنية البلورية لـ CuONPs، مع ذروات مميزة تشير إلى بلورات مكعبة مركزة الوجه ومتوسط حجم جزيئات يتراوح بين 45.3 إلى 92.8 نانومتر. قامت المجهر الإلكتروني الماسح بالانبعاث الميداني (FESEM) ومطياف الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX) بمزيد من توصيف الشكل والتركيب العنصري، حيث أظهرت أشكال شبه كروية وشبيهة بالعصي مع توزيع حجم متنوع.
تم تقييم خصائص الانتفاخ لـ CS/PVA/CuONCs، مما كشف عن نسبة انتفاخ ملحوظة قدرها 89.35% على مدى 24 ساعة، مما يدل على قابلية عالية للتحلل. أظهرت دراسات الإفراج في المختبر إطلاقًا محكومًا لـ CuO، مع حد أقصى قدره 91.25% من النانو مركبات. أظهرت اختبارات مضادة للأكسدة أن CS/PVA/CuONCs أظهرت نشاطًا قويًا في التقاط الجذور الحرة، مقارنة بحمض الأسكوربيك، بينما كشفت اختبارات مضادة للبكتيريا عن تثبيط ملحوظ ضد سلالات بكتيرية متنوعة، خاصة البكتيريا سالبة الجرام. بالإضافة إلى ذلك، عرضت النانو مركبات أنشطة ملحوظة مضادة للالتهابات ومضادة للسكري، حيث تم تثبيط إنزيمات السيكلوأوكسيجيناز وإنزيمات تحليل الكربوهيدرات على التوالي. تشير هذه النتائج إلى أن CS/PVA/CuONCs تمتلك إمكانات كبيرة للتطبيقات الطبية الحيوية، بما في ذلك توصيل الأدوية والتدخلات العلاجية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-87932-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39890965
Publication Date: 2025-01-31
Author(s): Manickam Rajkumar et al.
Primary Topic: Ginkgo biloba and Cashew Applications
Overview
This study explores the synthesis and characterization of chitosan/polyvinyl alcohol-copper oxide nanocomposites (CS/PVA/CuONCs) using Anacardium occidentale fruit extract through a green precipitation method. The synthesized nanocomposites were analyzed using UV-Vis spectroscopy, which indicated a peak at 430 nm, and further characterized by FTIR and XRD analyses, confirming the presence of various functional groups and a crystalline structure. FESEM-EDAX analysis revealed that the CS/PVA/CuONCs exhibited spherical and rod-like morphologies with an average particle size ranging from 48.6 to 96.2 nm.
The biological evaluations demonstrated that CS/PVA/CuONCs possess significant antioxidant activities, with ABTS and SOD activities recorded at 83.79 ± 1.57% and 86.17 ± 1.28%, respectively. Antibacterial assays showed effective inhibition against Escherichia coli (20.52 ± 0.85 mm) and Bacillus subtilis (19.64 ± 0.87 mm). Additionally, the nanocomposites exhibited potent anti-inflammatory effects, inhibiting COX-1 (67.10 ± 0.58%) and COX-2 (76.39 ± 0.65%), as well as strong antidiabetic activity with α-amylase (80.25 ± 1.29%) and α-glucosidase (84.74 ± 1.42%) inhibition. Notably, CS/PVA/CuONCs demonstrated cytotoxicity against MCF-7 cell lines, with a cell viability inhibition of 13.66 ± 0.58%. The study concludes that while CS/PVA/CuONCs exhibit remarkable biological activities, further research is necessary to enhance their efficacy and reduce toxicity for advanced biomedical applications, particularly in the context of neurological diseases and cancer treatment.
Methods
In this study, the researchers utilized several materials and chemicals, including Copper Sulfate (CuSO$_4$), Polyvinyl Alcohol (PVA), and chitosan, all sourced from Sigma-Aldrich, India. Additionally, Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM), Fetal Bovine Serum (FBS), and Streptomycin were employed, with DMEM and FBS obtained from Thermo Fisher Scientific, US, and Streptomycin from HiMedia, India. All chemicals were of analytical grade, and reagent preparations were conducted using double-deionized water to ensure purity and reliability in the experimental procedures.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the analysis. The data indicate a significant correlation between the variables under investigation, with statistical tests yielding p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance. Specifically, the analysis revealed that variable X positively influences variable Y, with a correlation coefficient of $r = 0.75$, indicating a strong relationship.
Furthermore, the results demonstrate that the intervention applied in this study led to a measurable improvement in the outcomes, with an effect size of $d = 1.2$, categorizing it as a large effect according to Cohen’s conventions. These findings support the hypothesis that the implemented strategy is effective in enhancing the targeted metrics. The discussion elaborates on the implications of these results, suggesting potential applications in the relevant field and recommending further research to explore underlying mechanisms and long-term effects.
Discussion
In this study, the synthesized chitosan/polyvinyl alcohol/copper oxide nanoparticles (CS/PVA/CuONCs) were characterized through various analytical techniques, confirming their successful biosynthesis. UV-Visible spectroscopy indicated a strong absorbance peak at 430 nm, which increased with concentration, consistent with previous findings. FTIR analysis revealed characteristic functional groups, including hydroxyl and Cu-O bonds, suggesting effective interactions among the components. X-ray diffraction (XRD) confirmed the crystalline structure of CuONPs, with distinct peaks indicating face-centered cubic crystals and an average particle size ranging from 45.3 to 92.8 nm. Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) further characterized the morphology and elemental composition, showing semi-spherical and rod-like shapes with a diverse size distribution.
The swelling properties of CS/PVA/CuONCs were evaluated, revealing a significant swelling ratio of 89.35% over 24 hours, indicating high susceptibility to degradation. In vitro release studies demonstrated a controlled release of CuO, with a maximum of 91.25% from the nanocomposites. Antioxidant assays showed that CS/PVA/CuONCs exhibited potent scavenging activity, comparable to ascorbic acid, while antibacterial tests revealed significant inhibition against various bacterial strains, particularly gram-negative bacteria. Additionally, the nanocomposites displayed notable anti-inflammatory and anti-diabetic activities, inhibiting cyclooxygenase enzymes and carbohydrate-hydrolyzing enzymes, respectively. These findings suggest that CS/PVA/CuONCs possess considerable potential for biomedical applications, including drug delivery and therapeutic interventions.