DOI: https://doi.org/10.1039/d5bm01855b
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41891280
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Naila Qamar وآخرون
الموضوع الرئيسي: الجسيمات النانوية: التركيب والتطبيقات
نظرة عامة
تقدم البحث طريقة جديدة لتخليق جزيئات السيلينيوم الحيوية النانوية (SeNPs) باستخدام مستخلص بذور Trachyspermum ammi (TA)، مما يعزز استقرارها، وتوافقها الحيوي، وسلامتها مقارنةً بجزيئات SeNPs التي تم تخليقها كيميائيًا. تصف الدراسة جزيئات النانو، كاشفةً أن كلا النوعين كرويان ومشحونان إيجابيًا، لكن TA-SeNPs أصغر وأكثر غير متبلورة. تؤكد تقنيات التوصيف مثل مطيافية الأشعة السينية للأشعة السطحية ومطيافية الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه وجود السيلينيوم العنصري ومجموعات وظيفية فريدة في TA-SeNPs، المنسوبة إلى مستخلص TA.
فيما يتعلق بالنشاط البيولوجي، تظهر كلا تركيبي SeNP خصائص مضادة للأكسدة تعتمد على الجرعة، حيث تظهر TA-SeNPs نشاطًا مضادًا للأكسدة أعلى بكثير مقارنةً بحمض L-أسكوربيك ومستخلص TA عبر اختبارات مختلفة. تشير اختبارات الحيوية إلى أنه بينما تكون كلا الجزيئات غير سامة عند تركيزات منخفضة، فإنها تظهر سمية خلوية تعتمد على الجرعة عند تركيزات أعلى. من الجدير بالذكر أن TA-SeNPs أكثر فعالية في القضاء على أنواع الأكسجين التفاعلية عند الجرعات المنخفضة، بينما تظهر SeNPs التي تم تخليقها كيميائيًا نشاطًا أقوى عند الجرعات العالية. تشير النتائج إلى أن التخليق الحيوي الذي يتم بوساطة TA هو نهج مستدام وفعال من حيث التكلفة لإنتاج SeNPs، مما يبرز إمكانياتها للاستخدام في النانوميدسين المضاد للأكسدة وغيرها من التطبيقات الطبية الحيوية حيث يكون اختراق الأنسجة المحسن مفيدًا.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية المجال المتزايد للنانوميدسين، الذي يستفيد من المواد النانوية لمجموعة متنوعة من التطبيقات الطبية، بما في ذلك توصيل الأدوية، التصوير، وعلاج السرطان. تمكّن الخصائص الفيزيائية والكيميائية الفريدة للمواد على النانو مقياس (1-100 نانومتر) أنظمة توصيل الأدوية المحسنة التي تحسن الاستهداف، والإفراج المنضبط، والدوائية. تم تطوير مجموعة متنوعة من الناقلات النانوية، مثل الجزيئات النانوية البوليمرية، والليبوسومات، والهلامات النانوية، لتحسين اختراق الخلايا وتوافق المناعة، مما يزيد من الأهمية السريرية لهذه الأنظمة.
تسلط الورقة الضوء على السيلينيوم (Se) كميكروغذاء مهم له أنشطة بيولوجية متنوعة، بما في ذلك التأثيرات المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات. يظهر السيلينيوم الصفري، على وجه الخصوص، وعدًا بسبب طبيعته غير السامة وقدرته على تعديل الاستجابات المناعية. تُلاحظ جزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) لتوافقها الحيوي الفائق وسميتها المنخفضة مقارنةً بأشكال السيلينيوم التقليدية. كما تؤكد المقدمة على إمكانيات الطرق الحيوية لتخليق SeNPs، والتي يمكن أن تعزز تطبيقاتها الطبية الحيوية، بما في ذلك الخصائص المضادة للأكسدة، والمضادة للميكروبات، والمضادة للسرطان. بالإضافة إلى ذلك، تستكشف الدراسة استخدام مستخلص “Trachyspermum ammi” (أجوان) في التخليق الأخضر لـ SeNPs، بهدف التحقيق في فعاليتها المشتركة في علاج الحالات الالتهابية، لا سيما في نماذج التهاب المفاصل.
طرق
تحدد قسم “المواد والطرق” في الورقة البحثية التصميم التجريبي والإجراءات المستخدمة للتحقيق في سؤال البحث. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، لضمان إمكانية تكرار الدراسة. يتم وصف المنهجية بطريقة منهجية، مع تسليط الضوء على البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات، بما في ذلك أي تحليلات إحصائية تم إجراؤها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات حول الإعداد التجريبي، مثل ظروف التحكم ومعايير اختيار العينات. يسمح هذا النهج الشامل بفهم واضح لكيفية إجراء البحث، مما يسهل تقييم صحة وموثوقية النتائج المقدمة في الأقسام اللاحقة من الورقة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، موضحًا نتائج التجارب التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المستقلة والتابعة، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. بالإضافة إلى ذلك، كانت أحجام التأثير الملحوظة كبيرة، مما يشير إلى الأهمية العملية في سياق سؤال البحث.
علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق كان له تأثير قابل للقياس على المشاركين، كما يتضح من التغيرات في النتائج المقاسة. توضح التمثيلات الرسومية، مثل الأشكال والجداول، هذه النتائج، مما يوفر ملخصًا بصريًا واضحًا لاتجاهات البيانات. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضيات الأولية وتساهم بأفكار قيمة في الأدبيات الموجودة.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في الورقة البحثية الضوء على التخليق الحيوي الناجح لجزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) باستخدام مستخلص Trachyspermum ammi (TA) وسيلينيت الصوديوم (Na₂SeO₃) كمواد سابقة. توضح الدراسة نهجًا جديدًا يجمع بين الطرق الحيوية والتركيبية، باستخدام حمض L-أسكوربيك (AA) كعامل مختزل وpoly(allylamine hydrochloride) (PAH) للتثبيت. كانت ظروف التخليق المحسنة، بما في ذلك تركيز 10 مليمول من Na₂SeO₃ في درجة حرارة الغرفة ونسبة 1:2 من مستخلص TA إلى المادة السابقة، تؤدي باستمرار إلى جزيئات نانوية مستقرة ذات خصائص بصرية مرغوبة وتكتل ضئيل. أكدت تقنيات التوصيف مثل مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، والمجهر الإلكتروني الناقل (TEM)، ومطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDS) التكوين الناجح والتركيب للجزيئات النانوية.
علاوة على ذلك، تم تقييم الأنشطة المضادة للأكسدة ونشاط القضاء على الجذور لكل من SeNPs وTA-SeNPs من خلال مجموعة متنوعة من الاختبارات في المختبر، مما يكشف أن TA-SeNPs أظهرت قدرات مضادة للأكسدة متفوقة مقارنةً بـ SeNPs التي تم تخليقها كيميائيًا وحمض L-أسكوربيك، لا سيما عند التركيزات العالية. تم تقييم سمية الجزيئات النانوية باستخدام خطوط خلايا الألياف، مع نتائج تشير إلى انخفاض يعتمد على الوقت في حيوية الخلايا، لا سيما مع SeNPs. تؤكد النتائج على إمكانيات هذه الجزيئات الحيوية SeNPs كمواد متعددة الوظائف مع تطبيقات في المجالات الطبية الحيوية والبيئية، المنسوبة إلى سمّيتها المنخفضة وخصائصها المضادة للأكسدة المعززة المستمدة من المواد الكيميائية النباتية في مستخلص TA.
DOI: https://doi.org/10.1039/d5bm01855b
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41891280
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Naila Qamar et al.
Primary Topic: Nanoparticles: synthesis and applications
Overview
The research presents a novel method for synthesizing biogenic selenium nanoparticles (SeNPs) using Trachyspermum ammi (TA) seed extract, which enhances their stability, biocompatibility, and safety compared to chemically synthesized SeNPs. The study characterizes the nanoparticles, revealing that both types are spherical and positively charged, but TA-SeNPs are smaller and more amorphous. Characterization techniques such as X-ray photoelectron spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy confirm the presence of elemental selenium and unique functional groups in TA-SeNPs, attributed to the TA extract.
In terms of biological activity, both SeNP formulations demonstrate dose-dependent antioxidant properties, with TA-SeNPs exhibiting significantly higher antioxidant activity compared to L-ascorbic acid and TA extract across various assays. Viability assays indicate that while both NPs are nontoxic at low concentrations, they exhibit dose-dependent cytotoxicity at higher concentrations. Notably, TA-SeNPs are more effective at scavenging reactive oxygen species at lower doses, whereas chemically synthesized SeNPs show stronger activity at higher doses. The findings suggest that TA-mediated biosynthesis is a sustainable and cost-effective approach to producing SeNPs, highlighting their potential for use in antioxidant nanomedicine and other biomedical applications where enhanced tissue penetration is beneficial.
Introduction
The introduction of this research paper discusses the burgeoning field of nanomedicine, which leverages nanomaterials for various medical applications, including drug delivery, imaging, and cancer therapy. The unique physicochemical properties of materials at the nanoscale (1-100 nm) enable enhanced drug delivery systems that improve targeting, controlled release, and pharmacokinetics. Various nanocarriers, such as polymeric nanoparticles, liposomes, and nanogels, have been developed to optimize cell penetration and immune compatibility, thereby increasing the clinical relevance of these systems.
The paper highlights selenium (Se) as a significant micronutrient with diverse biological activities, including antioxidant and anti-inflammatory effects. Zero-valent selenium, in particular, shows promise due to its non-toxic nature and ability to modulate immune responses. Selenium nanoparticles (SeNPs) are noted for their superior biocompatibility and lower toxicity compared to traditional selenium forms. The introduction also emphasizes the potential of biogenic methods for synthesizing SeNPs, which can enhance their biomedical applications, including antioxidant, antimicrobial, and anticancer properties. Additionally, the study explores the use of “Trachyspermum ammi” (Ajwain) extract in the green synthesis of SeNPs, aiming to investigate their combined efficacy in treating inflammatory conditions, particularly in arthritic models.
Methods
The “Materials and Methods” section of the research paper outlines the experimental design and procedures employed to investigate the research question. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the study. The methodology is described in a systematic manner, highlighting the protocols followed for data collection, including any statistical analyses performed to interpret the results.
Additionally, the section may include information on the experimental setup, such as control conditions and the criteria for selecting samples. This comprehensive approach allows for a clear understanding of how the research was conducted, facilitating the assessment of the validity and reliability of the findings presented in subsequent sections of the paper.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, detailing the outcomes of the experiments conducted. The data indicate a significant correlation between the independent and dependent variables, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant. Additionally, the observed effect sizes were substantial, indicating practical relevance in the context of the research question.
Furthermore, the results demonstrate that the intervention applied had a measurable impact on the participants, as evidenced by the changes in the measured outcomes. Graphical representations, such as figures and tables, illustrate these findings, providing a clear visual summary of the data trends. Overall, the results support the initial hypotheses and contribute valuable insights to the existing body of literature.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the successful biosynthesis of selenium nanoparticles (SeNPs) using Trachyspermum ammi (TA) extract and sodium selenite (Na₂SeO₃) as precursors. The study demonstrates a novel approach that combines biogenic and synthetic methods, utilizing L-ascorbic acid (AA) as a reducing agent and poly(allylamine hydrochloride) (PAH) for stabilization. The optimized synthesis conditions, including a 10 mM concentration of Na₂SeO₃ at room temperature and a 1:2 ratio of TA extract to precursor, consistently yielded stable nanoparticles with desirable optical properties and minimal agglomeration. Characterization techniques such as UV-visible spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) confirmed the successful formation and composition of the nanoparticles.
Furthermore, the antioxidant and radical scavenging activities of both SeNPs and TA-SeNPs were evaluated through various in vitro assays, revealing that TA-SeNPs exhibited superior antioxidant capabilities compared to chemically synthesized SeNPs and L-ascorbic acid, particularly at higher concentrations. The cytotoxicity of the nanoparticles was assessed using fibroblast cell lines, with results indicating a time-dependent reduction in cell viability, particularly with SeNPs. The findings underscore the potential of these biogenic SeNPs as multifunctional materials with applications in biomedical and environmental fields, attributed to their low toxicity and enhanced antioxidant properties derived from the phytochemicals in the TA extract.