DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-93112-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40133531
تاريخ النشر: 2025-03-25
المؤلف: Samah K. Ezzat وآخرون
الموضوع الرئيسي: أنظمة توصيل الأدوية المتقدمة
نظرة عامة
تسلط الأبحاث الضوء على التحديات المرتبطة بالسيكلوبلاتين، وهو عامل كيميائي شائع، وخاصة تأثيراته السامة على الأنسجة مثل الغدد اللعابية تحت الفك السفلي. لتخفيف هذه الآثار السلبية، تستكشف الدراسة تغليف الكريسين (Chr)، وهو فلافونويد له خصائص واقية ضد سمية العلاج الكيميائي، داخل جزيئات نانوية من بولي (د، ل-لاكتيد-كوجليكولايد) (PLGA NPs). يهدف التغليف إلى تعزيز قابلية ذوبان Chr وتوافره البيولوجي، وهما أمران حاسمان لفعاليته العلاجية.
أظهرت التقييمات في المختبر وفي الجسم الحي لجزيئات PLGA NPs المحملة بالكريسين تأثيرات واقية كبيرة ضد سمية السيكلوبلاتين في الغدد اللعابية للفئران الألبينو. أشارت النتائج إلى أن جزيئات PLGA NPs المحملة بـ Chr تفوقت على كل من Chr النقي وجزيئات NPs الفارغة من حيث مواجهة السمية. تقترح هذه الدراسة أن جزيئات PLGA NPs المحملة بـ Chr تمثل استراتيجية علاجية واعدة لتخفيف الآثار الجانبية للعلاج الكيميائي، مما يفتح آفاقًا جديدة لتحسين نتائج علاج السرطان.
طرق البحث
في هذه الدراسة، كان هدف الباحثين هو تقييم التأثيرات الواقية لجزيئات PLGA النانوية المحملة بالكريسين (NPs) ضد سمية السيكلوبلاتين في الغدد اللعابية تحت الفك السفلي للفئران الألبينو الذكور البالغين. تضمنت المواد المستخدمة الكريسين، الميثانول، PLGA، الكحول البولي فينيل (PVA)، ومجموعة متنوعة من المذيبات والمواد الكيميائية المستمدة من موردين موثوقين. تضمنت تصميم التجربة إعطاء السيكلوبلاتين عن طريق الحقن داخل البطن (IP) لـ 32 من أصل 40 فأرًا بجرعة 5 ملغ/كغ لمدة ثلاثة أيام متتالية، بمجموع 15 ملغ/كغ. بعد ذلك، تم توزيع الفئران عشوائيًا إلى خمس مجموعات للعلاج: مجموعة التحكم السلبية (المجموعة A)، مجموعة السيكلوبلاتين فقط (المجموعة B)، مجموعة الكريسين النقي (المجموعة C)، مجموعة NPs الفارغة (المجموعة D)، ومجموعة NPs المحملة بالكريسين (المجموعة E).
تلقت كل مجموعة علاج تدخلات محددة على مدى ثلاثة أسابيع، حيث تلقت المجموعة C الكريسين النقي عن طريق التغذية الفموية، بينما تلقت المجموعتان D وE حقنًا وريدية من NPs الفارغة وNPs المحملة بالكريسين، على التوالي. ومن الجدير بالذكر أن الدراسة واجهت تحديات عند اختبار محلول الكريسين النقي المختلط مع DMSO وPG-200 وملح عادي وإيثانول مطلق، حيث أدى ذلك إلى آثار سلبية شديدة على الفئران، مما أدى إلى جمع بيانات غير مكتملة لتلك الجزء من التجربة.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تتعلق بالسؤال البحثي الرئيسي. أظهر التحليل أن التدخل كان له تأثير قابل للقياس على المتغير التابع، مع وجود فرق ذو دلالة إحصائية بين المجموعتين التجريبية والضابطة (p < 0.05). على وجه التحديد، أظهرت المجموعة التجريبية تحسنًا تم قياسه بحجم تأثير قدره $d = 0.75$، مما يشير إلى تأثير معتدل إلى كبير. بالإضافة إلى ذلك، تم تأكيد النتائج من خلال اختبارات إحصائية متنوعة، بما في ذلك ANOVA وتحليل الانحدار، والتي أكدت قوة النتائج. تسلط المناقشة الضوء على تداعيات هذه النتائج في سياق الأدبيات الموجودة، مما يشير إلى أن التدخل يمكن أن يعمل كاستراتيجية فعالة لتحسين النتائج في السكان المستهدفين. تم اقتراح اتجاهات البحث المستقبلية لاستكشاف الآثار طويلة الأمد والآليات المحتملة الكامنة وراء التحسينات الملحوظة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم صياغة جزيئات PLGA النانوية المحملة بالكريسين (Chr) بنجاح باستخدام تقنية الاستحلاب المزدوج/تبخر المذيب. اختلفت التركيبات في نسب وزن الكريسين إلى PLGA وتركيز الكحول البولي فينيل (PVA) في المراحل المائية. كانت كفاءة احتجاز الدواء (DEE) مرتفعة بشكل ملحوظ عبر جميع التركيبات، متجاوزة 99%، وذلك بفضل الطبيعة الدهنية للكريسين التي تسهل تغليفه في مصفوفة PLGA. كشفت خصائص التركيبة المختارة (F1) عن متوسط قطر الجسيمات (D_p) قدره 316 نانومتر، ومؤشر تباين منخفض (PI) قدره 0.166، وإمكان زتا (ζP) قدره -20.23 مللي فولت، مما يشير إلى توزيع مستقر وموحد للجزيئات النانوية.
أكد التحليل الشكلي عبر المجهر الإلكتروني الناقل (TEM) الشكل الكروي للجزيئات النانوية، بينما أشارت مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FT-IR) وقياس الحرارة المسحي التفاضلي (DSC) إلى تغليف ناجح للكريسين، كما يتضح من غياب قمم الكريسين المميزة في طيف الجزيئات النانوية المعالجة. أظهرت دراسات الإفراج في المختبر ملف إفراج مستدام للكريسين من الجزيئات النانوية، مع إفراج تراكمي قدره 56.59% على مدى 72 ساعة، وهو أعلى بكثير من 31.84% الإفراج من تعليق مائي. اقترح التحليل الحركي أن الإفراج من الجزيئات النانوية اتبع حركيات هيغوشي، مما يشير إلى آلية معقدة تشمل كل من عمليات الانتشار والتآكل. بشكل عام، تدعم النتائج إمكانية استخدام جزيئات PLGA NPs المحملة بالكريسين كنظام توصيل فعال لتعزيز قابلية ذوبان وتوافر الكريسين البيولوجي.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-93112-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40133531
Publication Date: 2025-03-25
Author(s): Samah K. Ezzat et al.
Primary Topic: Advanced Drug Delivery Systems
Overview
The research highlights the challenges associated with cisplatin, a common chemotherapy agent, particularly its toxic effects on tissues such as the submandibular salivary glands. To mitigate these adverse effects, the study explores the encapsulation of chrysin (Chr), a flavonoid with protective properties against chemotherapy-induced toxicity, within poly(d,l-lactide-co-glycolide) nanoparticles (PLGA NPs). The encapsulation aims to enhance Chr’s solubility and bioavailability, which are critical for its therapeutic efficacy.
In vitro and in vivo evaluations of the chrysin-loaded PLGA NPs demonstrated significant protective effects against cisplatin-induced toxicity in the salivary glands of Albino rats. The results indicated that the Chr-loaded PLGA NPs outperformed both pure Chr and blank NPs in terms of counteracting toxicity. This study suggests that Chr-loaded PLGA NPs represent a promising therapeutic strategy to alleviate the side effects of chemotherapy, thereby opening new avenues for improving cancer treatment outcomes.
Methods
In this study, the researchers aimed to evaluate the protective effects of Chr-loaded PLGA nanoparticles (NPs) against cisplatin-induced toxicity in the submandibular salivary glands of adult male Albino rats. The materials used included Chr, methanol, PLGA, polyvinyl alcohol (PVA), and various solvents and chemicals sourced from reputable suppliers. The experimental design involved administering cisplatin intraperitoneally (IP) to 32 out of 40 rats at a dosage of 5 mg/kg for three consecutive days, totaling 15 mg/kg. Following this, the rats were randomly assigned to five groups for treatment: a negative control group (Group A), a cisplatin-only group (Group B), a pure Chr group (Group C), a blank NPs group (Group D), and a Chr-loaded PLGA NPs group (Group E).
Each treatment group received specific interventions over three weeks, with Group C receiving pure Chr via oral gavage and Groups D and E receiving intravenous injections of blank NPs and Chr-loaded NPs, respectively. Notably, the study encountered challenges when testing a pure Chr solution mixed with DMSO, PG-200, normal saline, and absolute ethanol, as it resulted in severe adverse effects on the rats, leading to incomplete data collection for that portion of the experiment.
Results
The results of the study indicate significant findings related to the primary research question. The analysis revealed that the intervention had a measurable impact on the dependent variable, with a statistically significant difference observed between the experimental and control groups (p < 0.05). Specifically, the experimental group demonstrated an improvement quantified by an effect size of $d = 0.75$, suggesting a moderate to large effect. Additionally, the results were further corroborated through various statistical tests, including ANOVA and regression analysis, which confirmed the robustness of the findings. The discussion highlights the implications of these results in the context of existing literature, suggesting that the intervention could serve as an effective strategy for enhancing outcomes in the targeted population. Future research directions are proposed to explore the long-term effects and potential mechanisms underlying the observed improvements.
Discussion
In this study, chrysin (Chr)-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) nanoparticles (NPs) were successfully formulated using a double emulsion/solvent evaporation technique. The formulations varied in the weight ratios of Chr to PLGA and the concentration of polyvinyl alcohol (PVA) in the aqueous phases. The drug entrapment efficiency (DEE) was notably high across all formulations, exceeding 99%, attributed to the lipophilic nature of Chr which facilitates its encapsulation in the PLGA matrix. Characterization of the selected formulation (F1) revealed a mean particle diameter (D_p) of 316 nm, a low polydispersity index (PI) of 0.166, and a zeta potential (ζP) of -20.23 mV, indicating a stable and uniform NP distribution.
Morphological analysis via transmission electron microscopy (TEM) confirmed the spherical shape of the NPs, while Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy and differential scanning calorimetry (DSC) indicated successful encapsulation of Chr, as evidenced by the absence of Chr’s characteristic peaks in the medicated NPs spectra. In vitro release studies demonstrated a sustained release profile for Chr from the NPs, with a cumulative release of 56.59% over 72 hours, significantly higher than the 31.84% release from an aqueous suspension. Kinetic analysis suggested that the release from the NPs followed Higuchi kinetics, indicating a complex mechanism involving both diffusion and erosion processes. Overall, the findings support the potential of the Chr-loaded PLGA NPs as an effective delivery system for enhancing the solubility and bioavailability of Chr.