Abstract

With the advancement of nanobiotechnology, eco-friendly approaches of plant-mediated silver nanomaterial (AgNP) biosynthesis have become more attractive for biomedical applications. W niniejszej pracy opisano biosyntezę AgNPs z wykorzystaniem ekstraktu z kalusa Chlorophytum borivilianum L. (Safed musli) jako nowego źródła czynnika redukującego. Roztwór AgNO3 poddany działaniu metanolowego ekstraktu z kalusa wykazywał zmianę barwy z żółtej na brązową w wyniku reakcji bioredukcji. Następnie scharakteryzowano AgNPs za pomocą spektrofotometrii UV-visible, dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), mikroskopii sił atomowych (AFM) i spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR). Widmo UV-vis ujawniło właściwości rezonansu plazmonów powierzchniowych AgNPs przy około 450 nm. Wzór XRD z typowymi pikami wskazuje na twarzo-centryczną sześcienną naturę srebra. Analiza AFM potwierdziła istnienie sferycznych i dobrze rozproszonych AgNPs o średnim rozmiarze 52.0 nm. Ponadto, analiza FTIR potwierdziła udział różnych fitoskładników ekstraktu z kalusa w procesie bioredukcji do postaci nanocząstek. AgNPs były bardziej skuteczne w hamowaniu badanych mikroorganizmów chorobotwórczych, a mianowicie Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, Escherichia coli opornej na metycylinę, Staphylococcus aureus i Candida albicans w porównaniu z ekstraktem z kalusa. Test z użyciem bromku 3-(4,5-dimetylotiazol-2-ylo)-2,5-difenylotetrazoliowego (MTT) potwierdził cytotoksyczne właściwości AgNPs wobec linii komórkowej gruczolakoraka jelita grubego (HT-29) w sposób zależny od dawki. Przy wyższych stężeniach 500 μg/mL AgNPs zaobserwowano, że żywotność komórek wynosiła tylko 7% po 24 godzinach, a wartość IC50 wynosiła 254 μg/mL. Dlatego też, te AgNPs wyraźnie potwierdzają wieloraki potencjał do wykorzystania w różnych zastosowaniach biomedycznych w najbliższej przyszłości.

1. Wprowadzenie

Jako wschodząca dziedzina nauki we współczesnym świecie, nanotechnologia w znacznym stopniu przysłużyła się człowiekowi. Nanotechnologia ma na celu produkcję i wykorzystanie materiałów nanometrycznych o rozmiarach od 1 do 100 nm. Unikalne cechy materiałów nanometrycznych sprawiają, że są one bardziej atrakcyjne do zastosowania w różnych dziedzinach, zwłaszcza do dostarczania cząsteczek leków, analizy obrazu, jako biomarkery, biodetekcji makromolekuł lub patogenów itp. Kilka rodzajów metali jest wykorzystywanych do syntezy nanomateriałów do konkretnych zastosowań biomedycznych. Należą do nich srebro (Ag), złoto (Au), dwutlenek tytanu (TiO2), tlenek cynku (ZnO), tlenek miedzi (CuO), tlenek magnezu (MgO), tlenek wapnia (CaO) i krzemionka (Si). Te nanostruktury wykazują unikalne właściwości fizykochemiczne i biologiczne, w tym wytrzymałość, plastyczność, trwałość i funkcje. Dzięki temu znajdują one szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, w tym w elektronice, biomedycynie i bioinżynierii. Ponieważ srebro posiada aktywność przeciwdrobnoustrojową, jest ono szeroko stosowane w przygotowywaniu różnych środków przeciwdrobnoustrojowych przez ostatnie kilka lat. Obecnie srebro jest używane do syntezy nanocząstek srebra (AgNPs) do różnych zastosowań w medycynie, żywności, ochronie zdrowia, itp. Wynika to z faktu, że AgNPs z większym stosunkiem powierzchni do objętości posiadają unikalne właściwości biologiczne, elektryczne, termiczne i optyczne .

Istnieje kilka podejść do syntezy AgNPs, w tym metody chemiczne, fizyczne i biologiczne . Jednak preferowana metoda jest przy użyciu drogi biologicznej, która obejmuje związki roślinne lub ekstrakty roślinne, mikroby lub ich produkty. Wynika to głównie z bezpieczeństwa, opłacalności i aspektów przyjaznych dla środowiska. Z drugiej strony, metody chemiczne i fizyczne wymagają użycia toksycznych substancji chemicznych, dużej ilości energii, wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury. AgNPs były sukcesywnie produkowane przy użyciu różnych ekstraktów roślinnych, takich jak Leptadenia reticulata , Cassia didymobotrya , Andrographis paniculata , Prunus japonica , Talinum triangulare , Euphorbia antiquorum , Thymbra spicata , i Cleome viscosa . Ostatnio, AgNPs są syntetyzowane z kalusa roślinnego jako nowego źródła. Na przykład, callus indukowany z Catharanthus roseus, Sesuvium portulacastrum, Taxus yunnanensis, Centella asiatica, Cucurbita maxima, itp. są używane do biosyntezy AgNPs. Korzystnie, kultury kalusa łagodzą problemy związane z niedoborem dzikich źródeł roślin. Ponadto, ekstrakty kalusa są bardziej wydajne w produkcji bardziej wyraźnych i rozproszonych AgNPs w porównaniu do tych biosyntetyzowanych przy użyciu ekstraktów z liści o wyższej bioaktywności.

Chlorophytum borivilianum L. (Safed musli) jest cenioną rośliną leczniczą, posiadającą liczne składniki bioaktywne, takie jak fenole, saponiny, flawonoidy, alkaloidy, garbniki, steroidy, triterpenoidy i witaminy. Roślina ta jest skuteczna w leczeniu przewlekłej leukorrhoea, cukrzycy, artretyzmu, wysokiego ciśnienia krwi i opóźnionej menopauzy. Aby przezwyciężyć problemy związane z uprawą Safed musli w warunkach polowych, zastosowano metody hodowli tkanek roślinnych w celu uzyskania związków bioaktywnych. Kultura kalusa Safed musli jako wiarygodne źródło roślinnych metabolitów wtórnych została udowodniona wcześniej przez Charl et al. Ponadto, wykazali oni również aktywność przeciwbakteryjną i przeciwutleniającą ekstraktu z kalusa Safed musli. Jednakże, jak dotąd nie ma doniesień na temat biosyntezy AgNP przy użyciu rośliny Safed musli lub jej kalusa. W związku z tym, obecne badania przedstawiają biologiczną metodę syntezy AgNPs przy użyciu ekstraktów z kalusa Safed musli w celu oceny ich właściwości biologicznych.

2. Materiały i Metody

2.1. Preparation of Callus Extracts of Safed Musli

Aby zainicjować kultury kalusowe Safed musli, zastosowano metodę wyjaśnioną przez Nakasha i in. Krótko mówiąc, pąki pędowe Safed musli zostały zaszczepione na stałej pożywce Murashige i Skoog zawierającej 5 mg/L kwasu 2,4-dichlorofenoksyoctowego i hodowano je przez 4 tygodnie, a następnie zebrano. W celu przygotowania ekstraktu z kalusa, 20 g świeżej masy kalusa zmielono wraz z 100 mL metanolu i gotowano przez około 5 min. Przy użyciu bibuły filtracyjnej Whatman nr 1 ekstrakt przefiltrowano i przechowywano w temperaturze 4°C. Ekstrakt był używany do przygotowania AgNP w ciągu 1 tygodnia.

2.2. Biosynteza AgNPs

Około 10 mL ekstraktów z kalusa podważano 90 mL 1 mM roztworu AgNO3 (azotanu srebra) znajdującego się w kolbie Erlenmeyera (250 mL). Mieszaninę reakcyjną przechowywano w temperaturze pokojowej na wytrząsarce (150 rpm) bez dostępu światła. Zmiana koloru była rejestrowana okresowo do 5 godzin, a AgNPs były przechowywane w temperaturze pokojowej przez 3 miesiące w celu sprawdzenia stabilności. Mieszaninę reakcyjną odwirowano przy 20 000 rpm przez 15 min, aby skoncentrować biogennie zsyntetyzowane AgNPs do dalszej charakterystyki.

2.3. Charakteryzacja AgNPs

2.3.1. Analiza spektralna UV-Visible Spectral Analysis

Zmiana w tworzeniu się koloru w mieszaninie reakcyjnej była monitorowana wizualnie. Około 2 mL roztworu pobierano okresowo po 1, 3 i 5 godzinach inkubacji, a redukcję jonów srebra mierzono w spektrum UV 300-600 nm przy użyciu spektrofotometru (ELICO, Indie).

2.3.2. Analiza dyfrakcji rentgenowskiej (XRD)

Na szkiełku szklanym dodano i pokryto pojedynczą kroplę roztworu AgNP. Następnie poddano ją analizie w celu zarejestrowania krystalicznej natury biosyntetyzowanych nanocząstek za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego (XRD), model XRD-6000, Shimadzu, Japonia, przy napięciu 40 kV i 30 mA z promieniowaniem Cu ka przy 2θ angel.

2.3.3. Mikroskopia sił atomowych (AFM)

Używając AFM (A.P.E. Research A100, Włochy), scharakteryzowano AgNPs w celu zaobserwowania ich cech morfologicznych. Na początku roztwór zawierający AgNPs sonikowano w temperaturze pokojowej przez 15 min za pomocą ultradźwiękowca. Później, roztwór AgNP był suszony do utworzenia cienkiej warstwy na szkiełku szklanym na bazie miki, a ta była używana do obserwacji pod AFM.

2.3.4. Analiza spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR)

AnalizęFTIR biogennie zsyntetyzowanych AgNPs przeprowadzono przy użyciu spektroskopu Perkin Elmer FTIR z wykorzystaniem peletu KBr, używając przyrządu FTIR Shimazdu IR Prestige-21 z trybem odbicia rozproszonego (DRS-8000). Wszystkie pomiary przeprowadzono w zakresie 400-4000 cm-1.

2.4. Ocena aktywności przeciwbakteryjnej

Biosyntetyzowane AgNPs oceniano pod kątem aktywności przeciwdrobnoustrojowej metodą dyfuzyjno-krążkową wobec powszechnie występujących u ludzi chorobotwórczych szczepów bakterii Gram-dodatnich, Bacillus subtilis B29 (ATCC 29737), metycylinooporny Staphylococcus aureus (MRSA) (ATCC700698) (Gram-dodatnie), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442) i Escherichia coli E266 (Gram-ujemne) oraz jeden gatunek grzyba, Candida albicans 90028. Wszystkie szczepy bakteryjne pochodziły z Laboratory of Molecular Biomedicine, Institute of Bioscience, UPM, Serdang, Malezja. Wszystkie szczepy bakteryjne hodowano na podłożu Mueller-Hinton Agar (MHA), natomiast C. albicans 90028 na podłożu PDA (potato dextrose agar). Do oceny aktywności przeciwbakteryjnej zastosowano metodę dyfuzyjno-krążkową z niewielkimi modyfikacjami. W skrócie, czyste kultury każdego mikroorganizmu były równomiernie wymazane na oddzielnych płytkach Petriego przy użyciu sterylnych wacików. Na podłoże hodowlane nakładano sterylne krążki (o średnicy 6 mm) pokryte różnymi stężeniami (100, 200, i 300 μg/mL) AgNPs i metanolowego ekstraktu z liści. Dimetylosulfotlenek (DMSO) (10 μg/μL) i gentamycyna (10 μg/dysk) były używane jako kontrola negatywna i pozytywna, odpowiednio, wobec wszystkich badanych mikroorganizmów. Każde leczenie powtórzono 5 razy, a doświadczenie powtórzono dwukrotnie. Wszystkie płytki inkubowano w temperaturze 37°C przez 24 godziny, a pojawienie się strefy zahamowania (mm) rejestrowano za pomocą linijki.

2.5. Ocena cytotoksyczności wobec linii komórkowej raka okrężnicy HT-29

Oceniłyśmy efekt cytotoksyczny mikogennych AgNPs na linii komórkowej raka okrężnicy HT-29, jak podano wcześniej. W skrócie, komórki hodowano na pożywce Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM) zawartej z penicyliną (100 U/mL), streptomycyną (100 g/mL), L-glutaminą (2 mM) i płodową surowicą bydlęcą (10%). Około 5 × 104 komórki były używane do inokulacji w studzienkach płytek 96-dołkowych. Inkubator CO2 dostosowany do temperatury 37°C służył do inkubacji komórek przez 48 godzin. W celu zbadania cytotoksyczności, komórki poddano działaniu biosyntetyzowanych AgNPs (10, 20, 40, 80, 120 i 160 μg/mL) i inkubowano przez 48 godzin w celu oceny przeżywalności komórek za pomocą testu z bromkiem 3-(4,5-dimetylotiazol-2-ylo)-2,5-difenylotetrazoliowym (MTT). Po pierwsze, przygotowano świeży roztwór MTT (5 mg/mL) i około 10 mL tego roztworu dozowano do każdej studzienki. Następnie utrzymywano go w tych samych warunkach do 4 godzin inkubacji. Przy użyciu wielokomorowego czytnika płytek ELISA udokumentowano absorbancję przy długości fali 570 nm. Uzyskana absorbancja została przekształcona w procentową wartość żywotności komórek przy użyciu poniższego wzoru:

2.6. Analiza statystyczna

Wszystkie eksperymenty zostały powtórzone trzykrotnie i powtórzone trzykrotnie. Dane uzyskane z każdego eksperymentu przedstawiono jako odchylenie (SD).

3. Wyniki i Dyskusja

3.1. Formowanie kalusa i synteza AgNPs

Synteza AgNPs na drodze biologicznej zyskała większe znaczenie w ostatnich czasach ze względu na fakt, że metoda biologiczna daje stabilne i jednorodne AgNPs o doskonałym znaczeniu farmakologicznym. Obecne badania dotyczyły wykorzystania ekstraktu z kalusa Safed musli jako substratu do syntezy AgNPs w temperaturze pokojowej. W tym badaniu, żółto zabarwione, kruche kalusy uformowane po 2 miesiącach zostały zebrane (Rysunek 1).

Rysunek 1

Pokazujący formowanie kalusa na pożywce MS uzupełnionej 2,4-D (5 mg/L) po 2 miesiącach.

Widocznie, kalli Safed musli na tym etapie są uważane za dojrzałe i dobrze rozwinięte do wydzielania roślinnych metabolitów wtórnych. Dlatego też, kalli zebrane po 2 miesiącach zostały wykorzystane w procesie syntezy AgNPs. Ogólnie rzecz biorąc, produkcja i właściwości nanocząstek różnią się w zależności od związków bioaktywnych występujących w ekstraktach rozpuszczalnikowych danego gatunku roślin. Kiedy roztwór AgNO3 został poddany działaniu metanolowego ekstraktu z kalusa Safed musli, nastąpiła zmiana koloru z żółtego na jasnobrązowy w wyniku reakcji bioredukcji (Rysunek 2). To wyraźnie sugeruje biosyntezę AgNPs, która jest skorelowana z wzbudzeniem rezonansowych drgań plazmonów powierzchniowych w AgNPs. Zmiana koloru była natychmiast obserwowana w ciągu godziny, a intensywność koloru wzrastała wraz z czasem inkubacji do 5 godzin. Jednak powyżej 5 godzin inkubacji nie zaobserwowano żadnej zauważalnej zmiany koloru. Intensywność barwy wzrastała stopniowo wraz z wydłużaniem czasu inkubacji i pozostawała najwyższa po 5 godzinach inkubacji. Do tej pory nie poznano dokładnych mechanizmów biosyntezy AgNPs z ekstraktów roślinnych. Proponuje się jednak kilka możliwych mechanizmów, które mogą być zaangażowane w biosyntezę. Zgodnie z tym, enzymy komórkowe wraz z występowaniem różnych klas fitozwiązków, takich jak fenole, flawonoidy, fitosterole, terpenoidy, kwasy organiczne, alkaloidy i alkohole, występujące w ekstraktach roślinnych mogą skutecznie redukować tworzenie AgNPs z jonów srebra. Wcześniej badacze donosili, że czas inkubacji dla zakończenia bioredukcji jonów srebra do postaci AgNPs różni się w zależności od gatunku rośliny ze względu na różnice w występowaniu fitokonstytutów w ekstraktach roślinnych.

Rysunek 2

Żółty kolor ekstraktu z kalusa Safed musli (A); przezroczysty kolor roztworu AgNO3 (B) i brązowy kolor mieszaniny reakcyjnej po 48 godzinach ekspozycji na AgNO3 wskazujący na tworzenie się AgNPs (C).

3.2. Charakteryzacja AgNPs

3.2.1. Analiza spektroskopii UV

Wykorzystanie spektroskopii UV, XRD, AFM i FTIR dostarczyło informacji związanych z rozmiarem, kształtem, dyspersją i powierzchnią kalusowych AgNPs. Widmo UV wykazało obecność ostrego piku absorbancji przy około 450 nm, co sugeruje występowanie AgNPs (Rysunek 3). Zgodnie z wcześniejszymi doniesieniami, pasmo absorpcji w zakresie UV pomiędzy 425 a 460 nm wskazuje na powierzchniowy rezonans plazmonowy (SPR) AgNPs. Ten pik SPR wraz z czynnikami bioredukcyjnymi ekstraktu z kalusa może być zaangażowany w kapping w celu utworzenia i stabilizacji AgNPs. Obecność szerokiego piku może być skorelowana z polidyspersyjną naturą AgNPs o kulistym kształcie .

Rysunek 3

Spektroskopia absorpcji w świetle widzialnym UV pokazująca charakterystyczny pik SPR dla AgNPs.

3.2.2. Analiza XRD

Obserwacja pików dyfrakcyjnych w analizie XRD dostarcza szczegółów na temat krystaliczności i składu chemicznego biosyntezowanych AgNPs. Wynik analizy XRD AgNPs zsyntetyzowanych przy użyciu ekstraktu z kalusa Safed musli przedstawiono na Rysunku 4. Zarejestrowano intensywności dyfrakcji w zakresie od 20° do 70°. Obserwowane piki przy 2θ wynoszące 38.34°, 44.54° i 64.6° odpowiadają odpowiednio płaszczyznom (111), (200) i (220) w strukturze sześciennej srebra. Wyniki te są podobne do zapisu Joint Committee on Powder Diffraction Standards (JCPDS nr 04-0783). Podobnie, inne pomniejsze zaobserwowane piki mogą być skorelowane z krystalicznymi związkami organicznymi, które są zaadsorbowane na powierzchni AgNP. Podobne wzory dyfrakcyjne zaobserwowano również we wcześniejszych badaniach dotyczących AgNPs syntetyzowanych ze źródeł roślinnych .

Rysunek 4

XRD pattern of biosynthesized AgNPs using callus extract of Safed musli.

3.2.3. Analiza AFM

Analizę AFM przeprowadzono w celu rejestracji cech topologicznych biosyntetyzowanych AgNPs z ekstraktu z kalusa Safed musli. Wynik ewidentnie ujawnił istnienie sferycznie ukształtowanych AgNPs, które są równomiernie rozproszone (Rysunek 5). Wielkość AgNPs mieściła się w zakresie od 35,1 do 168,0 nm, przy średniej wielkości 52,0 nm. Stwierdzono, że biosyntetyzowane AgNPs mają chropowatość 7,9 nm i root mean square roughness 14,6 nm (rys. 5(a) i 5(b)). Obserwacje te potwierdzają wcześniejsze doniesienia o nanoregime i kulistym kształcie AgNPs biosyntetyzowanych z różnych gatunków roślin, w tym Leptadenia reticulata, Murraya koenigii, Centella asiatica, Cleome viscosa i Coptidis rhizoma.

(a)

(b)

(a)
(b)

Rysunek 5

AFM images of AgNPs biosynthesized by callus extract of Safed musli.

3.2.4. Analiza FTIR

Prawdopodobne interakcje biosyntetyzowanych AgNPs i różnych fitozwiązków występujących w ekstrakcie z kalusa Safed musli zostały określone za pomocą analizy FTIR. Te fitoskładniki są uznawane za czynniki redukujące i stabilizujące podczas biosyntezy AgNP. Rysunek 6 przedstawia dane spektralne FTIR biosyntetyzowanych AgNPs z 14 wyraźnymi pikami w zakresie 4000-500 cm-1. Szeroki pik przy 3437,86 cm-1 odpowiada drganiom rozciągającym grup -O-H i -N-H. Podobnie, pik przy 2920,59 cm-1 jest wynikiem działania grup -C-H. Pasma przy 1623,72 cm-1 i 1376 cm-1 mogą być spowodowane, odpowiednio, drganiami rozciągającymi grup C=C oraz obecnością C-N-podobnych grup aminowych lub C-O-podobnych grup fenolowych. Liczba falowa 1382,41 może być przypisana do grupy -CH2. Pik przy 1019,38 jest spowodowany rozciąganiem grup C=O. Trzy słabe pasma przy 828,4, 671,13 i 615,95 cm-1 odpowiadają drganiom zginającym grup -O-H i C-H. Podobne obserwacje zostały poczynione przez wcześniejszych badaczy na innych AgNPs pochodzenia roślinnego. Ponadto, te piki absorpcyjne mogą być związane z licznymi związkami fitochemicznymi obecnymi w ekstrakcie z kalusa Safed musli. Na poparcie tego, poprzednie badania przeprowadzone przez Charl et al. potwierdziły występowanie różnych fitoskładników przy użyciu analizy chromatografii gazowej ze spektrometrią mas. Ogólnie rzecz biorąc, dane FTIR wskazują na wielofunkcyjność ekstraktu z kalusa Safed musli w procesie bioredukcji, jak również do stabilizacji AgNPs.

Rysunek 6

Dane spektralneFTIR AgNPs wytworzonych przez ekstrakt z kalusa Safed musli.

3.3. Ocena aktywności przeciwbakteryjnej

AgNPs wykazują szerokie spektrum działania przeciwdrobnoustrojowego i w związku z tym są szeroko stosowane w aplikacjach klinicznych. Niemniej jednak, ich wykorzystanie jako środków przeciwdrobnoustrojowych będzie skuteczne i może być stosowane tylko po rozwiązaniu problemów związanych z ich niekorzystnymi skutkami ubocznymi. Dlatego też ocenialiśmy aktywność przeciwdrobnoustrojową biosyntetyzowanych AgNPs z ekstraktu z kalusa Safed musli wobec ludzkich patogenów. Zaobserwowano, że AgNPs efektywnie hamowały wszystkie badane szczepy bakterii w sposób zależny od dawki (Tabela 1). Co ciekawe, AgNPs wykazywały wyższą strefę zahamowania w porównaniu z ekstraktem z kalusa. Największą inhibicję AgNPs zaobserwowano wobec C. albicans ( mm), a następnie B. subtilis ( mm) i E. coli ( mm) w stężeniu 300 μg/mL. Jednakże wszystkie mikroorganizmy były hamowane przez AgNPs w stężeniu 300 μg/mL. Maksymalną aktywność inhibicyjną zaobserwowano wobec B. subtilis (), a następnie C. albicans () i E. coli () przy stężeniu 300 mg/mL AgNPs. Wcześniej badacze zasugerowali kilka możliwych mechanizmów działania przeciwdrobnoustrojowego przez roślinne AgNPs. Zgodnie z tym, AgNPs denaturują ścianę komórkową mikroorganizmów, destabilizują błonę zewnętrzną, blokują oddychanie komórkowe, hamują biosyntezę i zaburzają siłę napędową protonów. Również wyższy stosunek powierzchni do objętości AgNPs jest odpowiedzialny za aktywność przeciwdrobnoustrojową. Wyniki obecnych badań wyraźnie wskazują, że AgNPs syntetyzowane z ekstraktu z kalusa Safed musli mogą być stosowane jako środki przeciwbakteryjne w leczeniu wielu chorób człowieka.

. . . Stężenie (μg/mL) Strefa zahamowania (mm) Bacillus subtilis Staphylococcus aureus Pseudomonas aeruginosa Escherichia coli Candida albicans B29 (MRSA) ATCC 15442 E266 90028 Ekstrakt z kallusa 100 200 AgNPs 100 200 300

Doświadczenie obejmowało DMSO (20 μL) jako kontrolę negatywną, podczas gdy streptomycyna (100 mg/mL) dla bakterii i nystatyna (100 mg/mL) dla drożdży służyły jako kontrola pozytywna. Każda wartość reprezentuje odchylenie (SD) z 3 powtórzeń na leczenie w 3 powtórzonych eksperymentach. Uwaga: “-” oznacza brak zaobserwowanej aktywności, natomiast “MR” oznacza oporność na metycylinę.

Tabela 1

Antybakteryjna aktywność ekstraktu z kalusa Safed musli i jego biosyntetyzowanych AgNPs przeciwko ludzkim patogenom.

3.4. AgNPs against Cancer Cells

Dodatkowo, aktywność AgNPs wobec nowotworowej linii komórkowej HT-29 przeprowadzono przy użyciu testu MTT. Wyniki badań przedstawiono na rysunku 7. Procent żywotności komórek zmniejszał się wraz ze wzrostem stężenia AgNPs od 0 do 500 μg/mL. Wyraźnie sugeruje to, że AgNPs wykazują zależną od dawki aktywność hamującą komórki. Ponadto, wydłużenie czasu ekspozycji z 24 do 48 godzin zmniejszyło procentową żywotność komórek. Po 24 godzinach, w warunkach kontrolnych, żywotność komórek wynosiła 100%, podczas gdy przy 500 μg/mL AgNPs przeżyło tylko 7% komórek, a po 72 godzinach inkubacji spadła do 2%. Świadczy to o wysokiej toksyczności AgNPs. Chociaż biosyntetyzowane AgNPs wykazują mniejszą toksyczność przy niższej dawce, to przy wyższych dawkach wywołują bardzo wysoki efekt śmiertelny. Podobnie, wcześniejsi badacze udokumentowali potencjalne działanie hamujące komórki roślinnych AgNPs w sposób zależny od dawki. Wartość IC50 AgNPs została obliczona na 254, 216 i 174 μg/mL odpowiednio po 24 godzinach, 48 godzinach i 72 godzinach leczenia.

Rysunek 7

Wyniki cytotoksyczności biosyntetyzowanych AgNPs przy użyciu ekstraktów z kalusa Safed musli.

W poprzednim raporcie stwierdzono, że ekstrakt z kalusa Safed musli posiada różne klasy fitochemikaliów. Tak więc, reaktywne grupy funkcyjne fitozwiązków, takie jak grupy hydroksylowe, karboksylowe i aminowe, łączą się z jonami srebra, wykazując wyższą cytotoksyczność. Podobnie, udowodniono, że jony srebra wraz z reaktywnymi grupami funkcyjnymi energicznie oddziałują z architekturą komórkową, powodując jej uszkodzenie .

W dodatku, jony srebra posiadają silne powinowactwo do grup sulfhydrylowych niezbędnych enzymów i zasad zawierających fosfor. Stąd AgNPs skutecznie oddziałują z kwasami nukleinowymi i powodują uszkodzenia DNA poprzez zakłócanie mitochondrialnego łańcucha oddechowego, zachęcanie do tworzenia reaktywnych form tlenu, hamowanie replikacji DNA i podziału komórek, promowanie apoptozy itp. Co więcej, inne cechy AgNPs, takie jak charakter nanoregime, sferyczny kształt i powierzchnia cząstek, również przyczyniają się do właściwości przeciwnowotworowych. Podobnie, doniesiono, że nanomateriały przygotowane przy użyciu różnych materiałów sypkich wykazują aktywność przeciwnowotworową wobec komórek raka jelita grubego. W szczególności, aktywność przeciwnowotworową przypisano głównie składowi chemicznemu ekstraktów roślinnych i właściwościom nanocząstek, w tym rozmiarowi i cechom morfologicznym AgNPs .

4. Wnioski

W podsumowaniu, niniejsze badanie opisuje wydajne, opłacalne i przyjazne dla środowiska podejście do biosyntezy AgNPs przy użyciu ekstraktu z kalusa Safed musli. Biofabrykowane AgNPs posiadają sferyczny kształt z wielkością cząstek w zakresie od 35.1 do 168.0 nm. Wzór XRD wykazał, że AgNPs występują w postaci nanokryształów, natomiast obserwacje AFM potwierdziły kulisty kształt AgNPs. Widmo FTIR ujawniło występowanie fitochemikaliów w ekstraktach z kalusa, które są przypisywane do biosyntezy i stabilizacji AgNPs. Ponadto, wykazanie aktywności przeciwdrobnoustrojowej i przeciwnowotworowej przez biosyntetyzowane AgNPs sugeruje, że mogą one być wykorzystane w produkcji nanodruków do zastosowań terapeutycznych, takich jak środki przeciwdrobnoustrojowe oraz w leczeniu raka jelita grubego. W sumie, wyniki te jasno potwierdzają wieloraki potencjał tych fitofabrykowanych AgNPs.

Dostępność danych

Dane użyte do poparcia wyników tego badania są zawarte w artykule.

Konflikt interesów

Autorzy deklarują, że nie ma konfliktu interesów w związku z publikacją tej pracy.

Konflikt interesów

Autorzy deklarują, że nie ma konfliktu interesów w związku z publikacją tej pracy.