Блог

Jul 26, 2023

Токсикологическая оценка Phormidium sp. полученные наночастицы оксида меди для биомедицинских и экологических применений

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 6246 (2023) Цитировать эту статью 969 Доступов 2 Цитирования 1 Подробности об альтернативных метрических показателях Вызвано необходимостью биосинтезировать альтернативные биомедицинские агенты для

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6246 (2023) Цитировать эту статью

969 Доступов

2 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Ввиду необходимости биосинтеза альтернативных биомедицинских агентов для профилактики и лечения инфекций, наночастицы оксида меди (CuONP) стали многообещающим средством. Синтез CuONP с помощью цианобактерий представляет существенный интерес, поскольку предлагает экологически чистый, экономически эффективный и биосовместимый путь. В настоящем исследовании биосинтезированные CuONP были охарактеризованы и исследованы на предмет их токсичности. Морфологический анализ с использованием ПЭМ, СЭМ и АСМ показал размер сферических частиц 20,7 нм с содержанием меди 96%, что подтвердило чистоту CuONP. Биогенные CuONP со значением IC50 64,6 мкг/мл показали 90%-ное удаление свободных радикалов в анализе удаления супероксидных радикалов. CuONP продемонстрировали усиление противовоспалительной активности на 86% при денатурации белка со значением IC50 89,9 мкг/мл. Биогенные CuONP проявляли значительную токсичность в отношении бактериальных штаммов с самым низким значением МПК 62,5 мкг/мл для B. cereus и штамма грибов со значением МПК 125 мкг/мл для C. albicans. Кроме того, CuONP продемонстрировали высокую степень синергического взаимодействия при сочетании со стандартными лекарственными средствами. CuONP продемонстрировали значительную цитотоксичность в отношении немелкоклеточного рака легкого со значением IC50 100,8 мкг мл-1 для A549 и 88,3 мкг мл-1 для линии клеток H1299 с апоптотической активностью. Кроме того, биогенные CuONP были оценены на предмет их потенциала фотокаталитического разложения по отношению к красителю метиленовому синему и были способны удалить 94% красителя за 90 минут. Анализ удаления свободных радикалов показал, что деградация красителя, способствующая CuONP, в основном индуцируется гидроксидными радикалами. Биогенные CuONP представляют собой экологически чистый и экономически эффективный фотокатализатор для очистки сточных вод, загрязненных синтетическими красителями, которые представляют угрозу для водной биоты и здоровья человека. Настоящее исследование выявило сочетание биомедицинского и фотокаталитического потенциала CuONP, полученных из формидия, как привлекательный подход для будущих применений в наномедицине и биоремедиации.

Во всем мире использование наночастиц (НЧ) в биомедицинской сфере привлекло внимание исследователей. Небольшое соотношение поверхности к объему по сравнению с объемным материалом отвечает за их улучшенные или уникальные свойства. Поскольку это позволяет НЧ взаимодействовать с высокой степенью специфичности и повышенной эффективностью в борьбе с инфекционными заболеваниями1,2. Среди различных наночастиц оксидов металлов наночастицы оксида меди (CuONP) приобрели значительный интерес благодаря их высокой стабильности, более длительному сроку хранения, высокой квантовой эффективности и антимикробной активности. Широкое биомедицинское применение CuONP в качестве антиоксидантного, противомикробного, противовоспалительного, противовирусного, цитотоксического и противоракового действия сделало их сильными кандидатами для использования в качестве терапевтических агентов3,4,5,6,7. Более длительный срок хранения и стабильность также делают CuONP подходящим кандидатом в экологической биотехнологии для очистки воды и удаления загрязняющих веществ из промышленных сточных вод без образования вредных побочных продуктов8. В организме человека медь (Cu) присутствует в виде микроэлемента, который содержится в таких ферментах, как супероксиддисмутаза, цитохромоксидаза и тирозиназа6. Более того, он служит кофактором для множества ферментов, ответственных за выработку нейропептидов, механизм клеточной сигнализации, окислительный стресс и функцию иммунных клеток у людей9.

Синтез CuONP может осуществляться с помощью нескольких физических, химических и биологических процессов. Подходы к физическому и химическому синтезу имеют такие недостатки, как дорогой реагент, опасные условия реакции, длительное время, утомительный процесс выделения НЧ и вред экосистемам, а также здоровью человека10,11. Таким образом, чтобы преодолеть эти недостатки, для изготовления НЧ был использован принцип зеленой химии с использованием природных ресурсов, таких как вирусы, бактерии, цианобактерии, грибы, водоросли и растения12. Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) образуют одну из крупнейших и наиболее примитивных предковых групп с прокариотическими клеточными структурами, способными к фотосинтезу, зависимому от углекислого газа. Цианобактерии привлекли большое научное внимание из-за их способности синтезировать НЧ не только из-за их высокой эффективности использования биомассы, но и из-за их способности биовосстановить опасные металлы и преобразовать их в более управляемые формы13. Они способны синтезировать наночастицы неорганических и оксидов металлов, например, наночастицы селена, цинка, платины, палладия, золота и серебра14,15,16,17,18. Синтез НЧ у цианобактерий происходит либо внеклеточно, что включает выработку фермента редуктазы за счет электростатических взаимодействий, либо внутриклеточно, т.е. внутри клеток, за счет активности ферментов13.