ارزیابی خواص ضد اکسیدانی، ضد التهابی و ضد باکتریایی نانوذرات پلی‌لاکتیک کو گلیکولیک اسید (PLGA) بارگذاری شده با عصاره دود عنبرنسارا

محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری

رویا مهدی زاده ¹ , محسن فیروزرای ² , مسعود همایونی تبریزی ³ , سید جواد حسینی ⁴

1 - گروه شیمی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران
2 - گروه شیمی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران
3 - گروه زیست شناسی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران
4 - گروه شیمی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران

تاریخ دریافت : 1401/11/19 تاریخ پذیرش : 1402/02/09 تاریخ انتشار : 1402/09/01

کلید واژه: ضد التهاب, ضد باکتری, عصاره آلی دود عنبرنسارا, نانوذرات PLGA, ضد اکسیدان,

چکیده مقاله :

هدف از این مطالعه سنتز و بررسی اثرات ضد اکسیدانی، ضد التهابی و ضد باکتریایی نانوذرات پلی لاکتیک کو گلیکولیک اسید (PLGA) حاوی عصاره دود عنبرنسارا است. برای این منظور دود عنبر نسا با استفاده از روش W1/O/W2 توسط نانوذرات PLGA محصور شد و با تکنیک‌های DLS، پتانسیل زتا، FESEM و میکروسکوپ الکترونی FTIR مشخص شد. فعالیت ضد اکسیدانی نانوذرات سنتز شده با استفاده از تست های ABTS و FRAP و همچنین اندازه گیری سطح بیان ژن‌های آنتی اکسیدانی کاتالاز (CAT) و سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و بیان اینترلوکین 6 (IL-6) و اینترلوکین 10 IL-10)) همچنین برای تعیین پتانسیل ضد التهابی نانوذرات با آزمون Real time PCR مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. فعالیت ضد باکتریایی نانوذرات سنتز شده بر روی دو سویه باکتریایی اشریشیا کلی و باسیلوس سوبتیلیس مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تشکیل نانوذراتی کروی با متوسط اندازه 2/51 نانومتر، شاخص پراکندگی 22/0، دارای شارژ سطحی 37/35- میلی ولت و راندمان کپسوله سازی 74 درصد را نشان داد. خواص ضد اکسیدانی نانوذرات PLGA سنتز شده با کاهش Fe+3، مهار تشکیل رادیکال‌های آزاد و افزایش سطح بیان ژن‌های CAT و SOD تایید گردید. سطح بیان IL-6 و IL-10 نیز تحت تأثیر نانوذرات PLGA بارگذاری شده با عصاره آلی دود عنبرنسارا افزایش یافت که نشان دهنده خواص ضد التهابی نانوذرات پیشنهادی است. نانوذرات PLGA بارگذاری شده با عصاره آلی دود عنبرنسارا بر باکتری Bacillus subtilis اثر ضد باکتریایی داشت، اما بر E. coli تأثیری نداشت. نانوذرات PLGA بارگذاری شده با عصاره آلی دود عنبرنسارا دارای خواص ضد اکسیدانی، ضد التهابی است و می‌تواند به عنوان ترکیبی با پتانسیل ضد بکتریایی در نظر گرفته شود.

چکیده انگلیسی:

The aim of this study is to synthesize and investigate the anti-oxidant, anti-inflammatory and anti-bacterial effects of polylactic acid (PLGA) nanoparticles containing the extract of Anbernesara smoke. For this purpose, Anbernesara smoke was extracted and encapsulated by PLGA nanoparticles using the W1/O/W2 method and characterized by DLS, zeta potential, FESEM and FTIR electron microscope techniques. The antioxidant activity of the synthesized nanoparticles using ABTS and FRAP tests, as well as measuring the expression levels of the antioxidant genes catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD) and the expression of interleukin 6 (IL-6) and interleukin 10 (IL- 10) was also analyzed to determine the anti-inflammatory potential of nanoparticles by Real time PCR test. The antibacterial activity of the synthesized nanoparticles was evaluated on two bacterial strains Escherichia coli and Bacillus subtilis. The results showed the formation of spherical nanoparticles with an average size of 51.2 nm, dispersion index of 0.22, surface’s charge of -35.37 mV and encapsulation efficiency of 74%. The antioxidant properties of synthesized PLGA nanoparticles were confirmed by reducing Fe+3, inhibiting the formation of free radicals and increasing the expression level of CAT and SOD genes. The expression levels of IL-6 and IL-10 genes were also increased under the influence of PLGA nanoparticles loaded with the organic extract of Anbernesara smoke, indicating the anti-inflammatory properties of the proposed nanoparticles. PLGA nanoparticles loaded with the organic extract of Anbernesara smoke had an antibacterial effect on B. subtilis, but not on E. coli. The PLGA nanoparticles loaded with the organic extract of Anbernesara smoke have anti-oxidant, anti-inflammatory properties and can be considered as a combination with antibacterial potential. .

منابع و مأخذ:

1. Alhajamee M., Marai K., Al Abbas S.M.N. Homayouni Tabrizi M. 2021. Co-encapsulation of curcumin and tamoxifen in lipid-chitosan hybrid nanoparticles for cancer therapy. Materials Technology, 37(18):1-12.


2. Ataei Moghadam S., Rostami Charati F., Akbari R., Gholamalipour Alamdari E. Behmanesh B. 2020. Consideration antimicrobial and antioxidant properties of anbarnesa smoke ointment. Journal of Medicinal and Chemical Sciences, 3(3):245-253.


3. Chen H., Lui Y.S., Zhao J., Xu L. Tan L.P. 2018. Effect of solvent composition of electrospun PLGA fibers on paclitaxel release. Materials Technology, 33(11):716-722.


4. Chiu H.I., Samad N.A., Fang L., Lim V. 2021. Cytotoxicity of targeted PLGA nanoparticles: a systematic review. RSC Advances, 11(16):9433-9449.


5. Foroutan Koudehi M., Imani Fooladi A.A., Aghozbeni E.A.H., Nourani M.R. 2019. Nano bioglass/gelatin scaffold enhanced by nanosilver as an antibacterial conduit for peripheral nerve regeneration. Materials Technology, 34(13):776-784.


6. Joharchi K., Anaraki Firouz S.M., Mashhadiabbas F., Mansouri A., Shafiee H., Taheri J.B. 2020. Wound healing and the effect of ANNAS; a new product of AnbarNesa. Jundishapur Journal of Natural Pharmaceutical Products, 15(2):e66668.


7. Khshemat V., Homayouni-Tabrizi M., Neamati A., Khadem F., Irani M. 2021. Fabrication, characterisation, and biological properties of chitosan nanoparticles containing rapeseed pollen extract (RPE) on the MCF-7 cell line. Materials Technology, 37(14):1-11.


8. Li Y., Liu L., Qu X., Ren L., Dai K. 2015. Drug delivery property, antibacterial performance and cytocompatibility of gentamicin loaded poly (lactic-co-glycolic acid) coating on porous magnesium scaffold. Materials Technology, 30(sup6):B96-B103.


9. Ma Z., Fan Y., Wu Y., Kebebe D., Zhang B., Lu P., Pi J., Liu Z. 2019. Traditional Chinese medicine-combination therapies utilizing nanotechnology-based targeted delivery systems: a new strategy for antitumor treatment. International Journal of Nanomedicine, 14:2029.


10. Mohammadi G., Valizadeh H., Barzegar-Jalali M., Lotfipour F., Adibkia K., Milani M., Azhdarzadeh M., Kiafar F., Nokhodchi A. 2010. Development of azithromycin–PLGA nanoparticles: Physicochemical characterization and antibacterial effect against Salmonella typhi. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 80(1):34-39.


11. Moral R., Moreno-Caselles J., Perez-Murcia M., Perez-Espinosa A., Rufete B., Paredes C. 2005. Characterisation of the organic matter pool in manures. Bioresource Technology, 96(2):153-158.


12. Mousavi-Khattat M., Nourbakhshan H., Roumi M., Ebrahiminejad M., Fazeli Y., Shakeran Z., 2021. Anticancer activity of silver nanoparticles synthesized using extract of animal waste as a traditional medicine on MCF-7 human breast cancer cell line. SSRN Electronic Journal, 10.21203/rs.3.rs-412407/v1.


13. Muhamad N., Plengsuriyakarn T., Na-Bangchang K. 2018. Application of active targeting nanoparticle delivery system for chemotherapeutic drugs and traditional/herbal medicines in cancer therapy: a systematic review. International Journal of Nanomedicine, 13:3921.


14. Mukherjee A., Bhattacharyya S. 2020. Nanotechnology in medicine. Biotechnology Business-Concept to Delivery, 2020:57-64.


15. Palmqvist E., Hahn-Hägerdal B. 2000. Fermentation of lignocellulosic hydrolysates. II: inhibitors and mechanisms of inhibition. Bioresource Technology, 74(1):25-33.


16. Pandey P., Rahman M., Bhatt P.C., Beg S., Paul B., Hafeez A., Al-Abbasi F.A., Nadeem M.S., Baothman O., Anwar F. 2018. Implication of nano-antioxidant therapy for treatment of hepatocellular carcinoma using PLGA nanoparticles of rutin. Nanomedicine, 13(8):849-870.


17. Parvin N., Validi M., Banitalebi M., Mobini G.R., Ashrafi K., Farrokhi E., Rafieian-Kopaei M., Akbari N., Safdari Dehcheshmeh F., Rafiee Vardanjani L. 2010. Effect of medicinal smokes on some nosocomial infection factors. Journal of Shahrekord Uuniversity of Medical Sciences, 12(2):76-83.


18. Patel J.B., Cockerill F., Bradford P.A. 2015. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing: twenty-fifth informational supplement. Clinical and Laboratory Standards Institute, 35(3):240.


19. Rajendran A., Vinoth G., Shanthi V., Barik R., Pattanayak D., 2014. Silver nano particle incorporated Ti metal prepared by chemical treatment for antibacterial and corrosion resistance study. Materials Technology, 29(sup1):B26-B34.


20. Rajurkar N.S., Hande S. 2011. Estimation of phytochemical content and antioxidant activity of some selected traditional Indian medicinal plants. Indian Journal of Pharmaceutical Sciences, 73(2):146.


21. Rezvantalab S., Moraveji M.K. 2019. Microfluidic assisted synthesis of PLGA drug delivery systems. RSC Advances, 9(4):2055-2072.


22. Rinita J., Jose R., Jothi N.N. 2020. Acclimated growth and characterization of manganese oxide nanospheres using natural extract from trigonella foenum-graecum. Materials Technology, 36(5):1-8.


23. Saxena S.K., Nyodu R., Kumar S., Maurya V.K. 2020. Current advances in nanotechnology and medicine. NanoBioMedicine, 2020: 3-16.


24. Schoubben A., Ricci M., Giovagnoli S. 2019. Meeting the unmet: From traditional to cutting-edge techniques for poly lactide and poly lactide-co-glycolide microparticle manufacturing. Journal of Pharmaceutical Investigation, 49(4):381-404.


25. Shabestarian H., Homayouni Tabrizi M., Movahedi M., Neamati A., Sharifnia F. 2021. Putative mechanism for cancer suppression by PLGA nanoparticles loaded with Peganum harmala smoke extract. Journal of Microencapsulation, 38(5):324-337.


26. Shafiee H., Mortazavi H., Baharv M., Eslami G., Bakhtiari S., Taheri S., Namazi F., Asgari A., Azimi S., Joharchi K. 2012. Iranian traditional medicine: Comparison of the antibacterial effect of ANNAS 0.2% and chlorhexidine 0.2%. African Journal of Microbiology Research, 6(15):3600-3603.


27. Shafiee H.A., Moravej-Salehi E. 2015. Anbarnesa: The Past Tradition, the Future Medicine. Iranian Red Crescent Medical Journal, 17(12): e29536.


28. Shafiee H.A., Motamedi M.H.K., Mina M., Taheri J.B., Azimi S., Joharchi K., Yadegari Z., Rasouli H.R. 2014. Evaluation of cytotoxic effects of Anbarnesa on fibroblast L929: Can it be used as a mouthwash? Ancient Science of Life, 33(4):203.


29. Stagos D. 2020. Antioxidant activity of polyphenolic plant extracts, Multidisciplinary Digital Publishing Institute.


30. Swider E., Koshkina O., Tel J., Cruz L.J., de Vries I.J.M., Srinivas M. 2018. Customizing poly (lactic-co-glycolic acid) particles for biomedical applications. Acta Biomaterialia, 73:38-51.


31. Taheri J.B., Azimi S., Rafieian N., Zanjani H.A. 2011. Herbs in dentistry. International Dental Journal, 61(6):287-296.


32. Talebi A., Harigh E., Dehdashtian E., Amini F., Meshkat M., 2017. Evaluation of the effect of smoke of Anbar Nasara (Donkey dung) extract on staphilococcus aureus and Bacillus subtilis.


33. Thein-Han W., Misra R. 2009. Biomimetic chitosan–nanohydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engineering. Acta Biomaterialia, 5(4):1182-1197.


34. Tonekaboni H. 2007. The Present for the Faithful (Tohfat ol momenin). Tehran: Research Center of Traditional Medicine, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Nashre Shahr Press.


35. Wu P., Zhou Q., Zhu H., Zhuang Y., Bao J. 2020. Enhanced antitumor efficacy in colon cancer using EGF functionalized PLGA nanoparticles loaded with 5-Fluorouracil and perfluorocarbon. BMC Cancer, 20:1-10.


36. Yashin A., Yashin Y., Xia X., Nemzer B. 2017. Antioxidant activity of spices and their impact on human health: A review. Antioxidants, 6(3):70.


37. Zhang R., Liu F., Tian Y., Cao W., Wang R. 2021. Nanotechnology in Traditional Medicines and Natural Products. Frontiers in Chemistry, 9: doi.org/10.3389/fchem.2021. 633419.