عنوان المقالة:جزيئات نانوية من الكيتوزان النحلي محملة بالأبيتوكسين كنهج جديد للقضاء على مسببات الأمراض البكتيرية والفطرية الشائعة لدى البشر وعلاج السرطان Bee chitosan nanoparticles loaded with apitoxin as a novel approach to eradication of common human bacterial, fungal pathogens and treating cancer
محمد شرف، عبد الله الزهرة، مها الحربي، السيد مكي، عبد الرازق م شحاتة، عبد السلام الخضيري، أحمد محمد علي، ابتسام السحيمي، شادي الزكاي، نورا الحارثي، تشين غوانغ ليو
English Authors
Mohamed Sharaf, Abdullah A Zahra, Maha Alharbi, Alsayed E Mekky, Abdelrazeq M Shehata, Abdulsalam Alkhudhayri, Ahmed M Ali, Ebtesam A Al Suhaimi, Shadi A Zakai, Norah Al Harthi, Chen-Guang Liu
Abstract
تعد مقاومة مضادات الميكروبات واحدة من أكبر التحديات الطبية بسبب ارتفاع وتيرة الإصابات الميكروبية البشرية الانتهازية في جميع أنحاء العالم. تهدف هذه الدراسة إلى استخراج الكيتوزان من الهياكل الخارجية للنحل الميت وتحميله بسم النحل (المتوفر تجاريًا باسم Apitoxin [Api]). بعد ذلك، سيتم استخدام طريقة التجلط الأيوني لتشكيل جسيمات نانوية يمكن أن تكون نظامًا جديدًا لتوصيل الأدوية قد يقضي على ثمانية مسببات أمراض بشرية شائعة (أي سلالتين من الفطريات وست سلالات من البكتيريا). يمكن استخدامه أيضًا لعلاج خلايا سرطان القولون البشري (Caco2 ATCC ATP-37) وخلايا سرطان الكبد البشري (HepG2ATCC HB-8065). تم تقييم خصائص حيود الأشعة السينية (XRD) والأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) وتشتت الضوء الديناميكي (DLS) وإمكانات ζ والمظهر السطحي للجسيمات النانوية بواسطة المجهر الإلكتروني النافذ (TEM). وقد أثبت FTIR وXRD أن Api تم تغليفه بنجاح في جسيمات نانوية من الكيتوزان (جسيمات نانوية من ChB). ووفقًا لمجهر TEM، فإن جسيمات ChB وجسيمات ChB النانوية المحملة بـ Apitoxin (جسيمات Api@ChB النانوية) كان لها شكل كروي وتوزيع حجم موحد، مع عدم التجمع، لحجم متوسط يبلغ حوالي 182 و274±3.8 نانومتر، على التوالي، وكانت قيم جهد زيتا الخاصة بها 37.8±1.2 مللي فولت و-10.9 مللي فولت، على التوالي. وكان لجسيمات Api@ChB النانوية أكبر تأثير مثبط ضد جميع السلالات المختبرة مقارنة بجسيمات ChB النانوية وApi وحدها. تم تقييم الحد الأدنى لتركيزات المثبطة (MICs) لجسيمات Api وChB النانوية وجسيمات Api@ChB النانوية مقابل وحدات تشكيل المستعمرات المذكورة (CFU/mL)، وكانت أدنى قيم MIC لها 30 و25 و12.5 ميكروجرام/مل، على التوالي، ضد Enterococcus faecalis. تم ملاحظة السمات المورفولوجية القابلة للتحديد لعملية موت الخلايا المبرمج بواسطة برنامج 3T3 Phototox بعد استخدام جسيمات Api@ChB النانوية لعلاج خطوط الخلايا السرطانية Vero ATCC CCL-81 وCaco2 ATCC ATP-37 وHepG2 ATCC HB-8065 الطبيعية لمدة 24 ساعة. كانت التغيرات المورفولوجية واضحة بطريقة تعتمد على التركيز، وكانت قدرة الخلايا 250 إلى 500 ميكروجرام/مل. كشفت هذه النتائج أن جزيئات Api@ChB قد تكون علاجًا نانويًا طبيعيًا واعدًا لمسببات الأمراض البشرية الشائعة.
Abstract
Antimicrobial resistance is one of the largest medical challenges because of the rising frequency of opportunistic human microbial infections across the globe. This study aimed to extract chitosan from the exoskeletons of dead bees and load it with bee venom (commercially available as Apitoxin [Api]). Then, the ionotropic gelation method would be used to form nanoparticles that could be a novel drug-delivery system that might eradicate eight common human pathogens (i.e., two fungal and six bacteria strains). It might also be used to treat the human colon cancer cell line (Caco2 ATCC ATP-37) and human liver cancer cell line (HepG2ATCC HB-8065) cancer cell lines. The x-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), and dynamic light scattering (DLS) properties, ζ-potentials, and surface appearances of the nanoparticles were evaluated by transmission electron microscopy (TEM). FTIR and XRD validated that the Api was successfully encapsulated in the chitosan nanoparticles (ChB NPs). According to the TEM, the ChB NPs and the ChB NPs loaded with Apitoxin (Api@ChB NPs) had a spherical shape and uniform size distribution, with non-aggregation, for an average size of approximately 182 and 274 ± 3.8 nm, respectively, and their Zeta potential values were 37.8 ± 1.2 mV and − 10.9 mV, respectively. The Api@ChB NPs had the greatest inhibitory effect against all tested strains compared with the ChB NPs and Api alone. The minimum inhibitory concentrations (MICs) of the Api, ChB NPs, and Api@ChB NPs were evaluated against the offer mentioned colony forming units (CFU/mL), and their lowest MIC values were 30, 25, and 12.5 μg mL−1, respectively, against Enterococcus faecalis. Identifiable morphological features of apoptosis were observed by 3 T3 Phototox software after Api@ChB NPs had been used to treat the normal Vero ATCC CCL-81, Caco2 ATCC ATP-37, and HepG2 ATCC HB-8065 cancer cell lines for 24 h. The morphological changes were clear in a concentration-dependent manner, and the ability of the cells was 250 to 500 μg mL−1. These results revealed that Api@ChB NPs may be a promising natural nanotreatment for common human pathogens.
د.محمد كامل عبده علوان شرف | Dr. Mohamed Kamel Abdo Elwan Sharaf | 1430