Gnidia glauca- - -石墨zeylanica介导的合成新颖的铜纳米颗粒作为有前途的抗糖尿病的药物

文摘

快速、环保和具有成本效益的铜纳米粒子的合成报道这里使用药用植物Gnidia glauca和石墨zeylanica。水提取物的花、叶和茎g . glauca和叶的p . zeylanica准备可以有效降低铜吗^{2 +}离子在5 h CuNPs在100°C的进一步使用紫外可见光谱特征,场发射扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、能量色散光谱、动态光散射、x射线衍射和傅里叶变换红外光谱学。进一步,CuNPs检查使用猪胰腺抗糖尿病的活动α淀粉酶和α葡糖苷酶抑制随后使用圆二色性光谱评价机制。CuNPs被发现本质上主要是球形的直径从1到5海里。中的酚类物质和类黄酮提取物可能发挥关键作用的合成和稳定的过程。重大变化在峰值∼1095厘米⁻¹观察相应C-O-C债券醚。CuNPs能抑制猪胰腺α淀粉酶30%至50%,而他们表现出更显著的抑制α葡糖苷酶从70%降至88%。酶抑制的机理是由于由于构象变化由于剧烈的改变CuNPs的二级结构。这是第一个研究的,提供了一个强大的科学原理,植物CuNPs合成g . glauca和p . zeylanica可以被认为是抗糖尿病的纳米药物开发候选人。

1。介绍

大自然无穷集合的药用植物的生物活性原则作为存储库视为补充和替代医学。组合化学、纳米技术和前沿研究保健品帮助扩大视野超越现代疗法(1,2]。跨学科研究使得利用仓库的药用植物不同组织的植物化学物质制造的新型纳米与广谱治疗应用程序(2- - - - - -5]。许多药用植物等黄药,薯蓣属oppositifolia,荣耀颂superba,Barleria prionitis,荔枝用于合成的金、银、铂和钯纳米粒子与抗菌素,antibiofilm和抗癌活动(6- - - - - -12]。然而,有一个空白领域的合成铜纳米粒子(CuNPs)使用药用植物。在此,综合治疗CuNPs使用药用植物最近引起了极大关注。在各种纳米粒子,在光照消融CuNPs已经获得了广泛的应用,光声成像、药物输送、开展,电子导体,生化传感器,电催化作用,光催化,催化有机转换(13,14]。虽然有各种物理和化学的合成CuNPs路线,危险和有毒化学物质的参与对环境构成威胁和妥协与生物相容性15]。因此,越来越多的需要开发的绿色合成方法制备稳定CuNPs治疗的意义。

Gnidia glauca是最大的药用价值也被称为是用于治疗癌症,烧伤,伤口,腹痛,蛇咬伤,喉咙痛。同样,叶子被应用于治疗后背疼痛,关节疼痛,挫伤、肿胀(16,17]。另一种药用植物,石墨zeylanica,驱风剂、驱虫剂,抗炎,antiplasmodial,抗菌,抗真菌,抗高血糖药,hypolipidaemic和antiatherosclerotic活动(18]。进一步,它是用于治疗痔疮、风湿疼痛、腹泻、痛经、贫血、四肢的挫伤,麻风病,溃疡,furunculous疥疮[19]。富含香豆素类像seselin、5-methoxyseselin suberosin, xanthyletin, xanthoxyletin [19]。糖苷生物碱,还原糖,简单的酚醛树脂,单宁,木质素、皂甙、黄酮类化合物中发现的叶子p . zeylanica腐蚀性、发泡剂、和壮阳药20.]。因此,从上面的信息,很明显,g . glauca和p . zeylanica可用于合成金属纳米粒子因为它们宝库的减少以及限制代理。然而,没有CuNPs的合成和治疗应用的报道g . glauca或p . zeylanica。在此,有一个巨大的范围来设计新的合成路线CuNPs使用植物治疗活跃。

开发治疗糖尿病药纳米是一种推力纳米技术领域,据估计,到2030年,糖尿病mellitus-afflicted人口将飙升至3.66亿人。2型糖尿病(T2DM)病人体内都是最普遍的疾病在全球以及在印度次大陆。在此,有一个持续的需要开发和屏幕小说抗糖尿病的药物,可以针对高架餐后高血糖17]。在此,我们报告首次制造CuNPs使用g . glauca和p . zeylanica其次是表征和评价治疗糖尿病药和抗氧化活性。

2。材料和方法

2.1。化学物质

α葡糖苷酶和4-nitrophenylα-D-glucopyranoside得到从西格玛奥德里奇,美国。DNSA (3 5-dinitrosalicylic酸)是获得SRL经纪有限公司(印度孟买)。硫酸铜、磷酸氢二钾(K₂HPO₄)、磷酸二氢钾(KH₂阿宝₄)、甲醇钠钾tartarate和氢氧化钠(氢氧化钠)从Qualigens采购,孟买,印度。猪胰α淀粉酶和食盐(氯化钠)获得HiMedia实验室,孟买,印度。阿卡波糖是来自拜耳制药分公司。(印度孟买)。所有的化学品和试剂采购是基于“增大化现实”技术的等级。

2.2。植物提取的材料和制备

g . glauca花,叶子和茎和p . zeylanica收集叶子从西高止山脉的马哈拉施特拉邦和shade-dried在室温下2 - 3天。干植物材料减少细粉使用电动搅拌器。g . glauca花提取物(GGFE)叶提取物(GGLE)和茎提取物(GGSE)是由植物原料粉的添加5 g 100毫升蒸馏水在250毫升锥形烧瓶,紧随其后的是沸腾5分钟的100°C。同样的,p . zeylanica叶提取物(PZLE)准备。后通过绘画纸第一滤纸过滤提取,滤液收集和储存在4°C为进一步使用[21]。

2.3。铜纳米粒子的合成及表征

合成CuNPs GGFE由添加5毫升,GGLE GGSE, PZLE分别95毫升的水CuSO 1毫米₄h·5₂O解决方案和孵化在黑暗中在100°C。定期记录在紫外可见光谱分光光度计(SpectraMax M5、分子设备公司、桑尼维尔CA)经营的决议1海里;同时,可见的颜色变化是监测确认铜的还原^{2 +}离子CuNPs。Bioreduced CuNPs是利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM),能量色散谱(EDS),动态光散射(DLS), x射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)按照我们先前的报告(22]。

3所示。糖苷酶抑制活性

3.1。猪胰淀粉酶抑制试验

为了研究的抗糖尿病的活动bioreduced CuNPs,α淀粉酶抑制活动检查使用显色3,5-dinitrosalicylic酸(DNSA)方法根据我们以前的报告17]。简而言之,10µg / mL CuNPs和猪胰腺α淀粉酶(50µ克毫升⁻¹)涨跌互现,孵化10分钟37°C。1%淀粉用作基质添加之后。DNSA试验被用来估计还原糖通过记录在540 nm的吸光度。抑制活性是通过使用下列公式计算:

3.2。α葡糖苷酶抑制试验

抑制α葡糖苷酶活动的CuNPs是100年被混合µL (α与200年葡糖苷酶(0.1单位/毫升)µL CuNPs (100µg / mL)其次是孵化1 h在37°C (1]。10毫米p-nitrophenyl -α-D-glucopyranoside 100毫米磷酸盐缓冲剂的pH值6.8添加到启动的酶活性孵化10分钟37°C,最终停在添加2毫升Na₂有限公司₃(0.1米)。吸光度的p硝基酚释放pNPG被记录在420 nm和葡糖苷酶抑制的百分比计算使用以下公式:

3.3。圆二色性(CD)谱分析

CuNPs与猪胰腺孵化α淀粉酶和α葡糖苷酶分别在37°C之后,CD光谱被记录在Jasco j - 1500分光偏振计40 nm /分钟的扫描速度的响应时间1 s的狭缝宽度1海里,早些时候报道。测量记录的范围从190到300纳米的石英电池使用反应混合物2 mm路径长度由0.1单位/毫升的酶和CuNPs磷酸盐(23]。

4所示。结果

4.1。紫外可见光谱

证实了合成CuNPs可见的颜色变化从淡蓝色黄色和最终深棕色。光谱的强度增加了5 h后,没有发现显著增加,表明在5 h bioreduction过程的完成。类似的模式在光谱强度的增强在所有的情况下,使用GGFE CuNPs被合成,GGLE GGSE, PZLE 100°C(图1)。这种合成发现既快速又有效率。收益率被发现从100毫升∼62.66%反应混合物。

4.2。介绍,EDS、DLS和XRD分析

形态学特征的bioreduced CuNPs HRTEM分析评价对其未能显示高分辨率图像自CuNPs非常小(图S1)。CuNPs被发现是嵌入在生物矩阵可能在合成和稳定发挥重要作用。这是观察到非常小的球形纳米粒子成功伪造被发现的5 nm大小,当合成使用GGFE(图2(a))。然而,CuNPs增加使用GGLE合成时的大小在70至93海里,不规则的刷状缘的棒中除了球形的(图2(b))。使用GGSE的球形CuNPs合成,颗粒是单分散的,离散地放置,没有任何迹象表明聚合或聚集表明高稳定性(图2(c))。然而,重要的是要注意,CuNPs合成使用PZLE被发现与规模较小的范围1 - 5纳米(图2(d))。EDS分析发现和证实了纳米结构是由元素铜(图3)。如果可以观察到的高强度峰值在EDS颗粒下降(在硅晶片和干做分析。其他峰值是由于硫和氧可能不可或缺的一部分生物分子骨架CuNPs负责合成和限制。粒度分析从DLS密切相关的数据可以明显观察到的尺寸记录在介绍分析(图4)。中观察到的粒子直径增加DLS可能认为由于CuNPs生物矩阵的密切联系。XRD分析包含在文档(图的补充信息S2)。虽然通过HRTEM nanoparticulate观察样品的性质,XRD数据没有显示独特的金属CuNPs特征峰。可能有几个原因,包括氧化的铜在描述当暴露在空气中,多余的植物提取物的纳米颗粒。然而,EDS数据证实CuNPs的存在。

4.3。红外光谱分析

提取和相应的官能团的作用对合成和稳定CuNPs研究记录的红外光谱光谱GGFE, GGLE, GGSE, PZLE之前和之后的合成CuNPs(图5)。植物提取物用于合成从完成的反应混合物中恢复过来,并添加到独立溴化钾粉末以红外光谱分析数据记录。很明显,所有的四个提取显示类似的特征峰,在合成之前,表示类似的官能团,无论它们提取的植物部分。强度的变化提出相应的官能团的浓度的变化。所有的四个提取物表现出强烈的特征峰∼3400 - 3420厘米⁻¹这是归因于酒精的羟基和酚类化合物。然而,没有明显的变化观察CuNPs合成后的峰值。其他重要和主要的山峰被发现之前合成合成后没有多少改变。峰值在1215∼1624∼1365 - 1370∼1740厘米⁻¹可以归因于unassigned酰胺模式,CH₃弯曲和拉伸的C = O键,分别。显著的变化是观察在峰值∼1095厘米⁻¹在醚,这对应于C-O-C债券。GGFE,这个峰值明显下降,而在剩下的提取物,峰值有明显的变化,在合成。这表明C-O-C债券期间利用铜的转换^{2 +}CuNPs。此外,小变化也观察到的酰胺键强度,位于GGSE∼1624例,表明它在CuNPs角色。没有其他山峰突出变化表明,相应的官能团帮助稳定CuNPs合成。

4.4。猪胰α淀粉酶抑制试验

对猪胰腺Bioreduced CuNPs显示承诺抑制α淀粉酶(图6)。在各种测试CuNPs样本,GGLE合成CuNPs显示最高的猪胰腺抑制α淀粉酶50.99±4.27%其次是GGFE-CuNPs显示50.01±4.19%。CuNPs合成使用GGSE(32.36±2.71%)和PZLE(33.34±2.79%)表现出抑制相当于标准药物阿卡波糖(35.30±2.95%)。

4.5。α葡糖苷酶抑制试验

在不同CuNPs合成了4植物提取物,GGSE-synthesized CuNPs表现出最高的α葡糖苷酶抑制88.60±0.78%其次是GGLE-synthesized CuNPs (86.58±3.26%)。标准药物阿卡波糖也显示类似的抑制潜在的(81.09±2.82%)。CuNPs synthsized GGFE和PZLE显示相对低潜在抑制76.20±1.14%和73.29±0.96%,分别为(图7)。

4.6。圆二色性分析

圆二色性光谱证实了结构和酶的构象改变CuNPs(数字8和9)。圆二色性(CD)光谱显示猪胰腺的相互作用的本质α淀粉酶和α与CuNPs葡糖苷酶。CD光谱表明,酶的二级结构被认为在CuNPs面前被改变。通常,α螺旋酶含量最小值显示了两个特征在208和222 nm进一步与CuNPs抑制后相比。变化在208 nm的CuNPs相比,控制酶提供了强有力的证据,CuNPs与之间的交互α酶导致的螺旋构象改变酶的二级结构。

5。讨论

金属纳米粒子有广泛应用在光电、半导体、传感器和生物医学应用。药用植物广泛探索合成金属纳米颗粒。在这项研究中,我们发现g . glauca和p . zeylanica合成金属CuNPs和稳定具有巨大的潜力。在先前的研究中,我们报告g . glauca花、叶、stem-mediated合成AuNPs和AgNPs24- - - - - -26]。然而,没有报告潜在的合成生物活性CuNPs至今为止。在此,我们使用三个部分g . glauca。同样的,早些时候,我们可以发现p . zeylanica叶子可以合成AuNPs、AgNPs和双金属纳米粒子最有效。但是,至今为止,没有合成CuNPs使用的报告p . zeylanica叶提取物(10]。在我们目前的研究中,合成CuNPs被发现快速和高效是在协议与我们先前的报道AuNPs和AgNPs合成使用前面提到的植物。植物用于本研究的部分报告含有香豆素类像seselin 5-methoxyseselin, suberosin, xanthyletin,和xanthoxyletin除了生物碱、甙、还原糖,简单的酚醛树脂、单宁、木质素、皂甙、黄酮类化合物有很高的潜在的合成和稳定纳米粒子(16,17,19]。吸收带的CuNPs范围在550到600纳米之间。然而,起源于植物的方法,没有顶点归功于良好的表面等离子体共振观察由先前的报告,也有类似的观察为CuNPs涂上生物分子(27]。逐步增加类似于紫外可见光谱强度的合成由酒精CuNPs羟基ion-assisted减少(28]。早期观察,它可以被合理化的新合成CuNPs(大小,< 5 nm直径)较低的铜离子浓度表现出毫无特色的米氏散射轮廓不明显的外观表面等离子体乐队在关闭目前的协议与我们的观测研究。这种毫无特色的宽峰可能是由于小尺寸的bioreduced CuNPs [29日]。同样,CuNPs合成使用L-ascorbic酸被发现是直径小于4海里,表现出一个扩大的峰值和毫无特色的吸光度,向更高的能量而单调增加。在我们的研究中,bioreduced CuNPs没有显示等离子体峰值在570纳米左右,而是显示一个扩大的峰值表明存在一个非常小的尺寸可以合理化的CuNPs植物提取物中抗坏血酸的存在会导致铜的有效降低^{2 +}对铜⁰并进一步更有效的限制能力(30.- - - - - -33]。被发现适合高温合成CuNPs明显可见的颜色变化。增强合成金属纳米粒子的速度和温度上升是与先前的报道密切相关的合成速度AgNPs使用Lippia citriodora叶水提物能增强通过增加温度从25°C到95°C导致15 - 30 nm的平均粒度34]。重要的是要注意,温度起着非常重要的作用在合成纳米粒子的大小和形状。由于在高温还原率越高,铜离子可能消耗主要集中在核的形成,而二次还原过程,发生在预制核的表面可能会受阻。这种现象在合成AgNPs是有据可查,AuNPs使用Lippia citriodora分别和柠檬草(34,35]。的合成速度AgNPs使用水提物的叶子含羞草可以有效地增强了反应混合物加热环境(29±3°C)到70°C。此外,增加反应温度显然导致了大量的合成的纳米粒子,同时,减少纳米颗粒的大小36]。

合成和稳定的CuNPs植物可能是由于其丰富的植物化学。g . glauca据报道,由于其强大的抗氧化活性酚和类黄酮含量高(37]。虽然起源于植物的纳米粒子的合成机制下详尽的研究,很难推广减少金属离子的单因素各自的纳米颗粒。因此,根据先前的报道,这可能是假设底层CuNPs的快速合成多种因素在目前的研究中可能包括减少醛糖和酮糖,生物分子与官能团like-C-O-C。-, - C = C - C = O -,来自几个杂环多元醇成分,黄酮类和萜类化合物的羟基化。此外,肽可能也起到了双重作用同时减少和限制。早些时候报告也合理化quasi-spherical-shaped纳米粒子的概率范围内10至30 nm可能被还原剂合成草酸和醛组出现在植物提取物(38]。在先前的研究中,我们已经证明了p . zeylanica有高浓度的酚醛树脂,类黄酮,减少糖、柠檬酸、和plumbagin过程中可能发挥重要作用bioreduction和限制10]。红外光谱分析强烈密切相互关系和相互依存的植物化学的多样性及其对减少和限制作用。

植物CuNPs可以有效地抑制α淀粉酶和α葡糖苷酶,碳水化合物代谢的关键酶。抑制的程度的变化可能是由于由于大小和形状的变化。这个事实可能会明显从观察GGLE-synthesized CuNPs显示最高的猪胰腺抑制α淀粉酶在GGSE-synthesized CuNPs表现出最高的α葡糖苷酶抑制。2型糖尿病(T2DM)病人体内与餐后高血糖可有效控制使用α淀粉酶和α葡糖苷酶抑制剂。然而,与可用的药物相关的不良反应和双胍类药物一样,thiazolidinediones,磺脲,meglitinides,α葡糖苷酶抑制剂除了胰岛素包括肝毒性、腹痛、肠胀气,腹泻,和低血糖17,39- - - - - -42]。在这项研究中,我们发现,在CuNPs的存在、结构和/或构象变化α淀粉酶和α葡糖苷酶可能是最主要的抑制机制。在此,这些植物CuNPs小说可以作为补充和替代治疗糖尿病药纳米二型糖尿病的有效治疗和管理。我们的发现与先前的报道,CuNPs密切协议和相关的铜配合物在本质上是抗糖尿病的。最近,我们的研究结果对CuNPs,合成了d .黄块茎提取物,b . prionitis叶提取物,羊草皮提取物,p .胶叶提取、显示成功对考虑植物CuNPs作为潜在候选设计抗糖尿病的纳米医学(43]。同样的,Calotropis proceral .据报道,乳胶生产高度生物相容性CuNPs甚至没有任何毒性浓度高达120µ米科生物相容性的植物CuNPs [44]。植物CuNPs的收益率(62.66%)被发现更高比化学合成涉及到材料的胶束(收益率49%)虽然低于CuNPs得到特里同x - 100(收益率99%)(45]。

6。结论

g . glauca- - -p . zeylanica介导的合成CuNPs可能是一部小说,快速,有效的途径制造球形nanoparicles较小的尺寸。提取丰富多样的植物化学物质不仅bioreduce而且稳定纳米粒子。升高温度被发现适合合成。酚醛树脂和类黄酮合成过程中可能扮演着重要角色。CuNPs能有效地抑制α淀粉酶和α葡糖苷酶。酶抑制的机理建立了酶的二级结构的改变导致构象变化。的背景,它可以得出结论,起源于植物的CuNPs报道均可能导致发展环保路线安全有效的抗糖尿病的纳米药物的合理设计。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者承认部门生物技术(印度生物技术部),科技部,印度政府为资助(BT / /印美/这/ 39/2015)。作者感谢中央仪器设施Savitribai Phule浦那大学的圆二色性的研究。

补充材料

图S1: FESEM CuNPs合成的显微图使用三米水CuSO植物提取物₄h·5₂在黑暗中在100°C O的解决方案。CuNPs图S2: x射线衍射的状况。(补充材料)

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