Green synthesis and characterization of silver nanoparticles based on Helianthemum lippii L. extract and evaluation of their biological activities

Abstract

Résumé : فرنسية أو انجلزية In this context, The main objective of this work is to green synthesis of AgNPs from H.lippii aqueous extract and to evaluate the biological effects of H.lippii plant and silver nanoparticles in vitro and as well as in vivo in order to look into their potential therapeutic effects against the physiological and biochemical changes brought on by sub-chronic exposure to cadmium chloride in rats. For this purpose, quantitative, qualitative, and extraction bioactive compounds standard procedures were applied. While identification and quantification of individual phenolic compounds were performed by HPLC analysis. On the other hand, has been of AgNPs green synthesis and characterization by different methods (UV, FTIR, XRD, and SEM). In addition, in vitro activities Evaluation has been done via antioxidant, anti-inflammatory, Hemolytic, and antibacterial activities, Meanwhile, Spectrophotometric, Voltammetric studies of the binding interaction of AgNPs with deoxyribonucleic acid and bovine serum albumin under similar condition. In regards to studying in vivo, 35 Wistar male rats were divided into seven groups ( 5 rats in each): Control, H.lippii, CdCl2, CdCl2+H.lippii, AgNPs, CdCl2+AgNPs, and CdCl2+H.lippii+AgNPs. CdCl2 (50mg/Kg) was added in drinking water for 35 day. The therapeutic systems were received intragastrically for H.lippii (100 mg/kg b.w) and AgNPs were supplemented intraperitoneally at 0.1mg/kg for the last 15 days. Some biochemical, hematological, oxidative stress markers and histopathology were observed. The phytochemical analysis revealed the presence of most of the phenolic compounds, Further, H. lippii had high levels of total phenolics (183.12±2.84mg GA eq/g dry Ex) and flavonoid contents (72.00±1.03 mg QE/mg Ex), as well as saponins (82.2± 33.00 mg DO eq/g dry Ex), and of tannins (Total hydrolyzable tannin; 2.818±0.138mgTA eq/g dry Ex, Condensed tannin; (5.88±1.58 mg Ca eq/g dry Ex) and anthocyanins (4.256±0.590 mg C-3-GE/g dry Ex). HPLC analysis identified six phenolic compounds in high concentration, mainly gallic acid and chlorogenic acid. According to, the absorption peak at 428 nm characterized the synthesized silver nanoparticles, the crystalline nature of AgNP was confirmed by XRD patterns, and SEM analysis revealed that the majority of the nanoparticles were spherical in shape. While investigations using FT-IR technique confirmed the presence of many functional groups that are involved in covering and reducing AgNPs. In addition, H.lippii and AgNPs demonstrated strong efficiency as antioxidant, and anti-inflammatory, while providing moderate protection for red blood cells. On the other hand, they showed good antibacterial activity against six types of selected bacteria. Moreover, the results show that there is a spontaneous interaction between AgNPs and DNA as well as BSA via electrostatic interactions, translated by parameters K and ΔG. On the other hand, according to the results obtained in vivo, there was a decrease in the body weight gain. An increase in the relative weight of the liver, kidneys, heart and brain, with a decrease in the absolute and relative weight of the testicle. Moreover, the findings in cadmium chloride-treated rats induced significant changes in hematological and biochemical, hormonal parameters, hepatic enzyme markers, and renal function compared to the control group. These changes were accompanied by a decrease in antioxidant defense (GSH, SOD, and CAT) and an increase in MDA levels. The data clearly showed the deterioration of the structure of the studied tissues in comparison with the control group, including severe deterioration of liver and kidney cells, while testicular tissues showed severe necrosis. However, the treatment with H.lippii and/or AgNPs mitigated most of toxic effects and the restored all previous variable parameters. Finally, this study demonstrated the promising biological activity of H.lippii and AgNPs, Meanwhile, it is worth noting the strong therapeutic potential of H.lippii and AgNPs against cadmium chloride-induced toxicity in rats, which opens new avenues for the use of phytotherapy and nanotherapy and enhances their application in approaches medical.

الملخص: في هذا السياق ، الهدف الرئيسي من هذا العمل هو تخليق الأخضر لجسيمات الفضة النانوية من مستخلص نبات السمهري وتقييم الآثار البيولوجية لنبات السمهري وجسيمات الفضة النانوية في المختبر وكذلك في الجسم الحي من أجل النظر في التأثيرات العلاجية المحتملة ضد التغيرات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية الناجمة عن التعرض شبه المزمن لكلوريد الكادميوم في الفئران. لهذا الغرض ، تم تطبيق الإجراءات القياسية الكمية والنوعية واستخراج المركبات النشطة بيولوجيا. بينما تم إجراء تحديد وتقدير المركبات الفينولية الفردية عن طريق تحليل HPLC. من ناحية أخرى ، تم التوليف الأخضر وتوصيف AgNPs بطرق مختلفة (UV و FTIR و XRD و SEM). بالإضافة إلى ذلك ، تم تقييم النشاط في المختبر عن طريق مضادات الأكسدة ، ومضادات الالتهاب ، وانحلال الدم ، ومضاد البكتيريا ، وفي الوقت نفسه ، دراسات قياس الطيف الضوئي ، الفولتميترية للتفاعل الملزم لـ AgNPs مع الحمض النووي المنقوص الاوكسجين وألبومين المصل البقري تحت ظروف مماثلة. بالنسبة للدراسة في الجسم الحي، تم تقسيم 35 جرذًا من الجرذان البيضاء إلى سبع مجموعات من 5 فئران لكل منها: الشاهد، H.lippi، CdCl2، CdCl2 + H.lippii، AgNPs، CdCl2+AgNPs ، و CdCl2+H.lippii+AgNPs. تمت إضافة كلوريد الكادميوم 50) ملغ/ كلغ) في ماء الشرب لمدة 5 أسابيع. تم تلقي الأنظمة العلاجية 100) ملغ/كغ من وزن الجسم) داخل المعدة من السمهري وتم استعمال الجسيمات الفضة النانوية داخل الصفاق بجرعة) 0.1 ملغ/ كلغ) خلال آخر 15 يومًا. تم تحديد بعض مؤشرات الإجهاد الكيميائي الحيوي، الدموي، والاجهاد التأكسدي. كما تمت الملاحظة المجهرية للانسجة من الكبد الكلى والخصية أظهر التحليل الكيميائي النباتي وجود معظم المركبات الفينولية ، علاوة على ذلك ، كان لدى السمهري مستويات عالية من إجمالي الفينولات (183.12 ± 2.84 ملغ مكافئ حمض الغاليك/ غ من المادة الجافة ) ومحتويات الفلافونويد (72.00 ± 1.03 ملغ مكافئ من الكيرسيتين / غ من المادة الجافة ) ، بالإضافة إلى الصابونين (82.2 ± 33.00 ملغ DO مكافئ /غ من المادة الجافة) ، ومستويات منخفضة من التانين (إجمالي التانين المتحلل بالماء ؛ 2.818 ± 0.138 ملغ مكافئ لحمض التانيك/ غ من المادة الجافة ، مكثف التانين ؛ (5.88 ± 1.58ملغ مكافئ كاتيشين / غ من المادة الجافة) والأنثوسيانين (4.256 ± 0.590 ملغ مكافئ من سيانيدين 3 جلوكوزيد C-3-GE /غ من المادة الجافة) . فيما حدد تحليل HPLC ستة مركبات فينولية بتركيز مرتفع، خاصة حمض الجاليك وحمض الكلوروجينيك. بينما تميزت الجسيمات النانوية الفضية المركبة بذروة الامتصاص عند 428 نانومتر، تم تأكيد الطبيعة البلورية لـ AgNP بواسطة أنماط XRD، وكشف تحليل SEM أن غالبية الجسيمات النانوية كانت كروية الشكل. بينما أكدت التحقيقات باستخدام تقنية FT-IR وجود العديد من المجموعات الوظيفية التي تشارك في تغطية وتقليل AgNPs. بالإضافة إلى ذلك، أوضح السمهري و جسيمات الفضة النانوية فعالية قوية كمضاد للأكسدة، ومضاد للالتهابات، بينما يوفر حماية معتدلة لخلايا الدم الحمراء. من ناحية أخرى، أظهرا نشاطًا مضادًا للبكتيريا جيدًا ضد ستة أنواع من البكتيريا المنتقاة. علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن هناك تفاعلًا تلقائيًا بين AgNPs والحمض النووي وكذلك BSA عبر التفاعلات الكهروستاتيكية، المترجمة بواسطة معلمات ال ثابت K وطاقة الترابط. من حهة اخرى ووفقًا للنتائج التي تم الحصول عليها في الجسم الحي، كان هناك انخفاض في زيادة وزن الجسم بسبب تلوث الكادميوم وزيادة الوزن النسبي للكبد والكلى والقلب والدماغ، مع انخفاض الوزن المطلق والنسبي للخصية. علاوة على ذلك، فإن النتائج التي توصلت إليها الفئران المعالجة ب كلوريد الكادميوم تسببت في حدوث تغيرات معنوية في المعلمات الدموية والكيميائية الحيوية، المعلمات الهرمونية, وعلامات الإنزيمات الكبدية، ووظيفة الكلى مقارنة بالمجموعة الضابطة. ترافقت هذه التغييرات مع انخفاض في الدفاع المضاد للأكسدة (GSH وSOD وCAT) وزيادة في مستويات MDA. أظهرت البيانات بوضوح تدهور بنية الأنسجة المدروسة بالمقارنة مع المجموعة الضابطة، بما في ذلك تدهور شديد في خلايا الكبد والكلى، بينما أظهرت أنسجة الخصية نخرًا شديدًا. ومع ذلك، فان النظام العلاج مع السمهري و / أو AgNPs خفف من معظم الآثار السمية وأعاد النظام العلاجي جميع المعلمات المتغيرة السابقة. في الختام، أظهرت هذه الدراسة النشاط البيولوجي الواعد لنبات السمهري و جسيمات الفضة النانوية ، وفي الوقت نفسه، تجدر الإشارة إلى الإمكانات العلاجية القوية ل نبات السمهري وAgNPs ضد السمية المستحثة بواسطة كلوريد الكادميوم في الفئران، مما يفتح آفاقًا جديدة لاستخدام العلاج بالنباتات والعلاج بالنانو ويعزز تطبيقهما في النهج الطبي.