Оценка антибактериальных и противораковых свойств “зеленых” наночастиц оксида цинка, синтезированных из листьев чая Camellia sinensis

Наночастицы оксида цинка (НЧ ZnO) получены из отработанных листьев C. sinensis (чая), которые служили как восстановителем, так и стабилизатором. В качестве прекурсора для синтеза НЧ в экстрактах отработанных листьев C. sinensis использован дигидрат ацетата цинка [(CH₃COO)₂Zn × 2H₂O]. Физико-химические характеристики НЧ ZnO определены с помощью УФ-видимой спектроскопии, ИК-Фурье-спектроскопии (FT-IR), сканирующей электронной микроскопии с полевой эмиссией (FE-SEM), энергодисперсионного рентгеновского спектрометра (EDX), рентгеновской дифракции (XRD), фотолюминесцентной спектроскопии и динамического рассеяния света. Синтезированные НЧ ZnO показали максимум поглощения в УФ-видимом диапазоне при 370 нм и гексагональную структуру вюрцита со средним размером кристаллитов 56 нм, что подтверждено методом XRD. FE-SEM подтвердил сферическую морфологию, анализ EDX показал, что цинк является преобладающим элементом, за которым следует кислород. Антибактериальная эффективность НЧ ZnO оценена в отношении как грамотрицательных, так и грамположительных патогенов. Показана оптимальная эффективность против Streptococcus pyogenes и Staphylococcus aureus. Анализ 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенилтетразолий бромида (MTT) показал, что НЧ ZnO проявляют зависимую от концентрации противораковую активность в отношении клеток HeLa с IC50 ~33.5 нм. Визуализация живых и мертвых клеток подтвердила 4.6-кратное и 3.5-кратное увеличение количества мертвых клеток при концентрациях IC50 через 24 и 48 ч. Обработка НЧ ZnO значительно повысила выработку активных форм кислорода. Это указывает на то, что их цитотоксичность опосредована генерацией активных форм кислорода и их летальными эффектами.

1. R. Farjana, Md. A. M. Patwary, Md. A. B. Siddique, B. M. Shahriar, Md. H. Aminul, A. Beauty, R. Rimi, Md. A. Haque, A. K. M. Royhan Uddin, Roy. Soc. Open Sci., 9, No. 11, 220858 (2022), http://doi.org/10.1098/rsos.220858.

2. S. Chandrasekaran, V. Anbazhagan, S. Anusuya, Appl. Biochem. Biotechnol., 195, 3840–3854 (2023), https://doi.org/10.1007/s12010-022-03900-0.

3. B. T. Delma, M. A. Princela, Y. Subbareddy, M. A. Malbi, S. L. Roselet, M. S. Treasa, M. C. Rao, J. Appl. Spectrosc., 91, 912–920 (2024), https://doi.org/10.1007/s10812-024-01799-5.

4. M. F. Zayed, O. M. Shalby, W. H. Eisa, S. M. El-Kousy, A. M. Eltorgoman, J. Appl. Spectrosc., 89, 381–390 (2022), https://doi.org/10.1007/s10812-022-01368-8.

5. A. Sirelkhatim, S. Mahmud, A. Seeni, A. Kaus, N. H. M. Ann, L. C. Bakhori, S. K. M. Hasan, D. Mohamad, Nano Micro. Lett., 7, 219–242 (2015), https://doi.org/10.1007/s40820-015-0040-x.

6. M. Chennimalai, V. Vijayalakshmi, T. S. Senthil, N. Sivakumar, Mater. Today., 47, 1842–1846 (2021), https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.409.

7. M. Muthu Kathija, M. S. M. Badhusha, V. Rama, Appl. Surf. Sci. Adv., 15, 100400 (2023), https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2023.100400.

8. K. Sajini, P. Jayaprada, P. Pardhasaradhi, B. T. P. Madhav, M. C. Rao, D. Rama Sekhara Reddy, R. K. N. R. Manepalli, J. Appl. Spectrosc., 89, 1177–1184 (2023), https://doi.org/10.1007/s10812-023-01484-z.

9. T. U. Rahman, S. Mukhtar, M. A. Zeb, W. Liaqat, J. Appl. Spectrosc., 89, 773–779 (2022), https://doi.org/10.1007/s10812-022-01424-3.

10. K. Ramasubbu, V. D. Rajeswari, Appl. Biochem. Biotechnol., 196, 2652–2672 (2024), https://doi.org/10.1007/s12010-023-04631-6.

11. A. Umamaheswari, S. L. Prabu, S. A. John, A. Puratchikody, Biotechnol. Rep. (Amst.), 29, e00595 (2021), https://doi.org/10.1016/j.btre.2021.e00595.

12. S. Gul, M. F. Maqbool, D. Zheng, Y. Li, M. Khan, T. Ma, Appl. Biochem. Biotechnol., 194, 4220–4243 (2022), https://doi.org/10.1007/s12010-022-03960-2.

13. A. B. Mousa, R. Moawad, Y. Abdallah, M. Abdel-Rasheed, A. M. A. Zaher, Pharm. Res., 40, 2281–2290 (2023), https://doi.org/10.1007/s11095-023-03505-0.

14. R. L. Kalyani, S. V. N. Pammi, P. N.Pallela, K. Vijay, S. P. Padavalaa, K. V. R. Murthy, Mater. Sci. Eng. C, 103, 109 (2019), https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.109756.

15. H. A. El-Refai, A. M. Saleh, S. I. A. Mohamed, A. F. Aboul Naser, R. A. Zaki, S. K. Gomaa, M. A. Hamed, Appl. Biochem. Biotechnol., 196, 5953–5973 (2024), https://doi.org/10.1007/s12010-023-04817-y.

16. N. N. Son, V. M. Vu Minh Thanh, N. T. Huong, Chem. Select., 8, No. 45, e202303214 (2023), https://doi.org/10.1002/slct.202303214.

17. S. Hariharan, S. Chauhan, K. Velu, S. Dharmaraj, S. Ganesan, Appl. Biochem. Biotechnol., 195, 5823–5837 (2023), https://doi.org/10.1007/s12010-023-04348-6.

18. A. F. Saad, Y. A. Selim, M. Hamada, E. Mohammed, J. Appl. Spectrosc., 90, 1142–1148 (2023), https://doi.org/10.1007/s10812-023-01644-1.

19. C. B. Ong, M. S. M. Annuar, Appl. Biochem. Biotechnol., 196, 7534–7553 (2024), https://doi.org/10.1007/s12010-024-04946-y.

20. B. Naiel, M. Fawzy, M. W. A. Halmy, A. E. D. Mahmoud, Sci. Rep., 12, 20370 (2022), https://doi.org/10.1038/s41598-022-24805-2.

21. H. M. Abdelmigid, N. A. Hussien, A. A. Alyamani, M. M. Morsi, N. M. Al Sufyani, H. A. Kadi, Molecules, 27, No. 4, 1236 (2022), https://doi.org/10.3390/molecules27041236.

22. O. Y. Maslov, M. A. Komisarenko, Y. S. Kolisnyk, T. A. Kostina, J. Org. Pharm. Chem., 19, 28–33 (2021), https://doi.org/10.24959/ophcj.21.238177.

23. K. S. Ng, Z. M. Zin, N. M. Maidin, H. Mamat, N. H. Juhari, M. K. Zainol, Food Res., 5, No. 1, 65–71 (2021), https://doi.org/10.26656/fr.2017.5(1).311.

24. M. F. Sun, C. L. Jiang, Y. S. Kong, J. L. Luo, P. Yin, G. Y. Guo, Foods, 11, No. 10, 1425 (2022), https://doi.org/10.3390/foods11101425.

25. D. Wianowska, M. A. Olszowy-Tomczyk, Molecules, 28, No. 3, 1186 (2023), https://doi.org/10.3390%2Fmolecules2803118.

26. M. Esteki, N. Memarbashi, J. Simal-Gandara, J. Food Compos. Anal., 106, 104321(1–8) (2022), https://doi.org/10.1016/j.jfca.2021.104321.

27. M. A. Brza, S. B. Aziz, H. Anuar, F. Ali, M. A. Elham, D. S. J. Mohammed, R. T. Abdulwahid, S. Al‑Zangana, Sci. Rep., 10, 18108 (2020), https://doi.org/10.1038/s41598-020-75138-x.

28. R. Devadharshini, S. Charulatha, A. Das, J. Bindhu, Int. J. Cur. Res. Rev., 13, No. 3 (2021), http://dx.doi.org/10.31782/IJCRR.2021.13333.

29. I. Nugrahani, M. Sundalian, Biointerface Res. Appl. Chem., 10, No. 1, 4721–4727 (2020), https://doi.org/10.33263/BRIAC10.1721727.

30. R. Md. Hasan, M. M. Haque, A. Md. Hoque, S. Sultana, M. M. Rahman, A. A. Md. Shaikh, K. U. Md. Sarker, Heliyon., 10, No. 1, e23514 (2024), https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e23514.

31. D. A. Bajrami, A. Ganiji, Z. Saiti-Musliji, S. Jordanovska, J. Food., 5, No. 4, 55–59 (2023), https://doi.org/10.24018/ejfood.2023.5.4.682.

32. X. Xiao, B. Peng, L. Cai, X. Zhang, Sci. Rep., 8, 7571 (2018), https://doi.org/10.1038/s41598-018-26022-2.

33. P. Ramesh, K. Saravanan, P. Manogar, J. Johnson, E. Vinoth, M. Mayakannan, Bio-Sens. Res., 31, 100399 (2021), https://doi.org/10.1016/j.sbsr.2021.100399.

34. S. Alamdari, M. S. Ghamsari, C. Lee, W. Han, H.-H. Park, M. J. Tafreshi, H. Afarideh, M. H. M. Ara, Appl. Sci., 10, No. 10, 3620 (2020), https://doi.org/10.3390/app10103620.

35. R. Álvarez-Chimal, V. I. García-Pérez, M. A. Álvarez-Pérez, J. A. Arenas-Alator, Mater. Sci. Eng., C118, 1115 (2021), https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.111540.

36. A. Jayachandran, T. R. Aswathy, A. S. Nair, Biochem. Biophys. Rep., 26, 100995 (2021), https://doi.org/10.1016/j.bbrep.2021.100995.

37. W. Muhammad, N. Ullah, M. Muhammad Haroona, B. H. Abbasi, RSC Adv., 9, 29541–29548 (2019), https://doi.org/10.1039/C9RA04424H.

38. A. Dey, S. Somaiah, Microsc. Res. Tech., 85, No. 8, 2835–2847 (2022), https://doi.org/10.1002/jemt.24132.

39. A. Iqbal, A. ul Haq, L. Rios-Aspajo, A. Iturriaga-Chavez, Global NEST. J., 25, No. 9, 150–158 (2023), https://doi.org/10.30955/gnj.005285.

40. S. Raha, Md. Ahmaruzzaman, Nanoscale Adv., 4, 1868–1925 (2022), https://doi.org/10.1039/D1NA00880C.

41. M. Naseer, U. Aslam, B. Khalid, B. Chen, Sci. Rep., 10, 9055 (2020), https://doi.org/10.1038/s41598-02065949-3.

42. J. V. González-Fernández, D. D. Pinzón-Moreno, A. A. Neciosup-Puican, M. V. Carranza-Oropez, J. Renew. Mater., 10, No. 3, 833–847 (2022), https://doi.org/10.32604/jrm.2021.017377.

43. E. Tilahun, Y. Adimasu, Y. Dessie, ACS Omega, 8, No. 30, 27344–27354 (2023), https://doi.org/10.1021/acsomega.3c02709.

44. P. Perumal, N. A. Sathakkathulla, K. Kumaran, R. Ravikumar, J. J. Selvaraj, V. Nagendran, M. Gurusamy, N. Shaik, S. G. Prabhakaran, V. S. Palanichamy, V. Ganesan, P. P. Thiraviam, S. Gunalanand, S. Rathinasamy, Sci. Rep., 14, 2204 (2024), https://doi.org/10.1038/s41598-024-52217-x.

45. A. S. Al Rahbi, A. H. Al Mawali, S. S. Al Rawahi, R. K. Al Dighishi, F. A. Al Abri, A. Ahmed, S. Rahman, Water Pract. Technol., 19, No. 4, 1219–1231 (2024), https://doi.org/10.2166/wpt.2024.042.

46. R. Saemi, E. Taghavi, H. Jafarizadeh-Malmiri, N. Anarjan, Green Process Synth., 10, No. 1, 112–124 (2021), https://doi.org/10.1515/gps-2021-0011.

47. D. Kamarajan, B. Anburaj, V. Porkalai, A. Muthuvel, G. Nedunchezhian, N. Mahendran, J. Water Environ. Nanotechnol., 7, No. 2, 180–193 (2022), https://doi.org/10.22090/jwent.2022.02.006.

48. A. Sharma, R. Nagraik, S. Sharma, G. Sharma, S. Pandey, S. Azizov, P. K. Chauhan, D. Kumar, Results Chem., 4, 100509 (2022), https://doi.org/10.1016/j.rechem.2022.100509.

49. R. S. Brishti, M. A. Habib, M. H. Ara, K. M. R. Karim, M. K. Islam, J. Naime, M. M. H. Hasan Rumonand, M. A. R. Khan, Results Chem., 7, 101441 (2024), https://doi.org/10.1016/j.rechem.2024.101441.

50. F. N. Alharbi, Z. M. Abaker, S. Z. A. Makawi, Inorganics, 11, No. 8, 328 (2023), https://doi.org/10.3390/inorganics11080328.

51. S. Chakraborty, S. Majumder, A. Ghosh, S. Saha, M. Bhattacharya, Bull. Natl. Res. Cent., 45, 48 (2021), https://doi.org/10.1186/s42269-021-00503-3.

52. S. M. Ghamsari, S. Alamdari, W. Han, H.Park, Int. J. Nanomedicine, 12, 207–216 (2017), https://doi.org/10.2147/IJN.S118637.

53. S. Umavathi, S. Mahboob, M. Govindarajan, K. A. Al-Ghanim, Z. Ahmed, P. Virik, N. Al-Mulhm, M. Subash, K. Gopinath, C. Kavitha, Saudi J. Biol. Sci., 28, No. 3, 1808–1815 (2021), https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2020.12.025.

54. A. M. Abdo, A. Fouda, A. M. Eid, N. M. Fahmy, A. M. Elsayed, A. M. A. Khalil, O. M. Alzahrani, A. F. Ahmed, A. M. Soliman, Materials (Basel), 14, No. 22, 6983 (2021), https://doi.org/10.3390/ma14226983.

55. E. E. Imade, T. O. Ajiboye, A. E. Fadiji, D. C. Onwudiwe, O. O. Babalola, Sci. Afr., 16, e01152 (2022), https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2022.e01152.