Toxizität von PEG-beschichteten CoFe2O4-Nanopartikeln mit Behandlungseffekt von Curcumin

Hintergrund

Die Verwendung von Nanopartikeln (NPs) bietet viele Vorteile aufgrund ihrer einzigartigen chemischen und physikalischen Eigenschaften, die sich wesentlich von ihren Massengegenstücken unterscheiden [1]. Kobaltferrit (CoFe₂ .) O₄ ) als eines der wichtigsten magnetischen Materialien hat auf der Nanoskala aufgrund seiner vielfältigen Anwendungen in neueren Technologien großes Interesse geweckt [2,3,4,5]. Aufgrund seiner Fähigkeit, die gewünschten physikalischen und chemischen Eigenschaften im Nanobereich zu besitzen, gilt es als einer der wettbewerbsfähigen Kandidaten für sein breites Anwendungsspektrum, hauptsächlich in der medizinischen Industrie. Darüber hinaus ist CoFe₂ O₄ ist einfach und kostengünstig herzustellen mit kontrollierter Zusammensetzung, Form und Größe, die für eine bestimmte Anwendung erforderlich sind. In dieser Hinsicht ist der Durchmesser von CoFe₂ O₄ Nanopartikel für biologische Anwendungen unter 100 nm können die physikalisch-chemischen Eigenschaften und die Pharmakokinetik in lebenden Organismen stark beeinflussen. Größere Partikel mit einem Durchmesser von mehr als 100 nm werden als Kontrastmittel für die Magnetresonanztomographie des Magen-Darm-Trakts verwendet, während kleinere Partikel, unter ~ 20 nm, als Träger für Tumorbehandlungen verwendet werden. Für die klinische Anwendung von Kobaltferrit-Nanopartikeln ist es sehr wichtig, die Biosicherheit sowohl in vivo als auch in vitro zu untersuchen [6, 7]. Viele oral oder intravenös in den Körper aufgenommene Nanopartikel verteilen sich hauptsächlich in Leber, Niere und Lunge und führen in diesen Organen zu verschiedenen Entzündungen. Im Vergleich zu anderen Materialien wurde Kobaltferrit nicht umfassend untersucht, um seine Toxizität in lebenden Organismen und dann seine heilende Wirkung mit Curcumin zu untersuchen, obwohl nur wenige andere Arbeiten zur Untersuchung der Toxizität und Biosicherheit von mit Polyethylenglycol (PEG) beschichtetem Kobaltferrit veröffentlicht wurden Nanopartikel.

Aus Sicht der Toxizität ist die Hauptsorge die übermäßige Exposition, die die Eliminierung angesammelter Nanopartikel aus biologischen Organen sowie die dringende Behandlung entzündlicher Erkrankungen erfordert. Einige Forscher haben versucht, mehrere entzündungshemmende Medikamente zur Behandlung der Toxizität von Nanopartikeln in vivo zu untersuchen, und sie fanden heraus, dass diese entzündungshemmenden Medikamente die Ausscheidung von Nanopartikeln, die sich im Körper ansammeln, bis zu einem gewissen Grad fördern könnten, um die oder die entzündlichen Wirkungen des Gewebes beseitigen [8, 9]. Curcuma longa (Kurkuma) ist ein traditionelles Heilkraut mit einer ziemlich langen Geschichte seiner Verwendung zur Behandlung von entzündlichen Erkrankungen in Südostasien. Es wurden zahlreiche Studien zu den antioxidativen Eigenschaften, Antimutations- und Antitumorwirkungen sowie kanzerogenen Eigenschaften von Curcumin berichtet [10, 11]. Curcumin hat die Fähigkeit, Wunden zu heilen sowie Lebererkrankungen, Harnwegserkrankungen und Hepatitis zu behandeln [11]. Es lindert oxidativen Stress und Entzündungen bei chronischen Erkrankungen über den Nrf2-keap1-Weg. Curcumin kann entzündungsfördernde Signalwege im Zusammenhang mit den meisten chronischen Krankheiten unterdrücken und blockiert sowohl die Produktion von TNF als auch die durch TNF vermittelte Zellsignalisierung in verschiedenen Zelltypen. Darüber hinaus kann Curcumin auch in vitro und in vivo als TNF-Blocker wirken, indem es direkt an TNF bindet [12].

In dieser Studie haben wir erfolgreich PEG-beschichtetes CoFe₂ . hergestellt O₄ Nanopartikel mit einer kontrollierten Form und Größe von etwa 25 nm unter Verwendung einer Hydrothermaltechnik. Nach verschiedenen Expositionen (Dosen) von CoFe₂ O₄ Nanopartikel haben wir Blutanalysen, HE-Färbung und Bioverteilung sowie den Behandlungseffekt von Curcumin auf die Toxizität von PEG-CoFe₂ . untersucht O₄ Nanopartikel. Diese Studie präsentiert einen neuen Ansatz zur Untersuchung der Toxizitätswirkung von CoFe₂ O₄ Nanopartikel und dann die Behandlung der durch PEG-CoFe₂ verursachten Toxizität O₄ Nanopartikel in vivo mit Curcumin.

Methoden

Herstellung von Kobaltferrit-Nanopartikeln

Kobaltferrit-Nanopartikel wurden unter Verwendung einer hydrothermalen Technik synthetisiert. Dazu wurde eine ausreichende Menge Eisen(III)-nitrat und Kobaltchlorid in entionisiertem Wasser gelöst und anschließend mit wässrigen Lösungen von PEG und Natriumhydroxid (NaOH) vermischt. Als Lösungsmittel wurde doppelt destilliertes entionisiertes Wasser verwendet, um das Vorhandensein von Verunreinigungen in den fertigen Nanopartikeln zu vermeiden. Die Mischung wurde etwa 30 min mit einem Magnetrührer gerührt und dann in den Autoklaven gegossen und 6 h auf 180 °C erhitzt, um die hydrothermale Reaktion durchzuführen. Nach Beendigung der Reaktion wurde das Produkt auf Raumtemperatur abgekühlt und dann zweimal mit entionisiertem Wasser und dann mit Ethanol gewaschen, um überschüssiges PEG und andere ungelöste Salze, falls in der Lösung vorhanden, zu entfernen. Schließlich wurde das Produkt über Nacht bei 80 °C getrocknet und dann zu Pulver gemahlen, um die gewünschten Kobaltferrit-Nanopartikel zu erhalten. In diesem Stadium wurden die Nanopartikel als amorph befunden, was durch das in Abb. 2a gezeigte XRD bestätigt wurde. Um die Nanopartikel in kristalliner Form zu erhalten, wurden die Proben dann 6 h bei 500 °C getempert und das Endprodukt wurde in Form von kristallinem PEG-CoFe₂ . erhalten O₄ Nanopartikel, die durch das in Abb. 2b gezeigte XRD bestätigt wurde.

99mTc-Markierung von PEG-CoFe₂ O₄ Nanopartikel

Radiomarkierung von PEG-beschichtetem CoFe₂ O₄ Nanopartikel wurde mit 99mTc unter Verwendung von Zinnchlorid (SnCl₂ ) als Reduktionsmittel und löste die Nanopartikel in entionisiertem Wasser unter Ultraschallbedingungen für etwa 0,5 h. SnCl₂ , Ascorbinsäure und 99mTcO₄ wurden dann in die Nanopartikelsuspension (mit Kobaltferrit von ~ 0,4 Gew.-%) gegeben. Für genaue Daten wurden die radioaktiven Zahlen aufgrund der kurzen Lebensdauer von 99mTc (~ 6 h) innerhalb von 24 h gemessen. Der pH-Wert der Mischung wurde mit 1,0 M NaHCO₃ . im Bereich von 5–10 eingestellt Lösung; dann Aussetzung von PEG-CoFe₂ O₄ wurde dazugegeben und die resultierende Mischung wurde dann bei 10.000 für 25 min bei 80 °C gerührt. Nach der Zentrifugation wurde der Überstand dekantiert und das verbleibende Material wurde als 99mTc PEG-CoFe₂ . identifiziert O₄ . Ein Papierchromatogramm (unter den chromatographischen Lösungen von normaler Kochsalzlösung und Aceton) wurde verwendet, um die Ausbeuten der markierten Verbindungen zu messen. Die radioaktive Markierungsausbeute der Nanopartikel betrug etwa 70 %, was die tatsächliche Verteilung und den tatsächlichen Stoffwechsel in vivo widerspiegelt.

Bioverteilung von PEG-CoFe₂ O₄ Nanopartikel

Kunming-Mäuse mit einem Gewicht von 15–18 g wurden vom Laboratory Center for Medical Science, Lanzhou University, Gansu, Volksrepublik China, bereitgestellt. Alle Tiere wurden in Einzelkäfigen mit einem temperaturgesteuerten System (21 bis 22 °C) gehalten und das Licht wurde von 08:00 bis 20:00 Uhr eingeschaltet. Den Mäusen wurde geeignetes Futter und Wasser gegeben, wie es gemäß den Tierprotokollen der Richtlinie des Rates der Europäischen Gemeinschaften vom 24. November 1986 (86/609/EWG) empfohlen und von den Institutional Animal Care and Use Committees des Medical Animal Center der Provinz Gansu genehmigt wurde und die Richtlinie des Tierkomitees der Universität Lanzhou (China). Die Mäuse wurden nach dem Zufallsprinzip in sieben Gruppen (fünf Mäuse/Gruppe) eingeteilt, denen 99mTc-PEG-CoFe₂ . intravenös injiziert wurde O₄ Lösung, und dann 1, 6, 16 und 24 h nach der Injektion getötet. Gewebe von Herz, Lunge, Leber, Milz und Niere wurden sofort seziert und dann wurde eine beträchtliche Menge Blut entnommen. Jedes Gewebe wurde in Folie gewickelt, richtig gewogen und auf 99mTc gezählt. Die Datenpunkte wurden bezüglich des physikalischen Zerfalls der Radioaktivität korrigiert. Die Verteilung des Gewebes wurde in Prozent der injizierten Dosis pro Gramm des feuchten Gewebes (% ID/g) angegeben, die durch den Prozentsatz der Injektion (Gewebeaktivität/Gesamtaktivitätsdosis) pro Gramm des feuchten Gewebes berechnet werden konnte.

Dosierungswirkung auf die Toxizität von PEG-CoFe₂ O₄ in Mäusen

In diesem Experiment wurden 21 Mäuse in sieben Gruppen (drei Mäuse/Gruppe) eingeteilt. PEG-CoFe₂ O₄ Nanopartikel wurden Mäusen in verschiedenen Dosierungen von 125, 250 und 350 μg/Maus (0,2 ml) intravenös injiziert, wobei die Kontrollgruppe mit 0,9% normaler Kochsalzlösung behandelt wurde. In der Behandlungsgruppe wurden Mäusen auch unterschiedliche Dosen von 125, 250 und 350 μg Curcumin/Maus intravenös injiziert. Die Schadensgruppen wurden nach 24 h getötet, während die Behandlungsgruppen nach 3 Tagen getötet wurden. Den Mäusen wurde Blut entnommen und etwa 10 Minuten zentrifugiert, um das Serum zu erhalten. Die Serumgehalte von Gesamtbilirubin (TB), Alaninaminotransferase (ALT), Aspartattransaminase (AST), Blutharnstoffstickstoff (BUN), Kreatinin (CREA) und Cystatin C (Cys-C) wurden gemessen. Gleichzeitig wurden sofort Leber, Lunge, Milz, Niere und Herz entnommen. Diese Gewebe wurden in 10 % gepuffertem Formalin fixiert und für die Routinehistologie mit Hämatoxylin und Eosin verarbeitet. Die mikroskopische Beobachtung von Geweben wurde unter Verwendung eines Olympus Microphot-CX41-Mikroskops in Verbindung mit einer Digitalkamera durchgeführt.

Ergebnisse und Diskussion

TEM- und XRD-Analysen

Die morphologische Charakterisierung wurde unter Verwendung eines JEOL JEM-1400 Transmissionselektronenmikroskops und eines Röntgendiffraktometers (Shimadzu XRD-7000) mit Kupfer K_α . durchgeführt als Strahlungsquelle. Abbildung 1 zeigt die TEM-Bilder von PEG-beschichteten Kobaltferrit-Nanopartikeln mit unterschiedlichen Auflösungen (Abb. 1a, b), was die erfolgreiche Bildung von phasenreinen PEG-beschichteten Kobaltferrit-Nanopartikeln mit einer Partikelgröße von etwa 24 nm bestätigt. Abbildung 2 zeigt die Röntgenbeugungsanalyse der präparierten Nanopartikel. Abbildung 2a zeigt die XRD-Ergebnisse der vorbereiteten Proben, die zeigen, dass die Nanopartikel größtenteils in amorpher Form vorliegen. Als die Proben jedoch 6 h lang bei hoher Temperatur (d. h. 500 °C) getempert wurden, wurde festgestellt, dass die Nanopartikel in kristalline Form übergehen, was in der XRD-Aufnahme in Abb. 2b zu sehen ist. Die mittlere Kristallitgröße wurde aus der Linienverbreiterung des stärksten Peaks in der XRD-Analyse (Abb. 2b) unter Verwendung der Debye-Scherrer-Gleichung (D = Kλ / β cosθ ) [13], was ~ 22 nm beträgt. Die Positionen und relativen Intensitäten aller beobachteten Peaks im XRD-Muster zeigen, dass die kristalline Struktur die Bildung einer kubischen Spinellstruktur der Nanopartikel gemäß der JCPDF-Karte (Karte Nr. 20-1086) im Einschub von Abb. 2b begünstigt. Alle Peaks sind richtig indiziert, und im XRD-Muster sind keine zusätzlichen Peaks zu sehen, was darauf hinweist, dass in den Proben keine Verunreinigungen vorhanden sind. Sowohl die TEM- als auch die XRD-Ergebnisse bestätigen die erfolgreiche Bildung von kristallinen Nanopartikeln von etwa 22–25 nm.

a , b Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)-Bilder von PEG-beschichteten Kobaltferrit-Nanopartikeln, die mit verschiedenen Auflösungen aufgenommen wurden

XRD-Ergebnisse der Proben a wie zubereitet und b bei 500 °C geglüht. Der Einschub zeigt die JCPDF-Karte für Kobaltferrit. In den erhaltenen XRD-Daten sind keine zusätzlichen Peaks zu sehen

Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie, Raman- und TG-Analysen

Die Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) wurde verwendet, um die strukturellen Eigenschaften und die Kationenverteilung von Kobaltferrit-Nanopartikeln zu untersuchen. Abbildung 3 zeigt das Infrarotspektrum der bei Raumtemperatur entnommenen Proben. Im Allgemeinen hat Kobaltferrit zwei starke Absorptionsbänder, ʋ ₁ und ʋ ₂ , die im Bereich von 400–600 cm ⁻¹ . erscheinen [14,15,16], die in unserem Fall ganz offensichtlich sind. Höheres Band (ʋ ₁ ) entspricht den intrinsischen Streckschwingungen von Metall (M–O) an den Tetraedergitterplätzen, während das untere Band (ʋ ₂ ) repräsentiert Streckschwingungen der Metallionen an oktaedrischen Stellen [14,15,16]. Diese Ergebnisse zeigen die erfolgreiche Bildung von kubisch strukturierten Kobaltferrit-Nanopartikeln. Aus den FTIR-Daten wird der Peak bei ~ 3400 cm ⁻¹ . angezeigt zeigt deutlich den PEG-Peak an, der die erfolgreiche Anlagerung von PEG an Kobaltferrit-Nanopartikel bestätigt.

Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) im Bereich von 500–4000 cm ⁻¹ um die strukturellen Eigenschaften der Proben zu untersuchen. Die Daten bestätigen die PEG-beschichteten Kobaltferrit-Nanopartikel

Das Raman-Spektrum der Proben bei Raumtemperatur ist in Abb. 4 dargestellt, das verschiedene Peaks im Bereich 190–684 cm ⁻¹ . darstellt . Der Hauptpeak bei hoher Frequenz (684 cm ⁻¹ .) ) ist der charakteristische Peak des Spinellferrits, der A_1g . zugeschrieben wird Modus, der der symmetrischen Streckung von Sauerstoffionen entlang der Fe-O-Bindungen an tetraedrischen Zentren entspricht [17]. Die niederfrequenten Peaks gehören ebenfalls zu Kobaltferrit mit Spinellstruktur. Das Auftreten all dieser Peaks im Raman-Spektrum bei geeigneten Energien bestätigt die erfolgreiche Bildung von PEG-beschichtetem kubischem CoFe₂ O₄ Nanopartikel.

Raumtemperatur-Raman-Spektrum der Proben, die im 190–1000 cm ⁻¹ . gesammelt wurden Frequenzbereich

Thermogravimetrische Analyse (TGA) der Proben (CoFe₂ .) O₄ , PEG und PEG-CoFe₂ O₄ ) wurde zwischen 50 und 600 °C durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Abb. 5 dargestellt. Diese Thermogramme zeigen, dass CoFe₂ O₄ Nanopartikel verlieren ihr Gewicht im Bereich von 200–300 °C, PEG verliert ihr Gewicht bei einer Temperatur unter 400 °C, während PEG-CoFe₂ O₄ verliert im Temperaturbereich von 200–400 °C an Gewicht. Es ist ersichtlich, dass die thermische Stabilität von PEG relativ schlecht ist (gezeigt durch die rechte Seite der Figur); jedoch die thermische Stabilität von PEG-CoFe₂ O₄ scheint mehr als 80 % zu sein. Reine Kobaltferrit-Nanopartikel sind in Wasser unlöslich; es kann jedoch nach der Beschichtung mit PEG aufgrund seiner hydrophilen Natur, wie in Abb. 6 gezeigt, leicht in Wasser gelöst werden. In der Abbildung ist zu sehen, dass sich die Partikel im Laufe der Zeit am Boden der Flasche absetzen, was ist wahrscheinlich auf die Schwerkraft der Nanopartikel zurückzuführen. Abbildung 6 zeigt die zeitliche Entwicklung der Auflösung von PEG-beschichteten Kobaltferrit-Nanopartikeln. In unserem Fall haben wir die Nanopartikel vollständig in Kochsalzlösung dispergiert, bevor wir sie in den Körper der Mäuse injiziert haben, um ihre ordnungsgemäße Abgabe in die verschiedenen Organe der Mäuse sicherzustellen.

Thermogravimetrische Analyse (TGA) von reinem CoFe₂ O₄ , PEG und PEG-beschichtetes CoFe₂ O₄ aufgenommen im Temperaturbereich 50–600 °C

Löslichkeit von PEG-CoFe₂ O₄ Nanopartikel in entionisiertem Wasser in unterschiedlichen Zeitintervallen (5, 10, 30 und 60 Minuten)

Bioverteilungsstudien

Um die Menge des Nanocarriers in jedem Organ nach der Verabreichung in einen lebenden Organismus genau zu quantifizieren, ist die Bioverteilung des 99mTc PEG-CoFe₂ O₄ wurde bei normalen Mäusen durchgeführt. Es zeigt sich, dass die Aufnahme von PEG-CoFe₂ O₄ ist in Leber und Milz höher, wie in Abb. 7 gezeigt, und diese Ergebnisse sind die gleichen wie in Lit. [18], wo die Aufnahme von radioaktiv markiertem Kobaltferrit 1 h nach der Injektion in Leber und Milz dreimal höher ist als die von anderen magnetischen Nanopartikel. Der Grund dafür ist, dass die Gewebe, die an retikuloendotheliale Systeme wie Leber und Milz gebunden sind, diese Fremdpartikel weitgehend aufnehmen, da diese Organe Kupffer-Zellen besitzen, die eine Reinigungsfunktion haben und eine wichtige Rolle bei der Entfernung von Nano- und Mikromaterialien aus dem Gewebe spielen Körperdurchblutung durch Phagozytose [19]. In dieser Arbeit wird beobachtet, dass die Verteilung von PEG-CoFe₂ O₄ im Gewebe nimmt im Laufe der Zeit ab, was bedeutet, dass PEG-CoFe₂ O₄ Nanopartikel werden mit der Zeit beim Wasserlassen ausgeschieden. Die Niere ist das Ausscheidungssystem für die Nanopartikel über den Urin. In Abb. 7 wird die maximale Bioverteilung in der Niere in 1 h beobachtet [20]. Die Blutansammlung war nur unmittelbar nach der Injektion hoch, was auf eine relativ schnelle Beseitigung der Radioaktivität aus dem Blutpool des Körpers hindeutet, wie in Abb. 7 gezeigt, ähnlich wie bei Eisenoxid-Nanopartikeln, die PEG-Ketten tragen und eine längere Präsenz im Blut haben Pool [21, 22]. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Bioverteilung im Herzen sehr gering ist, was der in Literaturstelle [23] berichteten entspricht. Es ist bemerkenswert, dass die Milz ein primärer Ort für die Zerstörung alter roter Blutkörperchen und das anschließende Recycling von Hämoglobin-gebundenem FE ist [18, 24]. Es wurde beobachtet, dass im Laufe der Zeit langsamere, aber effizientere Prozesse in der Milz aktiv sind und diese die Nanopartikel besser aus dem Kreislauf eliminieren können, was zu erhöhten Geweberadioaktivitätskonzentrationen 1 h nach der Injektion führt. Lungenaufnahme von PEG-CoFe₂ O₄ war während unserer gesamten Studie unbedeutend, wie in Abb. 7 gezeigt. Ähnliche Arbeiten wurden in Referenz [23] berichtet. Dies deutet darauf hin, dass in den Kapillaren der Lunge keine Mikroaggregate irreversibel eingeschlossen werden können [23, 25, 26].

Bioverteilung von PEG-CoFe₂ O₄ Nanopartikel in Blut, Herz, Leber, Milz, Lunge und Niere nach unterschiedlichen Expositionsintervallen (1, 6, 16 und 24 h) bei Mäusen. Die Fehlerbalken in den erhaltenen Daten sind in der Abbildung gezeigt

Dosierungswirkung von PEG-CoFe₂ O₄ auf Toxizität

Um mögliche toxische Wirkungen von PEG-CoFe₂ aufzudecken O₄ , führten wir den biochemischen Test an Mäusen in vivo durch. Dazu haben wir eine Mischlösung aus Kochsalzlösung und PEG-CoFe₂ . injiziert O₄ in unterschiedlichen Mengen (150, 250 und 350 μg) und tötete die Mäuse nach 24 h. Für die Blutanalyse wurde das Blut gesammelt und etwa 10 Minuten zentrifugiert, um das Serum zu erhalten. Verschiedene Parameter wurden getestet, wobei der Schwerpunkt auf Leber- und Nierenfunktionsmarkern einschließlich Cys-C, CREA, ALT, AST, TB und BUN lag. Diese Parameter wurden dann unter Verwendung der SPSS-Software mit Kontrollgruppen verglichen (p < 0,05 bezeichnet einen signifikanten Unterschied) und die Ergebnisse sind in Abb. 8 gezeigt. Ein signifikanter Unterschied ist bei ALT, BUN und CREA-A zwischen den Expositions- und Kontrollgruppen zu sehen. Es wurde festgestellt, dass TB und Cys-C, die hauptsächlich für einen Biomarker für den Inhalt der Nierenfunktion verantwortlich sind, bei einer Exposition von 150 μg PEG-CoFe₂ . pro Maus signifikant abnahmen O₄ und es wurde festgestellt, dass es um 250 μg pro Mausdosis ansteigt, während es bei 350 μg pro Maus auf das normale Niveau kommt. Dies deutet darauf hin, dass die Nierenfunktion bis zu einem gewissen Grad durch die Exposition mit PEG-CoFe₂ . beeinträchtigt wird O₄ aber das Gewebe nicht signifikant geschädigt. AST, ein Biomarker für die Lebergesundheit, nahm bei Exposition gegenüber allen Dosierungen signifikant ab, was darauf hindeutet, dass es die Leberfunktion im Vergleich zu den Mäusen der Kontrollgruppe stärker beeinflussen kann. Aus all diesen Ergebnissen ist klar, dass ein PEG-CoFe₂ O₄ Dosierung von 250 μg/Maus weist relativ mehr Schaden auf. Daher haben wir für weitere Analysen und Tests in unserem Experiment 250 μg/Maus PEG-CoFe₂ . verwendet O₄ Dosierung.

Gehalt an biochemischen Indizes im Serum nach verschiedenen Dosierungen (in μg) von PEG-CoFe₂ O₄ Exposition gegenüber Mäusen mit in der Abbildung gezeigten Fehlerbalken

Wirkung von Curcumin auf die Toxizität von PEG-CoFe₂ O₄

In dieser Studie wurde Curcumin eingesetzt, um die Entzündung durch die schädigende Wirkung von PEG-CoFe₂ . zu reduzieren O₄ . Um die Wirkung von Curcumin auf die Toxizität von PEG-CoFe₂ . zu untersuchen O₄ , biochemische Indizes und Gewebehistologie von Mäusen wurden gemessen. Diese biochemischen Indizes umfassen BUN, CREA, Cys-C, ALT, AST und TB im Serum der Mäuse der Behandlungsgruppe. Es ist zu sehen, dass BUN, CREA, Cys-C und AST bei verschiedenen Curcumin-Dosierungen im Vergleich zur Expositionsgruppe eine signifikante Abnahme zeigen, während ALT, AST und CREA bei einer Dosierung von 150 μg/Maus Curcumin zu das normale Niveau im Vergleich zur Kontrollgruppe, wie in Abb. 9 gezeigt. Bei TB- und ALT-Gehalten zeigen alle Dosierungen von Curcumin eine signifikante Abnahme im Vergleich zur Expositionsgruppe von PEG-CoFe₂ O₄ . In Abb. 9 zeigen die Ergebnisse, dass Curcumin einen positiven Behandlungseffekt auf die Schädigung von PEG-CoFe₂ . zeigt O₄ bei Mäusen und unterschiedliche Dosierungen von Curcumin zeigen eine bessere Behandlungswirkung. Diese Arbeit untersucht die schützende Wirkung von Curcumin gegen den Serumspiegel von Leberenzymen (ALT und AST) und Nierenenzymen (BUN, CREA, Cys-C und TB). In dieser Studie wurde PEG-CoFe₂ O₄ die Serumspiegel der ALT-, AST-, BUN-, CREA-, Cys-C- und TB-Enzyme im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöht, die sich nach der Curcumin-Verabreichung meist dem Normalspiegel näherten. Nekrosen oder Zellmembranschäden können zur Freisetzung dieser Enzyme in das Blut führen. Der Serumspiegel dieser Enzyme ist jedoch mit der Leber- und Nierenleistung verbunden. In den Gruppen, die Curcumin erhielten, war die Menge dieser Enzyme reduziert, was auf die schützende Wirkung von Curcumin gegen die Toxizität von PEG-CoFe₂ . hinweist O₄ Nanopartikel. Dies liegt an der antioxidativen Wirkung von Curcumin, die den oxidativen Stress reduziert. Darüber hinaus spielen TNF-α und IL-1 eine Rolle bei der Induktion von Lebernekrose. Somit kann Curcumin die Wirkung der Toxizität reduzieren, indem es die Sekretion von TNF-α und IL-1 durch Makrophagen hemmt [11]. Diese Ergebnisse stimmen mit anderen in Referenz [27] berichteten Ergebnissen überein.

Biochemischer Indexgehalt im Serum bei Mäusen der Curcumin-Behandlungsgruppe mit Fehlerbalken in der Grafik

Die histopathologische Analyse von Leber, Niere und Milz wurde ebenfalls durchgeführt, um mögliche toxische Effekte durch die Nanopartikel-Gabe zu verifizieren. Die Organe jeder Maus wurden entnommen, mit 10 % Formalin behandelt und in Paraffin eingebettet. Fünf-Mikrometer-Schnitte wurden mit Hämatoxylin-Eosin (H&E) gefärbt und mikroskopisch untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass in den analysierten Organen, die in Abb. 10 dargestellt sind, keine relevanten histopathologischen Veränderungen registriert wurden. Die Leber- und Milzuntersuchungen zeigten, dass die Organarchitektur durch die Gabe von Kobaltferrit-Nanopartikeln nicht beeinflusst wurde. Dies hat zwei mögliche Gründe:Erstens ist die Größe der Nanopartikel relativ größer (dh 24 nm), und zweitens haben wir eine kleine Dosis Kobaltferrit-Nanopartikel (dh 150, 250 und 350 μm) verabreicht und abgetötet die Mäuse nach 24 h. Dies beeinflusst also nur die Funktion der Organe, aber möglicherweise nicht ihre Architektur. Dies ähnelt dem Fall, über den die Autoren in Referenz [28] berichtet haben, wo sie 7 Tage lang 20 mg/kg (höher als in unserem Fall) verabreicht haben. In ähnlicher Weise wurden in einem anderen in Referenz [29] beschriebenen Fall keine histopathologischen Veränderungen in den Organen beobachtet.

Histologische Gewebeschnitte nach Exposition mit PEG-CoFe₂ O₄ oder Curcumin zu Mäusen

Schlussfolgerung

In dieser Arbeit haben wir mit einem hydrothermalen Verfahren erfolgreich 24-nm-PEG-beschichtete Kobaltferrit-Nanopartikel hergestellt. Die in verschiedenen Organen von Mäusen durch verschiedene Dosierungen von PEG-Kobaltferrit-Nanopartikeln induzierte Toxizität wurde im Detail untersucht und anschließend ihre heilende Wirkung mit Curcumin untersucht. Es wurden biologische Tests durchgeführt, um die Toxizität von CoFe₂ . zu überprüfen O₄ Nanopartikel. Positive Veränderungen wurden bei den biochemischen Indizes nach der Behandlung mit Curcumin beobachtet, die entweder auf das normale Niveau kamen oder deutlich abnahmen. Diese Studie zeigt, dass PEG-beschichtetes CoFe₂ O₄ über eine hydrothermale Technik synthetisiert, ist ein gutes Modell für einen Wirkstoffträger und Curcumin, das eine natürliche Chemikalie ist und keine Nebenwirkungen besitzt, könnte zur Behandlung von Toxizität sowie für andere Krankheiten in lebenden Organismen verwendet werden.

Abkürzungen

ALT:

Alanin-Aminotransferase

AST:

Aspartattransferase

BUN:

Blutharnstoffstickstoff

CREA:

Kreatinin

Cys-C:

Cystatin C

FTIR:

Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie

H&E:

Hämatoxylin-Eosin

NPs:

Nanopartikel

Nrf2:

Nuklearer Faktor Erythrozyten 2-bezogener Faktor 2

PEG:

Polyethylenglykol

TB:

Gesamtbilirubin

TEM:

Transmissionselektronenmikroskopie

TGA:

Thermogravimetrische Analyse

TNF:

Tumornekrosefaktor

XRD:

Röntgenbeugung