Toxiciteit van PEG-gecoate CoFe2O4-nanodeeltjes met behandelingseffect van curcumine

Abstract

In dit werk, CoFe₂ O₄ nanodeeltjes gecoat met polyethyleenglycol (PEG) werden met succes gesynthetiseerd via een hydrothermische techniek. Morfologische studies van de monsters bevestigden de vorming van polykristallijne pure-fase PEG-CoFe₂ O₄ nanodeeltjes met een grootte van ongeveer 24 nm. Toxiciteit veroorzaakt door CoFe₂ O₄ nanodeeltjes werden onderzocht en biologische testen werden uitgevoerd om de toxiciteitseffecten van CoFe₂ te controleren O₄ nanodeeltjes. Bovendien werd het genezende effect van in levende organismen geïnduceerde toxiciteit bestudeerd met behulp van curcumine en er werd gevonden dat biochemische indexen ontgiften en verbeterden om hun normale niveau te bereiken na toediening van curcumine. Dus PEG-gecoate CoFe₂ O₄ gesynthetiseerd via een hydrothermische methode kan worden gebruikt in biomedische toepassingen en curcumine, een natuurlijke chemische stof zonder bijwerkingen, kan worden gebruikt voor de behandeling van toxiciteit die wordt veroorzaakt door de nanodeeltjes in levende organismen.

Achtergrond

Het gebruik van nanodeeltjes (NP's) biedt veel voordelen vanwege hun unieke chemische en fysische eigenschappen die aanzienlijk verschillen van hun bulktegenhangers [1]. Kobaltferriet (CoFe₂ O₄ ) als een van de belangrijkste magnetische materialen heeft op nanoschaal enorme belangstelling gewekt vanwege de verschillende toepassingen in recente technologieën [2,3,4,5]. Het wordt beschouwd als een van de concurrerende kandidaten voor zijn brede scala aan toepassingen, voornamelijk in de medische industrie, vanwege zijn vermogen om de gewenste fysische en chemische eigenschappen op nanoschaal te bezitten. Bovendien, CoFe₂ O₄ is gemakkelijk en kosteneffectief te vervaardigen met een gecontroleerde samenstelling, vorm en grootte die nodig zijn voor een bepaalde toepassing. In dit opzicht is de diameter van CoFe₂ O₄ nanodeeltjes voor biologische toepassingen onder de 100 nm kunnen de fysiochemische eigenschappen en farmacokinetiek in levende organismen sterk beïnvloeden. Grotere deeltjes met een diameter groter dan 100 nm worden gebruikt als contrastmiddel voor magnetische resonantiebeeldvorming van het maagdarmkanaal, terwijl kleinere deeltjes, kleiner dan ~ 20 nm, worden gebruikt als dragers voor tumorbehandelingen. Voor klinische toepassing van kobaltferriet nanodeeltjes is het erg belangrijk om de bioveiligheid zowel in vivo als in vitro te onderzoeken [6, 7]. Veel nanodeeltjes die via oraal of intraveneus in het lichaam worden opgenomen, worden voornamelijk verspreid in de lever, nieren en longen om zo tot verschillende ontstekingen in deze organen te leiden. In vergelijking met andere materialen is kobaltferriet niet uitgebreid bestudeerd om de toxiciteit ervan in levende organismen en vervolgens het genezende effect ervan met behulp van curcumine te onderzoeken, hoewel er weinig andere werken zijn gerapporteerd over het onderzoeken van de toxiciteit en bioveiligheid van met polyethyleenglycol (PEG) gecoat kobaltferriet nanodeeltjes.

Vanuit het oogpunt van toxiciteit is de grootste zorg de overmatige blootstelling die de eliminatie van opgehoopte nanodeeltjes uit biologische organen vereist, evenals de dringende behandeling van inflammatoire aandoeningen. Sommige onderzoekers hebben geprobeerd verschillende ontstekingsremmende geneesmiddelen te bestuderen voor de behandeling van toxiciteit van nanodeeltjes in vivo, en ze ontdekten dat deze ontstekingsremmende geneesmiddelen de uitscheiding van nanodeeltjes die zich in het lichaam ophopen tot op zekere hoogte zouden kunnen bevorderen om de of de weefselontstekingseffecten elimineren [8, 9]. Curcuma longa (kurkuma) is een traditioneel geneeskrachtig kruid met een vrij lange geschiedenis van gebruik als een behandeling voor ontstekingsziekten in Zuidoost-Azië. Er zijn talloze onderzoeken gerapporteerd naar de antioxiderende eigenschappen, antimutatie- en antitumoreffecten en carcinogene eigenschappen van curcumine [10, 11]. Curcumine heeft het vermogen om wonden te genezen en om leveraandoeningen, urinewegaandoeningen en hepatitis te behandelen [11]. Het verlicht oxidatieve stress en ontsteking bij chronische ziekten via de Nrf2-keap1-route. Curcumine kan pro-inflammatoire routes die verband houden met de meeste chronische ziekten onderdrukken en blokkeert zowel de productie van TNF als de celsignalering die wordt gemedieerd door TNF in verschillende soorten cellen. Bovendien kan curcumine ook werken als een TNF-blokker van in vitro en in vivo door direct aan TNF te binden [12].

In deze studie hebben we met succes PEG-gecoate CoFe₂ O₄ nanodeeltjes met een gecontroleerde vorm en grootte van ongeveer 25 nm met behulp van een hydrothermische techniek. Na het geven van verschillende blootstellingen (doses) van CoFe₂ O₄ nanodeeltjes, hebben we bloedanalyse, HE-kleuring en biodistributie onderzocht, evenals het behandelingseffect van curcumine op de toxiciteit veroorzaakt door PEG-CoFe₂ O₄ nanodeeltjes. Deze studie presenteert een nieuwe benadering om het toxiciteitseffect van CoFe₂ . te onderzoeken O₄ nanodeeltjes en vervolgens de behandeling van de toxiciteit veroorzaakt door PEG-CoFe₂ O₄ nanodeeltjes in vivo met behulp van curcumine.

Methoden

Bereiding van kobaltferriet-nanodeeltjes

Kobaltferriet nanodeeltjes werden gesynthetiseerd met behulp van een hydrothermische techniek. Voor dit doel werd een voldoende hoeveelheid ijzer(III)nitraat en kobaltchloride opgelost in gedeïoniseerd water en vervolgens gemengd met waterige oplossingen van PEG en natriumhydroxide (NaOH). Dubbel gedestilleerd gedeïoniseerd water werd gebruikt als oplosmiddel om de aanwezigheid van onzuiverheden in de uiteindelijke nanodeeltjes te voorkomen. Het mengsel werd ongeveer 30 minuten geroerd met behulp van een magnetische roerder en vervolgens in de autoclaaf gegoten en 6 uur verwarmd op 180 ° C om de hydrothermische reactie uit te voeren. Nadat de reactie was voltooid, werd het product afgekoeld tot kamertemperatuur en vervolgens tweemaal gewassen met gedeïoniseerd water en vervolgens met ethanol om de overmaat PEG en andere onopgeloste zouten, indien aanwezig in de oplossing, te verwijderen. Ten slotte werd het product een nacht bij 80 °C gedroogd en vervolgens tot poeder vermalen om de gewenste kobaltferriet-nanodeeltjes te verkrijgen. In dit stadium werden de nanodeeltjes amorf gevonden, wat werd bevestigd door de XRD die wordt getoond in figuur 2a. Om de nanodeeltjes in kristallijne vorm te krijgen, werden de monsters vervolgens gedurende 6 uur bij 500 ° C gegloeid en het eindproduct werd verkregen in de vorm van kristallijn PEG-CoFe₂ O₄ nanodeeltjes die werd bevestigd door de XRD getoond in Fig. 2b.

99mTc-labeling van PEG-CoFe₂ O₄ Nanodeeltjes

Radiolabeling van PEG-gecoat CoFe₂ O₄ nanodeeltjes werden uitgevoerd met 99mTc met behulp van stannochloride (SnCl₂ ) als het reductiemiddel en losten de nanodeeltjes op in gedeïoniseerd water onder ultrasone trillingen gedurende ongeveer 0,5 uur. SnCl₂ , ascorbinezuur en 99mTcO₄ werden vervolgens toegevoegd aan de suspensie van nanodeeltjes (met kobaltferriet van ~ -0,4 gew.%). Voor nauwkeurige gegevens werden de radioactieve tellingen binnen 24 uur gemeten vanwege de korte levensduur van 99mTc (~ 6 uur). De pH van het mengsel werd aangepast in het bereik van 5-10 met behulp van 1,0 M NaHCO₃ oplossing; vervolgens schorsing van PEG-CoFe₂ O₄ werd eraan toegevoegd en het resulterende mengsel werd vervolgens 25 minuten bij 10.000 bij 80°C geroerd. Na centrifugeren werd het supernatant gedecanteerd en het resterende materiaal werd geïdentificeerd als 99mTc PEG-CoFe₂ O₄ . Papierchromatogram (onder de chromatografische oplossingen van normale zoutoplossing en aceton) werd gebruikt om de opbrengsten van de gelabelde verbindingen te meten. Het radioactieve labelrendement van de nanodeeltjes bleek ongeveer 70% te zijn, wat de werkelijke distributie en het metabolisme in vivo weerspiegelt.

Biodistributie van PEG-CoFe₂ O₄ Nanodeeltjes

Kunming-muizen met een gewicht tussen 15 en 18 g werden geleverd door het Laboratory Center for Medical Science, Lanzhou University, Gansu, Volksrepubliek China. Alle dieren werden gehuisvest in individuele kooien met een temperatuurgecontroleerd systeem (21 tot 22 ° C) en de lichten waren ingeschakeld van 08:00 tot 20:00 uur. Goed voedsel en water werden aan de muizen gegeven, zoals aanbevolen volgens de dierprotocollen door de Richtlijn van de Europese Gemeenschappen van 24 november 1986 (86/609/EEG), en goedgekeurd door de institutionele dierenzorg- en gebruikscomités van het medisch dierencentrum van de provincie Gansu. en Lanzhou University Animal Committees Guideline (China). De muizen werden willekeurig verdeeld in zeven groepen (vijf muizen/groep), intraveneus geïnjecteerd met 99mTc-PEG-CoFe₂ O₄ oplossing, en vervolgens gedood 1, 6, 16 en 24 uur na de injectie. Weefsels van het hart, de longen, de lever, de milt en de nier werden onmiddellijk ontleed en vervolgens werd een aanzienlijke hoeveelheid bloed verzameld. Elk weefsel werd in folie gewikkeld, goed gewogen en geteld op 99mTc. Gegevenspunten werden gecorrigeerd voor fysiek verval van radioactiviteit. De verdeling van het weefsel werd weergegeven in procent geïnjecteerde dosis per gram nat weefsel (%ID/g), dat kon worden berekend door het percentage geïnjecteerde (weefselactiviteit/totale activiteitsdosis) per gram van het natte weefsel.

Doseringseffect op de toxiciteit van PEG-CoFe₂ O₄ in muizen

In dit experiment werden 21 muizen verdeeld in zeven groepen (drie muizen/groep). PEG-CoFe₂ O₄ nanodeeltjes werden intraveneus bij muizen geïnjecteerd in verschillende doses van 125, 250 en 350 g/muis (0,2 ml) met de controlegroep die werd behandeld met een normale zoutoplossing van 0,9%. In de behandelingsgroep werden ook verschillende doses van 125, 250 en 350 g/muis curcumine intraveneus in muizen geïnjecteerd. De schadegroepen werden na 24 uur gedood, terwijl de behandelingsgroepen na 3 dagen werden gedood. Er werd bloed van de muizen verzameld en ongeveer 10 minuten gecentrifugeerd om het serum te verkrijgen. De serumgehaltes van totaal bilirubine (TB), alanineaminotransferase (ALT), aspartaattransaminase (AST), bloedureumstikstof (BUN), creatinine (CREA) en cystatine C (Cys-C) werden gemeten. Tegelijkertijd werden de lever, de long, de milt, de nier en het hart onmiddellijk geoogst. Deze weefsels werden gefixeerd in 10% gebufferde formaline en verwerkt voor de routinematige histologie met hematoxyline en eosine. Microscopische observatie van weefsels werd uitgevoerd met behulp van een Olympus Microphot-CX41-microscoop in combinatie met een digitale camera.

Resultaten en discussie

TEM- en XRD-analyses

Morfologische karakterisering werd uitgevoerd met behulp van een JEOL JEM-1400 transmissie-elektronenmicroscoop en röntgendiffractometer (Shimadzu XRD-7000) met koperen K_α als stralingsbron. Figuur 1 toont de TEM-afbeeldingen van PEG-gecoate kobaltferriet-nanodeeltjes met verschillende resoluties (Fig. 1a, b), wat de succesvolle vorming van pure-fase PEG-gecoate kobaltferriet-nanodeeltjes met een deeltjesgrootte van ongeveer 24 nm bevestigt. Figuur 2 toont de röntgendiffractie-analyse van de bereide nanodeeltjes. Figuur 2a geeft de XRD-resultaten weer van de voorbereide monsters, waaruit blijkt dat de nanodeeltjes meestal in amorfe vorm zijn. Toen de monsters echter gedurende 6 uur bij hoge temperatuur (d.w.z. 500 ° C) werden gegloeid, bleek dat de nanodeeltjes in kristallijne vorm worden omgezet, wat te zien is in de XRD-afbeelding in Fig. 2b. De gemiddelde kristallietgrootte werd berekend uit de lijnverbreding van de sterkste piek in XRD-analyse (Fig. 2b) met behulp van de Debye-Scherrer-vergelijking (D = Kλ / β cosθ ) [13], wat uitkomt op ~ 22 nm. De posities en relatieve intensiteiten van alle waargenomen pieken in het XRD-patroon geven aan dat de kristallijne structuur de vorming van kubische spinelstructuur van de nanodeeltjes bevordert volgens de JCPDF-kaart (kaart nr. 20-1086) getoond in de inzet van Fig. 2b. Alle pieken zijn correct geïndexeerd en er zijn geen extra pieken te zien in het XRD-patroon, wat aangeeft dat er geen onzuiverheden in de monsters aanwezig zijn. Zowel de TEM- als de XRD-resultaten bevestigen de succesvolle vorming van kristallijne nanodeeltjes van ongeveer 22-25 nm.

een , b Transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) beelden van PEG-gecoate kobaltferriet nanodeeltjes verzameld met verschillende resoluties

XRD-resultaten van de monsters a zoals voorbereid en b gegloeid bij 500 ° C. De inzet toont de JCPDF-kaart voor kobaltferriet. Er zijn geen extra pieken te zien in de verkregen XRD-gegevens

Fourier-transformatie infraroodspectroscopie, Raman- en TG-analyses

Fourier-transformatie-infraroodspectroscopie (FTIR) werd gebruikt om de structurele eigenschappen en kationverdeling van kobaltferriet-nanodeeltjes te onderzoeken. Afbeelding 3 toont het infraroodspectrum van de monsters die bij kamertemperatuur zijn genomen. Over het algemeen heeft kobaltferriet twee sterke absorptiebanden, ʋ ₁ en ʋ ₂ , die tussen 400 en 600 cm liggen⁻¹ [14,15,16], wat in ons geval vrij duidelijk is. Hogere band (ʋ ₁ ) komt overeen met de intrinsieke rektrillingen van metaal (M-O) op de tetraëdrische roosterplaatsen, terwijl de onderste band (ʋ ₂ ) staat voor uitrekkende trillingen van de metaalionen op octaëdrische plaatsen [14,15,16]. Deze resultaten onthullen de succesvolle vorming van kubisch gestructureerde kobaltferriet-nanodeeltjes. Uit FTIR-gegevens blijkt de piek bij ~ 3400 cm⁻¹ geeft duidelijk de PEG-piek aan, wat de succesvolle hechting van PEG met kobaltferriet-nanodeeltjes bevestigt.

Fourier-transformatie-infraroodspectroscopie (FTIR) gebruikt in het bereik van 500–4000 cm⁻¹ om de structurele eigenschappen van de monsters te onderzoeken. De gegevens bevestigen de PEG-gecoate kobaltferriet nanodeeltjes

Het Raman-spectrum bij kamertemperatuur van de monsters wordt weergegeven in figuur 4, dat verschillende pieken in het bereik van 190–684 cm⁻¹ weergeeft . De belangrijkste piek bij hoge frequentie (684 cm⁻¹ ) is de karakteristieke piek van het spinelferriet toegeschreven aan A_1g modus die overeenkomt met het symmetrische uitrekken van zuurstofionen langs de Fe-O-bindingen op tetraëdrische plaatsen [17]. De lagere frequentiepieken behoren ook tot spinelgestructureerd kobaltferriet. Het verschijnen van al deze pieken in het Raman-spectrum bij geschikte energieën bevestigt de succesvolle vorming van PEG-gecoate kubische CoFe₂ O₄ nanodeeltjes.

Raman-spectrum bij kamertemperatuur van de monsters verzameld in de 190–1000 cm⁻¹ frequentiebereik

Thermogravimetrische analyse (TGA) van de monsters (CoFe₂ O₄ , PEG en PEG-CoFe₂ O₄ ) werd uitgevoerd tussen 50 en 600 °C, en de resultaten worden getoond in Fig. 5. Deze thermogrammen laten zien dat CoFe₂ O₄ nanodeeltjes verliezen hun gewicht in het bereik van 200-300 °C, PEG verliest zijn gewicht bij een temperatuur onder 400 °C, terwijl PEG-CoFe₂ O₄ verliest zijn gewicht in het temperatuurbereik van 200-400 ° C. Het is te zien dat de thermische stabiliteit van PEG relatief slecht is (getoond aan de rechterkant van de figuur); echter, de thermische stabiliteit van PEG-CoFe₂ O₄ lijkt meer dan 80% te zijn. Nanodeeltjes van zuiver kobaltferriet zijn onoplosbaar in water; het kan echter gemakkelijk worden opgelost in water na coating met PEG vanwege zijn hydrofiele aard, zoals weergegeven in Fig. 6. In de figuur is te zien dat de deeltjes na verloop van tijd neerslaan op de bodem van de fles, wat is waarschijnlijk te wijten aan de zwaartekracht van nanodeeltjes. Figuur 6 toont de tijdsevolutie van het oplossen van met PEG gecoate kobaltferriet-nanodeeltjes. In ons geval hebben we de nanodeeltjes volledig in zoutoplossing gedispergeerd voordat ze in het lichaam van de muizen werden geïnjecteerd om ervoor te zorgen dat ze goed in verschillende organen van muizen worden afgeleverd.

Thermogravimetrische analyse (TGA) van pure CoFe₂ O₄ , PEG en PEG-gecoate CoFe₂ O₄ genomen in het temperatuurbereik 50-600 °C

Oplosbaarheid van PEG-CoFe₂ O₄ nanodeeltjes in gedeïoniseerd water met verschillende tussenpozen (5, 10, 30 en 60 min)

Biodistributieonderzoeken

Om de hoeveelheid van de nanodrager in elk orgaan nauwkeurig te kwantificeren na toediening in een levend organisme, is de biologische verdeling van de 99mTc PEG-CoFe₂ O₄ werd uitgevoerd bij normale muizen. Men ziet dat de opname van PEG-CoFe₂ O₄ is hoger in de lever en milt zoals weergegeven in figuur 7 en deze resultaten zijn hetzelfde met referentie [18] waar de opname van radioactief gelabeld kobaltferriet 1 uur na injectie drie keer hoger is in de lever en milt dan die van andere magnetische nanodeeltjes. De reden is dat de weefsels die gebonden zijn aan reticulo-endotheliale systemen zoals de lever en de milt deze vreemde deeltjes grotendeels opnemen, aangezien deze organen Kupffer-cellen hebben, die fungeren als een reinigingsfunctie en een belangrijke rol spelen bij het verwijderen van nano- en micromaterialen uit de lichaamscirculatie door fagocytose [19]. In dit werk wordt waargenomen dat de verdeling van PEG-CoFe₂ O₄ in weefsels neemt met het verstrijken van de tijd af, wat betekent dat PEG-CoFe₂ O₄ nanodeeltjes worden na verloop van tijd uitgescheiden door het urineren. De nier is het uitscheidingssysteem voor de nanodeeltjes via de urine. In Fig. 7 wordt de maximale biodistributie in de nier waargenomen in 1 uur [20]. De bloedaccumulatie was pas direct na de injectie hoog, wat wijst op een relatief snelle klaring van radioactiviteit uit de bloedplas van het lichaam, zoals weergegeven in figuur 7, wat vergelijkbaar is met het geval met ijzeroxide-nanodeeltjes met PEG-ketens die langdurig in het bloed aanwezig zijn zwembad [21, 22]. Bovendien werd gevonden dat de biodistributie in het hart erg laag is, wat hetzelfde is als gerapporteerd in referentie [23]. Het is opmerkelijk dat de milt een primaire plaats is voor de vernietiging van oude rode bloedcellen en de daaropvolgende recycling van hemoglobinegebonden FE [18, 24]. Er is waargenomen dat in de loop van de tijd langzamere maar efficiëntere processen in de milt actief zijn en dat ze beter in staat zijn om de nanodeeltjes uit de circulatie te verwijderen, wat resulteert in verhoogde radioactiviteitsconcentraties in het weefsel na 1 uur na injectie. Longopname van PEG-CoFe₂ O₄ was tijdens onze studie onbeduidend, zoals weergegeven in figuur 7. Vergelijkbaar werk is gerapporteerd in referentie [23]. Dit geeft aan dat er geen microaggregaten onomkeerbaar kunnen worden opgesloten in de haarvaten van de longen [23, 25, 26].

Biodistributie van PEG-CoFe₂ O₄ nanodeeltjes in het bloed, het hart, de lever, de milt, de longen en de nieren na verschillende intervallen (1, 6, 16 en 24 uur) van blootstelling aan muizen. De foutbalken in de verkregen gegevens worden weergegeven in de afbeelding

Doseringseffect van PEG-CoFe₂ O₄ over toxiciteit

Om mogelijke toxische effecten van PEG-CoFe₂ . aan het licht te brengen O₄ , hebben we de biochemische test op muizen in vivo uitgevoerd. Voor dit doel hebben we een gemengde oplossing van zoutoplossing en PEG-CoFe₂ . geïnjecteerd O₄ van verschillende hoeveelheden (150, 250 en 350 μg) en offerden de muizen na 24 uur op. Voor bloedanalyse werd het bloed verzameld en ongeveer 10 minuten gecentrifugeerd om het serum te verkrijgen. Verschillende parameters werden getest met focus op lever- en nierfunctiemarkers, waaronder Cys-C, CREA, ALT, AST, TB en BUN. Deze parameters werden vervolgens vergeleken met controlegroepen met behulp van SPSS-software (p <-0,05 geeft een significant verschil aan), en de resultaten worden getoond in Fig. 8. Er is een significant verschil te zien in ALT, BUN en CREA-A tussen de blootstellings- en controlegroepen. Het blijkt dat TB en Cys-C, die voornamelijk verantwoordelijk zijn voor een biomarker van de inhoud van de nierfunctie, significant afnamen voor de blootstelling van 150 μg per muis aan PEG-CoFe₂ O₄ en het bleek te stijgen met een dosering van 250 g per muis, terwijl het voor 350 μg per muis het normale niveau bereikt. Dit suggereert dat de nierfunctie tot op zekere hoogte wordt beïnvloed door de blootstelling aan PEG-CoFe₂ O₄ maar beschadigde de weefsels niet significant. AST, dat een biomarker is voor de gezondheid van de lever, nam significant af door de blootstelling aan alle doseringen, wat aangeeft dat het de leverfunctie meer kan beïnvloeden in vergelijking met muizen uit de controlegroep. Uit al deze resultaten blijkt duidelijk dat een PEG-CoFe₂ O₄ dosering van 250 μg/muis geeft relatief meer schade. Daarom gebruikten we voor verdere analyses en tests in ons experiment 250 μg/muis PEG-CoFe₂ O₄ dosering.

Biochemische indexen in serum na verschillende doseringen (in g) PEG-CoFe₂ O₄ blootstelling aan muizen met foutbalken weergegeven in de afbeelding

Effect van curcumine op de toxiciteit van PEG-CoFe₂ O₄

In deze studie werd curcumine gebruikt om de ontsteking te verminderen tot het schade-effect van PEG-CoFe₂ O₄ . Om het effect van curcumine op de toxiciteit van PEG-CoFe₂ . te onderzoeken O₄ , werden biochemische indexen en weefselhistologie van muizen gemeten. Deze biochemische indexen omvatten BUN, CREA, Cys-C, ALT, AST en TB in het serum van de muizen van de behandelingsgroep. Het blijkt dat BUN, CREA, Cys-C en AST een significante afname laten zien in verschillende doseringen curcumine in vergelijking met de blootstellingsgroep, terwijl bij een dosering van 150 μg/muis curcumine, ALT, AST en CREA het normale niveau in vergelijking met de controlegroep zoals weergegeven in Fig. 9. In TB- en ALT-gehalten vertonen alle doseringen curcumine een significante afname in vergelijking met de blootstellingsgroep van PEG-CoFe₂ O₄ . In Fig. 9 geven de resultaten aan dat curcumine een positief behandeleffect heeft op de schade van PEG-CoFe₂ O₄ bij muizen en verschillende doseringen van curcumine laten een beter behandelingseffect zien. Dit werk onderzoekt het beschermende effect van curcumine tegen de serumspiegel van leverenzymen (ALT en AST) en nierenzymen (BUN, CREA, Cys-C en TB). In deze studie, PEG-CoFe₂ O₄ verhoogde de serumspiegel van ALT-, AST-, BUN-, CREA-, Cys-C- en TB-enzymen significant in vergelijking met de controlegroep, die na toediening van curcumine meestal het normale niveau benaderde. Necrose of celmembraanbeschadiging kan de afgifte van deze enzymen in het bloed veroorzaken. De serumspiegel van deze enzymen is echter geassocieerd met lever- en nierprestaties. In de groepen die curcumine kregen, was de hoeveelheid van deze enzymen verminderd, wat wijst op de beschermende effecten van curcumine tegen de toxiciteit van PEG-CoFe₂ O₄ nanodeeltjes. Dit komt door de antioxiderende werking van curcumine die de oxidatieve stress vermindert. Bovendien spelen de TNF-α en IL-1 een rol bij de inductie van levernecrose. Zo kan curcumine het effect van toxiciteit verminderen door de secretie van TNF-α en IL-1 door macrofagen te remmen [11]. Deze bevindingen komen overeen met andere resultaten gerapporteerd in referentie [27].

Biochemische indexen inhoud in serum in de curcumine behandelingsgroep muizen met foutbalken aangegeven in de grafiek

De histopathologische analyse van de lever, nieren en milt werd ook uitgevoerd om de mogelijke toxische effecten te verifiëren die worden veroorzaakt door de toediening van nanodeeltjes. De organen van elke muis werden verwijderd, behandeld in 10% formaline en ingebed in paraffine. Secties van vijf micrometer werden gekleurd met hematoxyline-eosine (H&E) en microscopisch onderzocht. De resultaten laten zien dat er geen relevante histopathologische veranderingen werden geregistreerd in geanalyseerde organen die worden getoond in Fig. 10. Het lever- en miltonderzoek toonde aan dat de orgaanarchitectuur niet werd beïnvloed door de toediening van kobaltferriet nanodeeltjes. Dit komt door de twee mogelijke redenen:ten eerste is de grootte van nanodeeltjes relatief groter (dwz 24 nm), en ten tweede gaven we een kleine dosis kobaltferriet-nanodeeltjes (dwz 150, 250 en 350 μm) en doodden de muizen na 24 uur. Dit heeft dus alleen invloed op de functie van de orgels, maar niet op de architectuur ervan. Dit is vergelijkbaar met het geval gerapporteerd door auteurs in referentie [28], waar ze gedurende 7 dagen 20 mg/kg (hoger dan ons geval) gaven. Evenzo werden er in een ander geval gerapporteerd in referentie [29] geen histopathologische veranderingen in de organen gevolgd.

Histologische coupes van weefsel na blootstelling aan PEG-CoFe₂ O₄ of curcumine voor muizen

Conclusie

In dit werk hebben we met succes 24-nm PEG-gecoate kobaltferriet-nanodeeltjes gefabriceerd met behulp van een hydrothermische techniek. Toxiciteit geïnduceerd in verschillende organen van muizen met behulp van verschillende doseringen van PEG-kobaltferriet-nanodeeltjes werd in detail onderzocht, en vervolgens werd het genezende effect bestudeerd met behulp van curcumine. Biologische testen werden uitgevoerd om de toxiciteit van CoFe₂ . te controleren O₄ nanodeeltjes. Positieve veranderingen werden gevolgd in biochemische indexen na behandeling met curcumine, die ofwel op het normale niveau kwamen of aanzienlijk afnamen. Deze studie geeft aan dat PEG-gecoate CoFe₂ O₄ gesynthetiseerd via een hydrothermische techniek is een goed model voor een medicijndrager en curcumine, dat een natuurlijke chemische stof is en geen bijwerkingen heeft, zou kunnen worden gebruikt voor de behandeling van toxiciteit en voor andere ziekten bij levende organismen.