Ин таҳқиқот таъсири полифенолҳои экстракти Vaccinium corymbosum, яъне blueberry/кабудмеваи буттаи баландро ба химияи сатҳ, сохтор, рафтори зиддимикробӣ ва мутобиқати ҳуҷайравии нанозарраҳои оксидҳои металлии TiO₂ ва ZnO муқоиса мекунад. Истеҳсоли наноматериалҳои оксиди металл бо миёнаравии растанӣ як равиши биокумакӣ барои омода кардани мавод аст, ки дар он фитохимикатҳои растанӣ дар ташаккули намудҳои металлӣ, афзоиши зарраҳо ё устуворсозии сатҳҳои зарраҳои мавҷуда нақш мебозанд. Аммо дар ин таҳқиқот ду оксид бо як усул ҳосил нашудаанд: ZnO аз ZnCl₂ дар pH 12 бо таҳшинсозии ишқорӣ ташкил шудааст, дар ҳоле ки дар шохаи TiO₂, TiO₂-и дараҷаи ғизоии аз пеш мавҷуд бо экстракти blueberry коркард шуда, тавассути полифенолҳо ба тағйирдиҳии сатҳ дучор шудааст. Характеризатсияи сохторӣ бо XRD, FTIR, XPS, Raman, TEM/SEM, DLS ва UV–Vis; профили полифенолӣ бо HPLC; фаъолияти зиддимикробӣ бар зидди Escherichia coli-и уропатогенӣ ва Salmonella Typhimurium; ва мутобиқати ҳуҷайравӣ бо лейкоситҳои хуни канории Gallus gallus domesticus ва модели Artemia salina арзёбӣ шудааст. Натиҷаи асосӣ ин аст, ки ZnO боздории қавитари афзоишро нишон дод, дар ҳоле ки TiO₂ профили устувортари мутобиқати ҳуҷайравиро пешниҳод кард. Бо вуҷуди ин, таҳқиқот бехатарии клиникӣ дар инсон, заҳролудии дарозмуддат ё самаранокӣ дар муҳити воқеии истифодаҳоро исбот намекунад.

Профилҳои HPLC дар экстракти blueberry сигналҳои мувофиқ бо сианидин-3-глюкозид, сианидин, малвидин ва кверцетинро нишон доданд. Пас аз коркард бо TiO₂, коҳиши бештар дар шумора ва шиддати ин қуллаҳо бо адсорбсия/иммобилизатсияи қавитари фитохимикатҳо дар сатҳи TiO₂ ё табдили онҳо алоқаманд дониста шудааст. Дар фазаи моеъ пас аз истеҳсоли ZnO бошад, қисми бештари сигналҳои ибтидоии полифенолӣ нигоҳ дошта шудааст. Манбаъ ин фарқро бо тафовути байни механизми ташаккули ZnO-и назоратшаванда аз рӯи pH, яъне Zn²⁺ → Zn(OH)₂ → ZnO, ва механизми боркунии сатҳӣ дар TiO₂ шарҳ медиҳад.

Дар ҷадвали асосии натиҷаҳои зиддимикробӣ, арзишҳои MIC барои TiO₂ дар E. coli 8 mg/mL ва дар S. Typhimurium 4 mg/mL мебошанд; барои ZnO мутаносибан 2 ва 1 mg/mL. Дар ҳамаи чор комбинатсия, арзиши MBC аз баландтарин консентратсияи санҷидашудаи 16 mg/mL болотар монд. Аз ин рӯ, гарчанде зарраҳо дар шароити таҳқиқот боздории қавии афзоишро ба вуҷуд оварданд, таъсири пурраи бактерисидӣ то 16 mg/mL тасдиқ нашудааст.

Дар манбаъ фарқиятҳои муҳими гузоришдиҳӣ мавҷуданд. Дар Abstract, ZnO MIC ҳамчун 0,5–1 mg/mL ва TiO₂ MIC ҳамчун 8–16 mg/mL дода шудааст, дар ҳоле ки Ҷадвали асосии 4 мутаносибан 2/1 ва 8/4 mg/mL-ро гузориш медиҳад. Ба ҳамин монанд, abstract андозаи кристаллити TiO₂-ро 12,8 nm медиҳад, дар ҳоле ки Ҷадвали асосии XRD 2 тақрибан 49,98 nm-ро гузориш мекунад. Verianla ин арзишҳоро зери як натиҷаи “ислоҳшуда” муттаҳид накардааст.

Нанозарраҳои оксиди металл аз он сабаб дар таҳқиқоти маводи зиддимикробӣ васеъ омӯхта мешаванд, ки метавонанд бо микроорганизмҳо тавассути якчанд роҳҳои физикӣ-кимиёвӣ таъсири мутақобила дошта бошанд. TiO₂ ва ZnO ду оксиди муҳими нимноқил мебошанд, ки метавонанд тавассути реактивияти сатҳ, химияи марбут ба намудҳои реактивии оксиген, таъсири физикӣ бо мембранаи ҳуҷайра ва махсусан дар ZnO тавассути озодшавии Zn²⁺ таъсири зиддибактериявӣ ба вуҷуд оранд.

Бо вуҷуди ин, реактивияти баланди сатҳ танҳо барои бактерияҳо аҳамият надорад. Ҳамин хусусиятҳо метавонанд дар ҳуҷайраҳои эукариотӣ стрессҳои оксидшавӣ ё осеби мембрана ба вуҷуд оранд. Аз ин рӯ, танҳо чен кардани фаъолияти зиддимикробӣ кофӣ нест; хусусиятҳои сохторӣ, рафтори коллоидӣ ва мутобиқати ҳуҷайравии мавод низ бояд дар ҳамон чаҳорчӯбаи таҷрибавӣ арзёбӣ шаванд.

Холигии адабиёти илмии ин таҳқиқот дар ҳамин ҷо зуҳур мекунад. Гарчанде истеҳсоли нанозарраҳои металлӣ ё оксиди металл бо экстрактҳои намудҳои Vaccinium қаблан омӯхта шудааст, қисми муҳими таҳқиқот бо ташаккули зарра ва скрининги асосии зиддимикробӣ маҳдуд мондааст. Таҳқиқоти ҳамгирое, ки таъсири сохторӣ ва биологии як экстракти ботаникиро ба ду системаи гуногуни оксиди металл бо HPLC, характеризатсияи ҳолати сахт, заҳролудии ҳуҷайравӣ ва docking-и молекулавӣ якҷо меомӯзанд, маҳдудтаранд.

Оё полифенолҳои blueberry ба нанозарраҳои TiO₂ ва ZnO яксон таъсир мекунанд?

Не. Маълумоти манбаъ нишон медиҳад, ки полифенолҳои blueberry дар TiO₂ асосан тавассути адсорбсия/иммобилизатсия ба сатҳи оксиди аз пеш мавҷуд мепайванданд, дар ҳоле ки дар системаи ZnO онҳо ҳамчун ҷузъҳои комплекссоз/capping амал мекунанд, ки ба афзоиш ва устуворшавии сатҳии зарраҳои тавассути гидролиз–конденсатсияи ишқории Zn²⁺ ҳосилшуда таъсир мерасонанд.

Экстракти blueberry чӣ гуна омода шуд?

Меваҳои тару тозаи blueberry-и дараҷаи пасти тиҷоратӣ, ки аз бозори маҳаллӣ ҳамчун маҳсулоти иловагии агросаноатӣ гирифта шуданд, аввал бо яхкунонида-хушккунӣ хушк карда шуданд. Маводи хушкшуда майда карда шуд; 1 g хокаи он бо 100 mL оби дистиллшуда омехта шуда, дар 90 °C барои 15 дақиқа бо 400 rpm омехта карда шуд. Омехта пас аз хунук шудан то ҳарорати хона дар 25 °C бо 14.000 × g барои 15 дақиқа сентрифуга карда, аз филтри Whatman No. 1 гузаронида ва дар шишаи қаҳваранг дар 4 °C нигоҳ дошта шуд.

HPLC кадом полифенолҳоро пайгирӣ кард?

Профили фитохимиявӣ дар системаи Agilent 1120 Compact HPLC бо ошкоркунии UV дар 350 nm анҷом дода шуд. Колонкаи Phenomenex Luna C18 дар 40 °C истифода шуда, вақтҳои нигоҳдории стандартҳои сианидин-3-глюкозид, сианидин, малвидин ва кверцетин барои муайянкунӣ муқоиса карда шуданд.

Экстракт пеш аз коркард қуллаҳои зиёди равшанеро нишон дод, ки бо ин пайвастагиҳо алоқаманд буданд. Пас аз коркард бо TiO₂, шумора ва шиддати қуллаҳо ба таври назаррас кам шуд. Манбаъ инро бо сарфшавӣ, табдили кимиёвӣ ё иммобилизатсияи полифенолҳо дар сатҳи TiO₂ алоқаманд мекунад. Пас аз истеҳсоли ZnO бошад, қисми бештари қуллаҳо, гарчанде бо шиддати камтар, дар фазаи моеъ боқӣ монданд.

Ин таҳлил профилсозии сифатиро таъмин мекунад. Дар бахши маҳдудиятҳои худи мақола, муайян нашудани консентратсияҳои миқдории пайвастагиҳои алоҳидаи фенолӣ ҳамчун камбудии муҳим қабул шудааст. Аз ин рӯ, робитаи сабабии миқдорӣ ба шакли “миқдори муайяни кверцетин ҳамин қадар саҳми зиддибактериявӣ гузошт” сохта намешавад.

Дар шохаи TiO₂ воқеан чӣ кор карда шуд?

Дар таҷрибаи TiO₂, маводи ибтидоӣ аллакай TiO₂-и дараҷаи ғизоӣ буд. 90 mL суспензияи TiO₂ бо консентратсияи 1 × 10⁻³ M дар ҳарорати хона ду соат омехта карда шуда, сипас 10 mL экстракти blueberry илова ва боз ду соат омехта карда шуд; система дар 60 °C як соат гарм карда шуд. Маҳсулот бо сентрифугакунонӣ дар 10.000 rpm барои 15 дақиқа ҷамъ карда, бо оби деионизатсияшуда шуста ва дар 80 °C шабона хушк карда шуд.

Аз ин рӯ, шохаи TiO₂-ро ҳамчун “синтези кристаллҳои нави TiO₂ аз прекурсори Ti тавассути барқарорсозии растанигӣ” нишон додан дуруст нест. Муҳокимаи FTIR-и манбаъ низ модели импегнатсия/боркунии сатҳро дар preformed TiO₂ дастгирӣ мекунад, ки тавассути пайвандҳои гидрогенӣ ва ҳамоҳангии фитохимикатҳо бо гурӯҳҳои Ti–OH ба амал меояд.

ZnO чӣ гуна истеҳсол шуд?

Дар шохаи ZnO, 90 mL маҳлули 10 mM ZnCl₂ дар ҳарорати хона барои 20 соат омехта карда шуд. Сипас 1 M NaOH қатра-қатра илова карда шуда, pH то 12 баланд карда шуд, 10 mL экстракти blueberry илова ва омехта дар 60 °C як соат омехта карда шуд. Маҳсулоти таҳшиншуда дар 10.000 rpm барои 15 дақиқа сентрифуга карда, шуста ва дар 80 °C шабона хушк карда шуд.

Дар чаҳорчӯбаи кимиёвии пешниҳодкардаи манбаъ, ташаккули ZnO асосан тавассути пайдарпаии гидролиз/конденсатсияи ишқории Zn²⁺ → Zn(OH)₂ → ZnO сурат мегирад. Полифенолҳо дар ин раванд асосан ҳамчун ҷузъҳое арзёбӣ шудаанд, ки бо ионҳои металл комплекс ҳосил мекунанд, ба сатҳи зарра мепайванданд ва ба афзоиш/устуворшавӣ таъсир мерасонанд.

FTIR чӣ нишон дод?

Дар экстракти blueberry, банди васеи тақрибан 3300–3400 cm⁻¹ бо ларзишҳои фенолии O–H; тақрибан 2920 cm⁻¹ бо C–H алифатӣ, 1600–1700 cm⁻¹ бо карбонил/ароматикии C=C ва тақрибан 1200–1000 cm⁻¹ бо ларзишҳои C–O/C–O–C алоқаманд дониста шуданд.

Дар намунаи ZnO, сустшавӣ/ҷойивазкунии бандҳои гидроксил ва карбонил бо таъсири мутақобилаи лигандҳои фитохимиявӣ бо намудҳои Zn алоқаманд карда шуд; хусусиятҳои зери 600 cm⁻¹ ларзишҳои шабакаи Zn–O-ро дастгирӣ карданд. Дар TiO₂ бошад, қисман нигоҳ доштани бандҳои органикии марбут ба экстракти blueberry назарияеро дастгирӣ кард, ки полифенолҳо бештар дар сатҳи оксиди мавҷуда нигоҳ дошта мешаванд, на ин ки пурра сарф шаванд.

XRD сохтори кристаллиро чӣ гуна тасдиқ кард?

Намунаҳои XRD фазаи anatase-и TiO₂ ва сохтори гексагоналии wurtzite-и ZnO-ро дастгирӣ карданд. Барои TiO₂ инъикоси бартаридоштаи (101) тақрибан дар 25° 2θ; барои ZnO инъикоси бартаридоштаи (101) тақрибан дар 36° мушоҳида шуд. Манбаъ гузориш медиҳад, ки дар намунаҳои асосӣ қуллаҳои равшани фазаи дуюм ё наҷосат мушоҳида нашудаанд.

Дараҷаи кристаллнокии TiO₂ бо таносуби масоҳати зерин ҳисоб карда шуд:

\[ \mathrm{Kristallik} = \frac{\mathrm{Kristalin\ piklerin\ alanı}} {\mathrm{Tüm\ piklerin\ alanı}} \]

Барои TiO₂-и дараҷаи ғизоӣ кристаллнокӣ %77,07 ва барои TiO₂-и бо blueberry коркардшуда %88,01 гузориш шудааст.

Барои андозаи кристаллит манбаъ аз робитаи Scherrer истифода кардааст:

\[ D = \frac{0.95\lambda}{\beta\cos\theta} \]

Дар ин ҷо D андозаи кристаллит, λ дарозии мавҷи рентгении истифодашуда, β паҳноии қуллаи интихобшудаи дифраксия ва θ кунҷи Bragg мебошад. Ҷадвали асосии 2 барои TiO₂-и дараҷаи ғизоӣ тақрибан 54,12 nm ва барои TiO₂-и коркардшуда тақрибан 49,98 nm медиҳад. Азбаски арзиши 12,8 nm барои TiO₂ дар Abstract бо ин мувофиқат намекунад, онҳо набояд ҳамчун як андозаи ягонаи тасдиқшудаи кристаллит муттаҳид карда шаванд.

XPS дар бораи химияи сатҳ чӣ гуфт?

Дар спектри Ti 2p ду қуллаи тақрибан 458,6 ва 464,1 eV бо ҳолати Ti⁴⁺; ва дар спектри Zn 2p қуллаҳои тақрибан 1022,9 ва 1046 eV бо Zn²⁺ алоқаманд карда шуданд.

Сигнали O 1s-и TiO₂ ба тақрибан 529,4 eV оксигени шабакавӣ ва тақрибан 531 eV ҷузъи гидроксили сатҳӣ ҷудо карда шуд; таносубҳои масоҳат мутаносибан %69,7 ва %30,3 ҳисоб карда шуданд. Дар ZnO низ ҷузъҳои тақрибан 529,5 ва 530,9 eV ба ҳамин тарз ҷудо карда шуданд.

Манбаъ баҳс мекунад, ки ҷузъҳои сатҳии -OH/оксигени нуқсондор метавонанд бо истеҳсоли ROS алоқаманд бошанд; аммо дар ин мақола миқдори ROS мустақиман бо assay-и алоҳидаи кимиёвӣ чен нашудааст. Аз ин рӯ, натиҷаҳои XPS нишондиҳандаи химияи сатҳанд, на ченаки мустақими миқдории истеҳсоли ROS-и зиддимикробӣ.

Таҳлили Raman чиро тасдиқ кард?

Спектри Raman-и TiO₂ ларзишҳои хоси тақрибан 145, 398, 517 ва 635 cm⁻¹-ро, ки бо фазаи anatase мувофиқанд, нишон дод. Васеъшавӣ/ҷойивазкунии сурх дар банди 145 cm⁻¹ ва банди сусти тақрибан 795 cm⁻¹ бо нанокристаллӣ/нуқсон ва холигиҳои оксиген алоқаманд карда шуданд.

Барои ZnO, дар тақрибан 437 cm⁻¹ режими E₂(high) ҳамчун нишонаи муҳими тартиби wurtzite гузориш шуд; дар тақрибан 580 cm⁻¹ ҷузъи E₁(LO) бо холигиҳои оксиген ва нуқсонҳои байнигиреҳии руҳ алоқаманд карда шуд.

Морфологияи TEM ва SEM

Дар тасвирҳои TiO₂ асосан сохторҳои ибтидоии курашакл/нимкурашакл ва агрегатсияи равшан мушоҳида шуд. Диаметрҳои TiO₂ дар асоси тасвирҳо дар доираи 4,5–207,5 nm паҳншавии васеъ доштанд, диаметри миёна тақрибан 85,1 nm буд; аксари зарраҳо дар минтақаи 50–100 nm буданд.

ZnO бошад, сохторҳои иерархии гулмонандро аз зервоҳидҳои кунҷтез, секунҷашакл/ситорашакл ташкил дод. Манбаъ дарозии миёнаро тақрибан 677 nm ва ғафсии “petal width”-ро тақрибан 240 nm гузориш медиҳад. Ин арзишҳо андозаҳои тамоми агрегат/морфология мебошанд; истилоҳи “nanoscale” барои зервоҳидҳои хурдтари қобили фарқ истифода мешавад.

Чаро DLS андозаи калонтар аз TEM дод?

DLS диаметри гидродинамикиро чен мекунад; он на танҳо ядрои кристаллиро, балки қабати гидрататсия, рӯйпӯши органикии сатҳ ва агрегатсияи нармеро, ки дар моеъ ҳамроҳи зарра ҳаракат мекунанд, низ дар бар мегирад. Аз ин рӯ, интизор меравад, ки арзишҳои DLS аз андозаҳои кристаллитии XRD ё сохторҳои ибтидоии TEM калонтар бошанд.

Барои TiO₂ ва ZnO, арзишҳои PDI тақрибан 0,75 паҳншавии васеъ ва гетерогении андозаи гидродинамикиро нишон медиҳанд. Аз ±30 mV паст мондани ҳамаи потенсиалҳои зета бошад, ба ҷои устувории қавии электростатикӣ ба устувории маҳдуди коллоидӣ ва майл ба агрегатсия ишора мекунад.

Фосилаҳои оптикии банд

Дар таҳлили UV–Vis/Tauc, барои TiO₂-и дараҷаи ғизоӣ тақрибан 3,37 eV, барои TiO₂-и бо blueberry коркардшуда тақрибан 3,29 eV ва барои ZnO тақрибан 3,25 eV фосилаи банд гузориш шудааст. Ҷойивазкунии хурди сурх пас аз коркарди TiO₂ аз ҷониби манбаъ бо холигиҳои оксиген ё ҳолатҳои электронии вобаста ба андоза/нуқсон алоқаманд карда шудааст.

Чаро ZnO зиддибактериявии қавитар нишон дод, аммо TiO₂ мутобиқати беҳтари ҳуҷайравӣ дошт?

Дар натиҷаҳои таҷрибавии таҳқиқот ZnO бо MIC-и пасттар ва боздории бештари афзоиш фарқ мекард, дар ҳоле ки TiO₂ дар лейкоситҳои мурғ дар ҳамаи консентратсияҳои санҷишӣ зиндамонии зиёда аз %90 нишон дод; манбаъ ин фарқи фаъолият–бехатариро бо морфологияи гулмонанди ZnO, реактивияти баланди сатҳ, озодшавии Zn²⁺ ва механизмҳои марбут ба ROS, ва TiO₂-ро бо морфологияи курашаклтар ва нисбатан камтар реактивӣ алоқаманд мекунад, аммо ҳамаи ин механизмҳо мустақиман чен нашудаанд.

Морфологияи кунҷтез ва иерархии ZnO метавонад сатҳи дастраси бештар ва имкони тамоси зичтар бо мембранаи бактериявиро фароҳам кунад. Озодшавии Zn²⁺ низ ба ZnO канали иловагии таъсири кимиёвӣ медиҳад, ки дар TiO₂ вуҷуд надорад. Баръакс, сохтори ҳамвортар ва агрегатшудаи курашакли TiO₂ бо реактивияти камтари сатҳ алоқаманд карда шудааст.

Ин тафсирҳо бо фаъолияти таҷрибавии зиддибактериявӣ мувофиқанд, аммо таҳқиқот таҷрибаҳои механистии аблятсиониро, ки саҳми морфология, озодшавии Zn²⁺ ва ROS-ро алоҳида ҷудо кунанд, анҷом надодааст. Аз ин рӯ, ҷудокунии миқдории сабабӣ ба шакли “фалон фоизи бартарии ZnO аз ROS ва фалон фоиз аз озодшавии ионҳо” имконнопазир аст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Тарҳи таҷрибаи зиддимикробӣ

Колонияҳои уропатогении E. coli ва S. Typhimurium дар LB broth дар 37 °C ва 250 rpm то тақрибан 0,5 McFarland, яъне тақрибан 10⁶ CFU/mL парвариш карда шуданд.

Суспензияҳои TiO₂ ва ZnO дар Mueller–Hinton broth дар доираи 0,25–16 mg/mL пайдарпай тунук карда шуда, дар лавҳаҳои 96-чоҳча бо инокулюми бактериявӣ дар 37 °C барои 18 соат инкубатсия карда шуданд. Афзоиш дар 595 nm бо хонандаи микроплата чен карда шуд.

MIC ва MBC чӣ гуна муайян шуданд?

Пас аз инкубатсия 10 µL маҳлули 0,01 mg/mL resazurin илова карда шуда, дар 37 °C барои 75 дақиқаи дигар инкубатсия шуд. Пасттарин консентратсияе, ки дар он тағйири ранг аз кабуд ба гулобӣ дида нашуд, MIC қабул шуд.

Барои MBC аз чоҳчаҳое, ки афзоиши намоён надоштанд, 20 µL гирифта ба Mueller–Hinton агар кошта шуд; пасттарин консентратсияе, ки дар он ташаккули колония мушоҳида нашуд, MBC муайян шуд.

Ин ҷадвал нишон медиҳад, ки консентратсияи лозим барои боздоштани афзоиш дар ZnO пасттар аст. Бо вуҷуди ин, дар ҳеҷ як комбинатсия остонаи бактерисидӣ то 16 mg/mL тасдиқ нашудааст. Аз ин рӯ, манбаъ таъсири асосиро дар шароити худ бактериостатикӣ тафсир мекунад.

Боздории афзоиш

TiO₂ дар E. coli дар 2 mg/mL тақрибан %27 коҳиши афзоишро ба вуҷуд овард ва дар консентратсияҳои 4 mg/mL ва баландтар боздорӣ аз %50 гузашт. Барои S. Typhimurium бо TiO₂ дар доираи 0,25–2 mg/mL тақрибан %19–30 ва дар доираи 4–16 mg/mL тақрибан %70–72 боздорӣ гузориш шудааст.

ZnO ҷавоби қавитар дод. Дар E. coli дар 0,25 mg/mL тақрибан %74 ва дар 16 mg/mL тақрибан %91 коҳиши афзоиш гузориш шуд. Дар S. Typhimurium дар наздикии 2 mg/mL боздории максималии тақрибан %93, ва дар 16 mg/mL тақрибан %76 боздорӣ гузориш шуд. Монотон набудани намунаи дуюм аз нуқтаи назари агрегатсияи нанозарраҳо, тағйирпазирии биологӣ ё рафтори системаи таҷрибавӣ муҳим аст; манбаъ набояд онро ҳамчун ҷавоби оддии хаттии доза–таъсир арзёбӣ кунад.

Оё MIC, MBC ва метрикаи “probit LD₅₀”-и таҳқиқот як чизро чен мекунанд?

Не. MIC пасттарин консентратсияеро чен мекунад, ки афзоиши намоёни бактерияро бозмедорад, MBC пасттарин консентратсияеро, ки ҳангоми бозкишт ташаккули колонияро пешгирӣ мекунад; аммо арзише, ки дар манбаъ “probit LD₅₀” ном дорад, остонаи математикии консентратсия аст, ки дар он боздории афзоиши бо Abbott ислоҳшуда %50 мешавад ва бо LD₅₀-и классикии токсикологии асосёфта ба марг мустақиман баробар нест.

Табдили probit

Манбаъ аввал таносуби боздорӣ \(P\)-ро бо функсияи баръакси тақсимоти нормалӣ ба воҳиди probit табдил додааст:

\[ Y = \Phi^{-1}(P) \]

Дар ин ҷо \(Y\) воҳиди probit, \(\Phi^{-1}\) функсияи баръакси кумулятивии тақсимоти нормалии стандартӣ ва \(P\) таносуби боздорӣ мебошад.

Консентратсия ба миқёси логарифмӣ табдил дода шуда, модели хаттии probit сохта шудааст:

\[ Y = \alpha + \beta \log_{10}(C) \]

\(\alpha\) буриш, \(\beta\) нишебӣ ва \(C\) консентратсияи нанозарра бо mg/mL мебошад.

Probit = 5, яъне LD₅₀-и аз ҷониби манбаъ таърифшуда, ки ба %50 боздорӣ мувофиқ аст, чунин ҳисоб шудааст:

\[ LD_{50} = 10^{\frac{5-\alpha}{\beta}} \]

Фарқиятҳои хеле калон байни ин остонаҳои probit ва арзишҳои мустақими MIC боз нишон медиҳанд, ки ин метрикаҳо як қарори биологиро ифода намекунанд.

Номуайянии bootstrap

Барои ҳар комбинатсияи табобат 1000 такрори ғайрипараметрии bootstrap ба нақша гирифта шуда буд; 994 такрор, яъне %99,4, ки шарти матритсаи мусбаттаърифи Hessian ва параметрҳои ниҳоиро қонеъ карданд, ҳамгиро шуданд.

Фосилаи эътимоди bootstrap дар манбаъ чунин таъриф шудааст:

\[ CI_{95\%}^{bootstrap} = \left[ Q_{0.025}(LD_{50}^{*}), Q_{0.975}(LD_{50}^{*}) \right] \]

Дар ин ҷо \(Q\) арзиши процентии мувофиқи баҳодиҳиҳои bootstrap-ро ифода мекунад.

Bias-и нисбӣ:

\[ \mathrm{Bias}(\%) = \frac{\mathrm{Median}_{bootstrap} - LD_{50}^{probit}} {LD_{50}^{probit}} \times 100 \]

Коэффисиенти вариатсия:

\[ CV(\%) = \frac{SD_{bootstrap}} {\mathrm{Mean}_{bootstrap}} \times 100 \]

Манбаъ bias-и дар ҳудуди ±%10-ро ҳамчун нишондиҳандаи хатои систематикии ночиз ва CV < %30-ро ҳамчун меъёри дақиқии қобили қабул муайян мекунад. Бо вуҷуди ин, дар се аз чор комбинатсия CV аз %30 боло аст: TiO₂/S. Typhimurium %65,25; ZnO/E. coli %47,55 ва ZnO/S. Typhimurium %63,68. Аз ин рӯ, R²-и баланди мувофиқати модел маънои онро надорад, ки ҳамаи тақсимотҳои bootstrap танг ва дақиқанд.

Мутобиқати ҳуҷайравӣ дар лейкоситҳои мурғ

Лейкоситҳои хуни канории Gallus gallus domesticus бо 50, 100 ва 500 µg/mL TiO₂ ё ZnO барои 24 соат инкубатсия шуданд. Флуорессенсияи resazurin бо барангезиши 530 nm ва эмиссияи 590 nm чен карда шуд.

Манбаъ зиндамонии ҳуҷайраро:

\[ \mathrm{Canlılık}(\%) = \frac{A_{sample}}{A_{negative}} \times 100 \]

таъриф мекунад. Дар ҳоле ки матни метод ченкунии флуорессенсияро зикр мекунад, шарҳи формула тағйирёбандаҳои \(A\)-ро “absorbance” меномад; ин фарқи хурди истилоҳӣ бояд ҳамон тавре ки дар манбаъ аст, нигоҳ дошта шавад.

Дар TiO₂ зиндамонӣ дар ҳамаи консентратсияҳо аз %90 боло монд. Дар ZnO дар 50 µg/mL коҳиш то тақрибан %70 дида шуд, аммо дар 100 ва 500 µg/mL арзишҳо боз ба тақрибан %100 баргаштанд. Аз ин рӯ, натиҷаи ZnO намунаи классикии монотонии “бо афзоиши консентратсия заҳролудӣ зиёд мешавад” нест.

Озмоиши заҳролудии шадиди Artemia salina

Воҳидҳои таҷрибавӣ аз даҳ науплиуси A. salina иборат буда, дар оби сунъии баҳр барои 24 соат ба нанозарраҳо дучор карда шуданд. Манбаъ фавтро:

\[ \mathrm{Mortalite}(\%) = \frac{\mathrm{Ölü\ nauplius\ sayısı}} {\mathrm{Başlangıçtaki\ toplam\ nauplius\ sayısı}} \times 100 \]

ҳисоб кардааст.

Дар TiO₂ фавт дар доираи 0–4 mg/mL аз %5 паст, дар тақрибан 8 mg/mL тақрибан %10 ва дар 16 mg/mL тақрибан %16,5 буд. Дар ZnO арзиш то 4 mg/mL аз %5 паст ва дар 16 mg/mL тақрибан %10 монд. Дар таснифи истифодакардаи манбаъ ягон шароит ба остонаи %50 “заҳрнок” нарасид.

Ин assay танҳо посухи шадиди 24-соатаи Artemia-ро ифода мекунад. Дар бораи заҳролудии инсон, экотоксикии музмин, биоаккумулятсия ё таъсирҳои дарозмуддати иммунӣ хулосаи мустақим баровардан мумкин нест.

Оё docking-и молекулавӣ механизми таҷрибавии зиддибактериявиро исбот мекунад?

Не. Docking танҳо пешгӯӣ мекунад, ки полифенолҳои интихобшудаи blueberry бо сохторҳои сафедаи DNA гираза бо кадом геометрия ва энергия пайваст шуда метавонанд; ингибитсияи GyrB дар бактерияи воқеӣ, консентратсияи дохилиҳуҷайравии лиганд ё озодшавии полифенол аз сатҳи нанозарраҳо дар ин таҳқиқот мустақиман биокимиёвӣ чен нашудаанд.

Усули docking

Барои docking-и молекулавӣ AutoDock Vina 1.2.0 истифода шудааст. Сохторҳои лиганд аз PubChem гирифта шуда, бо Avogadro 1.2.0 бо истифода аз майдони қувваи MMFF94 ва алгоритми Steepest Descent ба минимизатсияи энергия дучор шуданд.

Барои сохтори DNA гиразаи E. coli манбаъ PDB ID 6KZV-ро истифода кардааст. Барои S. Typhimurium манбаъ идентификаторҳои “GyrB-P0A2I3” ва “GyrA-P37411”-ро медиҳад. Verianla ин идентификаторҳоро ҳамон тавре ки дар манбаъ навишта шудаанд нигоҳ медорад ва бидуни санҷиши беруна онҳоро ҳамчун идентификатори пойгоҳи додаи дигар аз нав тасниф намекунад.

Натиҷаҳои docking-и E. coli

Дар бахши E. coli барои таъсири GyrA энергияи пайвастшавии сианидин −6,99 kcal/mol, малвидин −7,52 kcal/mol ва кверцетин −7,0 kcal/mol гузориш шудааст. Манбаъ қайд мекунад, ки азбаски ин пайвастагиҳо бо ингибитори назоратии simocyclinone танҳо то андозае боқимондаҳои муҳими яксонро тақсим мекунанд, барои аффинитет ва хосияти бештар оптимизатсияи сохторӣ лозим шуда метавонад.

Натиҷаҳои docking-и Salmonella Typhimurium

Дар S. Typhimurium полифенолҳои арзёбишуда барои GyrA таъсири равшан нишон надоданд, дар тарафи GyrB бошад сианидин-3-глюкозид ва кверцетин бо тақрибан −8,5 kcal/mol фарқ карданд. Манбаъ таъсири кверцетинро бо боқимондаҳои берун аз минтақаи фаъол, аз ҷумла Arg480, Phe262 ва Asp313, ҳамчун механизми эҳтимолии аллостерикӣ муҳокима кардааст.

Дар арзёбии умумитари GyrB-и таҳқиқот кверцетин −8,4, C3G −7,8, малвидин −7,1 ва сианидин −6,2 kcal/mol гузориш шудаанд. Ин натиҷаҳои ҳисобии махсуси бахш набояд ба як рейтинги универсалии байнинамудӣ муттаҳид карда шаванд.

Механизми пешниҳодшудаи бисёрҷузъии зиддибактериявӣ

Манбаъ пешниҳод мекунад, ки се механизм метавонанд якҷо нақш дошта бошанд:

• ташаккули ROS аз сатҳи оксиди металл ва барои ZnO озодшавии Zn²⁺, ки стрессҳои оксидшавӣ/мембранавӣ ба вуҷуд меоранд,
• таъсири мутақобилаи полифенолҳои озодшавандаи blueberry бо ферментҳое чун GyrB ё липидҳои мембрана,
• осон шудани тамос ё воридшавии нанозарра тавассути таъсирҳои фитохимиявӣ–мембранавӣ.

Ин механизми бисёрҷузъӣ аз ҷониби манбаъ ҳамчун “синергияи эҳтимолӣ” пешниҳод мешавад. Таҳқиқот ин се ҷузъро бо таҷрибаҳои ҷудогона маҳкам накарда ва саҳми онҳоро миқдоран ҷудо накардааст.

Шабоҳати доруӣ ва заҳролудии in silico

Бо истифода аз SwissADME, pkCSM ва ProTox-III хусусиятҳои ҳисобии C3G, сианидин, малвидин ва кверцетин арзёбӣ шудаанд. Кверцетин аз ҷиҳати андоза, қутбият ва чандирӣ дар байни чор пайвастагӣ ба профили нисбатан мувофиқтар наздик мешавад, аммо маҳдудияти ҳалшавандагӣ боқӣ мемонад. C3G аз сабаби масоҳати баланди сатҳи қутбӣ дар гузариш аз мембранаҳои биологӣ маҳдудиятҳои қавитар нишон медиҳад.

Инҳо натиҷаҳои таҷрибавии токсикологияи ҳайвонот нестанд; пешгӯиҳои ҳисобӣ мебошанд. Таснифи “фаъол/ғайрифаъол” набояд ҳамчун далели бехатарии воқеии клиникӣ ё заҳролудии узвҳо тафсир шавад.

Он чизе ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

Таҳқиқот таҷрибавӣ дастгирӣ мекунад, ки экстракти blueberry ҳам барои тағйирдиҳии фитохимиявии сатҳи TiO₂-и мавҷуда ва ҳам барои ташаккули ишқории ZnO истифода шуда метавонад; ду оксид рафтори гуногуни морфологӣ, коллоидӣ ва биологӣ нишон медиҳанд.

Он ки ZnO дар ду бактерияи Gram-манфии санҷидашуда нисбат ба TiO₂ арзишҳои пасттари MIC ва боздории баландтари афзоиш нишон медиҳад, бо ҷадвали асосии натиҷаҳо дастгирӣ мешавад. Зиндамонии баланди TiO₂ дар лейкоситҳои мурғ низ бозёфти мустақими таҷрибавӣ аст.

Он чизе ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

Таҳқиқот истифодаи бехатар дар инсонро исбот намекунад. Табобати клиникии сироят гузаронида нашудааст. Аз байн бурдани муқовимати антибиотикӣ дар сатҳи клиникӣ нишон дода нашудааст. Ҷамъшавии дарозмуддати нанозарраҳо, заҳролудии музмини муҳити зист ё таъсирҳои иммунии инсон санҷида нашудаанд.

Муайян нашудааст, ки истеҳсоли ROS, озодшавии Zn²⁺ ва ингибитсияи GyrB аз ҷиҳати миқдорӣ чӣ қисми самаранокии таҷрибавии зиддимикробиро шарҳ медиҳанд. Docking далели ингибитсияи мустақими фермент нест.

Ғайр аз ин, азбаски консентратсияҳои полифенолҳои алоҳида дар экстракти blueberry миқдоран муайян нашудаанд, байни миқдори муайяни полифенол ва фаъолияти мавод робитаи доза–таъсир сохта намешавад.

Фарқиятҳои гузоришдиҳӣ дар дохили манбаъ

• Abstract: андозаи кристаллити TiO₂ 12,8 nm; Ҷадвали асосии XRD 2: тақрибан 49,98 nm.
• Abstract: андозаи кристаллити ZnO 18,2 nm; ин арзиш дар ҷадвали асосии натиҷаҳо ба ҳамин шакл такрор нашудааст.
• Abstract: ZnO MIC 0,5–1 mg/mL, TiO₂ MIC 8–16 mg/mL; Ҷадвали асосии 4: ZnO 2/1 mg/mL, TiO₂ 8/4 mg/mL.
• Баёни DLS мегӯяд, ки ZnO ва TiO₂ “аз ҷиҳати оморӣ фарқ надоранд”, аммо p < 0,05 менависад; Ҷадвали 3 бо гурӯҳбандии якхелаи ҳарфҳо набудани фарқро ишора мекунад.
• Дар тафсири ҳассосияти ZnO манбаъ E. coli-ро ҳассостар меномад; остонаи probit инро дастгирӣ мекунад, аммо MIC барои S. Typhimurium пасттар аст.
• Гарчанде таҳлили probit боздории %50-и афзоишро модел мекунад, манбаъ метрикаро “LD₅₀/median lethal dose” меномад.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: Polyphenol-Mediated Green Synthesis of TiO2 and ZnO Nanoparticles from Vaccinium corymbosum: Integrating Structural Characterization, Antimicrobial Mechanisms, and Cytocompatibility Assessment.

Муаллифон: Iván Balderas-León; Martha Reyes-Becerril; Martín Zermeño-Ruiz; Luis Miguel Anaya-Esparza; Ian Vitola; Omar Fabela-Sánchez; Carlos Arnulfo Velázquez-Carriles; Miguel Ángel López-Álvarez; Azucena Herrera-González; César Ricardo Cortez-Álvarez; Jorge Manuel Silva-Jara.

Муаллифони масъул: Miguel Ángel López-Álvarez ва Jorge Manuel Silva-Jara.

Муассисаҳо: Шӯъбаҳои CUTlaquepaque, CUCEI, CUAltos ва CUTlajomulco дар Universidad de Guadalajara; Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste (CIBNOR); IxM SECIHTI—Centro de Investigación en Química Aplicada ва воҳидҳои вобастаи таҳқиқотӣ.

Маҷалла: Chemistry.

Ношир: MDPI.

Сабти библиографӣ: Chemistry, 2026, 8(5), Мақола 61.

DOI: 10.3390/chemistry8050061.

Санаи нашр: 3 май 2026.

Қабул / бозбинӣ / пазируфтан: 26 феврал 2026 / 18 апрел 2026 / 28 апрел 2026.

Навъи мақола: Article; таҳқиқоте, ки наноматериалҳои таҷрибавӣ, арзёбии зиддимикробӣ ва токсикологиро бо ҷузъҳои ҳисобии docking/ADMET муттаҳид мекунад.

Баррасии ҳамтоён: Chemistry маҷаллаи байналмилалии илмии дастрасии озод ва рецензияшаванда мебошад, ки MDPI нашр мекунад.

Таърихи версияи расмӣ: Дар сабтҳои MDPI пас аз Version of Record аз 3 май 2026, Updated version of record дар 22 май 2026 ва навсозии HTML дар 3 сентябр 2026 мавҷуданд.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY). Азбаски PDF-и манбаъ рақами версияи иҷозатномаро ҷудогона нишон намедиҳад, дар ин ҷо рақами версия тахмин нашудааст.

Экстракти blueberry: 1 g хокаи бо яхкунонида-хушкшуда / 100 mL оби дистиллшуда; 90 °C, 15 дақиқа, 400 rpm; сентрифуга 14.000 × g, 15 дақиқа, 25 °C.

Коркарди TiO₂: Суспензияи аз пеш мавҷуди TiO₂-и дараҷаи ғизоӣ бо экстракти blueberry коркард шуда, дар 60 °C як соат нигоҳ дошта ва пас аз сентрифуга/шустушӯ дар 80 °C хушк шудааст. Ин шоха синтези de novo аз прекурсори TiO₂ нест.

Синтези ZnO: 10 mM ZnCl₂; pH 12 бо 1 M NaOH; иловаи экстракти blueberry; як соат дар 60 °C; таҳшинсозӣ, сентрифуга, шустушӯ ва хушккунӣ дар 80 °C.

Усулҳои сохторӣ/кимиёвӣ: HPLC, FTIR, XRD, XPS, Raman, TEM, SEM, DLS, потенсиали зета ва таҳлили UV–Vis/Tauc.

Моделҳои зиддимикробӣ: Escherichia coli-и уропатогенӣ ва Salmonella Typhimurium.

Диапазони консентратсияи нанозарра: 0,25–16 mg/mL.

Усули MIC/MBC: Resazurin ва бозкишт дар Mueller–Hinton агар.

Омор: Shapiro–Wilk, Levene, ANOVA-и як ё дуҷониба, муқоисаҳои сершумори Dunnett/Tukey; остонаҳои аҳамиятнокӣ p < 0,01 ё p < 0,00001; Welch t-test барои тақсимотҳои bootstrap бо α=0,05.

Probit: Таносубҳои боздории бо Abbott ислоҳшуда, консентратсияи log₁₀ ва хурдтарин квадратҳои вазндор.

Bootstrap: Аз 1000 такрори банақшагирифташуда 994 ҳамгиро шуданд; ҳамгироии умумӣ %99,4.

Модели мутобиқати ҳуҷайравӣ: Лейкоситҳои хуни канории мурғи тухмдеҳ (Gallus gallus domesticus); 50, 100 ва 500 µg/mL; 24 соат.

Скрининги экотоксикӣ: Artemia salina, assay-и фавти шадиди 24-соата.

Docking: AutoDock Vina 1.2.0; оптимизатсияи лиганд бо Avogadro 1.2.0 ва MMFF94.

Пешгӯии шабоҳати доруӣ/заҳролудӣ: SwissADME, pkCSM ва ProTox-III.

Этика: Тартиботи ҳайвонот бо истифода аз хуни мурғ аз ҷониби CIBNOR Research Ethics Committee бо коди CIBNOR-CEI-2024-07 тасдиқ шудаанд; риояи NOM-062-ZOO-1999 ва NOM-087-ECOL-SSA1-2002 гузориш шудааст.

Маблағгузорӣ: Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías (CUCEI), Centro Universitario de Tlaquepaque (CUTlaquepaque), Universidad de Guadalajara ва SECIHTI; postdoctoral scholarship CVU 588976.

Дастрасии маълумот: Гузориш шудааст, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар дохили мақола ҳастанд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифони масъул равона шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон бархӯрди манфиатҳоро гузориш накардаанд.

Изҳороти зеҳни сунъии тавлидӣ: Муаллифи аввал гузориш кардааст, ки ҳангоми омода кардани мақола барои беҳтар кардани хонданбобӣ ва кӯмак ба тарҳи Шакли 3 аз ChatGPT истифода бурдааст. Муаллифон изҳор доштанд, ки натиҷаро бозбинӣ ва таҳрир кардаанд ва масъулияти мундариҷаи нашрро ба ӯҳда мегиранд.

Саҳмҳои муаллифон: Консептуализатсия: I.B.-L., J.M.S.-J., M.Á.L.-Á.; усул: I.B.-L., M.Á.L.-Á., J.M.S.-J., M.Z.-R., I.V., M.R.-B., O.F.-S., A.H.-G.; нармафзор: I.B.-L., M.Z.-R., J.M.S.-J., M.Á.L.-Á.; санҷиш: J.M.S.-J., L.M.A.-E., M.Á.L.-Á.; таҳлили формалӣ: C.A.V.-C., I.V., C.R.C.-Á., L.M.A.-E.; таҳқиқот: I.B.-L., J.M.S.-J.; захираҳо: J.M.S.-J., M.Á.L.-Á.; куратсияи маълумот: I.B.-L., C.R.C.-Á.; тарҳи аввал: I.B.-L., J.M.S.-J.; бозбинӣ/таҳрир: C.A.V.-C., C.R.C.-Á., L.M.A.-E.; визуализатсия: J.M.S.-J.; назорат: J.M.S.-J., M.Á.L.-Á.; идоракунии лоиҳа: I.B.-L., J.M.S.-J., M.R.-B., L.M.A.-E., O.F.-S., C.A.V.-C., M.Á.L.-Á., A.H.-G.; таъмини маблағгузорӣ: J.M.S.-J. ва M.Á.L.-Á.

Маҳдудиятҳои асосии илмӣ: Набудани консентратсияҳои миқдории полифенолҳои алоҳида; баробар набудани методологии роҳҳои истеҳсоли TiO₂ ва ZnO; танҳо ду модели бактериявӣ; набудани санҷиши мустақими миқдории механизми ROS ва озодшавии Zn²⁺; набудани ситотоксикӣ/иммунотоксикии дарозмуддат; набудани таҳқиқоти инсонӣ ё клиникӣ; PDI-и баланд ва устувории маҳдуди коллоидӣ; санҷида нашудани муҳити воқеии истифода/рӯйпӯш; тасдиқ нашудани натиҷаҳои docking бо assay-и таҷрибавии ингибитсияи GyrB; санҷида нашудани миқёспазирӣ ва иқтисоди раванд.

Огоҳии гузоришдиҳӣ дар дохили манбаъ: Байни Abstract ва андозаҳои асосии кристаллити XRD, байни abstract ва арзишҳои MIC-и Table 4, ибораи DLS “фарқ нест/p < 0,05” ва тартиби ҳассосияти ZnO номувофиқии метрикӣ мавҷуд аст. Verianla ин фарқиятҳоро хомӯшона муттаҳид накардааст.

Ёддошти истифодаи визуалӣ: Тасвирҳои TEM/SEM-и манбаъ далели таҷрибавии raster мебошанд ва набояд ба таври генеративӣ тақлид карда шаванд. Маълумоти HPLC, XRD, DLS, MIC/MBC ва probit метавонад ҳангоми мавҷуд будани арзишҳои кофии манбаъ дар шакли график/ҷадвали аслии Verianla аз нав кашида шавад. Визуалҳои раванд/механизм ба монанди Шакл 1 ва Шакл 3 метавонанд ба ҷойи нусхаи пикселӣ ҳамчун схемаи мустақили аз ҷиҳати маъноӣ баробар аз нав сохта шаванд.