내생균주인 Penicillium verhagenii에 의해 제조된 셀레늄 나노입자의 항균, 항산화, 항암, 생체적합성 및 살충 활성 탐색

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9054(2023) 이 기사 인용

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여기서는 건강한 마늘 뿌리에 서식하는 4가지 내생균주를 사용하여 녹색 합성을 통해 셀레늄 나노입자(Se-NPs)를 생성했습니다. Penicillium verhagenii는 270 nm에서 최대 표면 플라즈몬 공명을 나타내는 루비 레드 색상을 갖는 가장 효율적인 Se-NP 생산자로 밝혀졌습니다. 형성된 Se-NP는 결정질이고 구형이며 응집 없이 잘 배열되어 있으며 크기는 25~75nm이고 제타 전위 값은 -32mV로 높은 안정성을 나타냅니다. 다양한 병원체(Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Candida albicans, C. glabrata, C. Tropicalis 및 C. parapsilosis)의 최소 억제 농도(MIC)는 12.5~100 µg mL–1입니다. 생합성된 Se-NP는 1000 µg mL–1 농도에서 86.8 ± 0.6%의 DPPH 소거율로 높은 항산화 활성을 보였으며 1.95 µg mL–1에서는 19.3 ± 4.5%로 감소했습니다. 흥미롭게도 Se-NPs는 IC50이 각각 225.7 ± 3.6 및 283.8 ± 7.5 µg mL–1인 PC3 및 MCF7 세포주에 대해 항암 활성을 나타냈으며 정상적인 WI38 및 Vero 세포주와 생체 적합성을 유지했습니다. 또한, 녹색으로 합성된 Se-NP는 50 µg·mL 농도에서 최대 사망률이 85.1 ± 3.1, 67.2 ± 1.2, 62.10 ± 1.4, 51.0 ± 1.0%로 의료 곤충인 Aedes albopictus의 인스타르 유충에 대해 효과적이었습니다. I, II, III 및 IV-instar 유충의 경우 각각. 이 데이터는 다양한 응용 분야에서 비용 효율적이고 친환경적인 Se-NP 합성을 위한 내생 곰팡이 균주의 효능을 강조합니다.

셀레늄은 미생물의 번식을 위한 중요한 미량 원소이자 동물과 인간의 건강에 필수적인 미량 영양소입니다. 유익한 특성에도 불구하고 치료 범위가 좁습니다. 유기 및 무기 셀레늄 화합물을 과도하게 섭취하면 독성을 유발할 수 있습니다. 다행스럽게도 셀레늄 나노입자(Se-NP)는 유기 및 무기 셀레늄 화합물보다 독성이 적습니다1. 나노물질(1~100nm)은 벌크 물질의 나노물질과 구별되는 많은 화학적, 물리적 특성이 독특합니다. 이러한 재료는 농업, 환경, 의료 분야에 채택되어 적용되었습니다2,3. 또한, 생합성된 Se-NP는 인간의 조직 및 기관과 더 잘 호환된다는 점에서 화학적, 물리적 방법으로 제조된 Se-NP와 구별됩니다4. 지속 가능하고 환경적으로 안전한 방식으로 나노입자를 생산하기 위해 식물과 곰팡이를 사용하여 생물학적 합성 경로가 탐구되었습니다5,6. 내생균은 병리학적 또는 유해한 증상을 일으키지 않고 식물 내부 조직에 서식하는 곰팡이, 박테리아 및 방선균을 포함한 미생물입니다7. 최근 내생 미생물은 다양한 모양과 크기의 NP 제조에 잠재적으로 사용되는 활성 대사산물의 효율적인 생산으로 인해 나노 생합성 분야에서 등장했습니다. 이러한 맥락에서, 내생균은 생산된 대사산물의 양과 활성 측면에서 다른 곰팡이 종보다 우수합니다8. 이전 연구에서는 내생식물이 플라보노이드, 알칼로이드, 사포닌, 세스퀴테르펜, 사이클로펩타이드, 폴리케톤, 유기산 및 락톤과 같은 숙주 식물 내에서 많은 생물학적 활성 이차 대사산물을 수행할 수 있음을 나타냈습니다. 또한, 숙주 식물과 그 내생 공생체는 항암, 항균, 항 HIV 및 항염증 활동과 같은 많은 생물학적 특성을 공유합니다9.

Allium sativum L.(마늘)은 전통 의학에서 경화제로 4000년 이상 광범위하게 사용된 다년생 식물입니다. 이집트 파피루스에는 뱀 물림, 비염, 심장 질환 치료에 마늘을 사용하는 조리법이 기록되어 있습니다. 고대 그리스에서는 마늘을 폐와 장의 문제를 치료하는 데 사용했습니다. 또한 제2차 세계 대전에서도 부상자의 궤양과 상처를 치료하는 데 사용되었습니다. 일반적으로 마늘에는 많은 항진균제, 항균제, 항암제, 항원충제, 항고혈압제, 항응고제, 항경련제, 항응고제, 해열제, 해열제, 진통제 및 항산화 특성이 있습니다10.