RST 2025
În cadrul acestei etape a proiectului, s-au realizat activitățile care au cuprins obţinerea extractelor vegetale, a nanoparticulelor de argint AgNPs fitosintetizate şi a membranelor biomimetice/fitozomi şi caracterizarea acestora din punct de vedere biochimic & biofizic, precum şi din punct de vedere al proprietăţilor biologice, respectiv: activitate antioxidantă, antibacteriană, antiproliferativă şi antiureazică. Astfel, prin aplicarea metodei Soxhlet, s-au obținut extracte apoase vegetale din speciile Geranium robertianum L.(GR-EV), Artemisia annua L.(AN-EV), Pulmonaria officinalis L.(PL-EV), Mentha piperita L. (MP-EV), Dionaea muscipula-Venus flytrap (VF-EV), care au fost caracterizate spectral (UV-Vis, FTIR-ATR) şi cromatografic (HPLC, MS, LC-MS/MS), s-a determinat conţinutul total de polifenoli TPC şi a fost evaluată activitatea antioxidantă. Evaluarea bioperformanţelor a pus în evidenţă proprietăţile antioxidante ale probelor analizate, respectiv: extracte vegetale, fito-AgNPs şi membrane biomimetice/fitozomi, valorile obţinute pentru fiecare categorie de probe fiind sensibil apropiate pentru metodele aplicate AADPPH% si AACL%. În cazul extractelor vegetale, valorile AA% s-au situat în intervalul 60-99%, aspect datorat matricei polifenolice complexe confirmată atât prin determinarea cantitativă a conţinutului total de polifenoli (TPC), cât şi prin analiza cromatografică HPLC- detecţie UV & Screening calitativ LC-MS/MS care a evidenţiat un număr semnificativ de compuşi polifenolici şi a condus la cuantificarea (analiza cantitativă) a rutinului, quercetinei și kaempferolului în probele analizate. Astfel, extractele provenite din A. annua (AN-EV) și M. piperita (MP-EV) s-au remarcat printr-un conținut mai complex de flavonoide și lactone sescviterpenice, incluzând apigenină, luteolină, casticină, arteannuic acid și artemisinină. Proba GR-EV a evidenţiat un profil bogat în flavonoide metoxilate (izorhamnetină, miricetină, siringetină), în timp ce extractul de P. officinalis (PL-EV) a prezentat preponderent acizi fenolici (cafeic, rozmarinic, clorogenic). Rezultatele confirmă faptul că în ansamblu, combinația metodelor UV-Vis, HPLC-UV și LC-MS oferă o abordare complementară pentru determinarea și identificarea compușilor fenolici și flavonoidici, susținând evaluarea potențialului bioactiv al extractelor vegetale analizate.
În cazul fito-AgNPs, investigarea prin spectroscopie de absorbţie în UV-Vis pune în evidenţă prezenţa benzilor SPR (Surface Plasmon Resonance) localizate la aproximativ 418-450 nm, caracteristice formării AgNPs. Spectrele FTIR ATR ale fito-AgNPs demonstrează prezenţa pe suprafaţa fito-AgNPs a flavonoizilor, compuşilor fenolici, acizilor carboxilici, eterilor, polizaharidelor şi a proteinelor ce provin din extractele vegetale precursor şi care acţionează ca agenţi de acoperire şi stabilizare a fito-AgNPs obţinute.
Analiza prin DLS a fito-AgNPs a evidenţiat diametre medii cuprinse între 49-68 nm, datorate fito-moleculelor bioactive ataşate în procesul de fitosinteză, acestea având: i)rol de capping, ii) rol de asigurare a stabilităţii fizice (evaluată prin măsurarea potenţialului zeta ξ=-19÷-24.8 mV), iii) rol de generare a efectelor biologice specifice. De asemenea, au fost evaluate caracteristicile dimensionale şi potenţialul ξ pentru membranele biomimetice/fitozomilor, acestea având distribuţii bimodale cu componenta majoritară de ~139.7÷276.8 nm şi buna stabilitate fizică. Valorile ξ indică o stabilitate mai mare a fitozomilor (Fito2 = -50.4 mV şi Fito1 = -32.4 mV), comparativ cu cea a lipozomilor (Lipo2 = -19.9 mV şi Lipo1 = -16.1 mV), aceasta datorându-se compoziţiei lor. Spectrele de absorbție în UV-Vis ale membranelor biomimetice/fitozomilor evidenţiază amprentele spectrale ale markerilor spectrali din compoziţia lor (clorofile şi derivaţii săi) la lungimile de undă 671 & 417 nm (Lipo1), 655 & 404 nm (Lipo2), 657 & 407 nm (Fito1) şi 657 & 404 nm (Fito2). Spectrele FTIR ATR în modul transmitanţă, prezintă benzi caracteristice curcuminei, clorofilelor şi lipidelor. Spectrele de emisie de fluorescență ale probelor de fitozomi au pus în evidenţă o emisie la 512 nm (Fito1) şi la 525 nm (Fito2), datorată prezenţei curcuminei în membranele biomimetice ale acestor probe.
Investigarea activităţii antimicrobiene s-a realizat a asupra tulpinilor bacteriene cu tropism gastrointestinal, respectiv E. coli ATCC 25922 şi E. faecalis ATCC 29212. Evaluarea calitativă a activității antimicrobiene permite realizarea unui screening al efectului antimicrobian exercitat de probele testate, asupra tulpinilor de interes, având la bază proprietatea lor de a difuza în mediul agarizat. Se constată faptul că diametrele zonelor de inhibiție ale creșterii bacteriene (DZI) sunt relativ apropiate, fiind necesară aplicarea metodelor cantitative. AgNPs fitosintetizate cu Venus flytrap produc cea mai mare zonă de inhibare a creșterii în cazul tulpinii standardizate de E. faecalis. Determinarea cantitativă a activității antimicrobiene față de tulpinile bacteriene în fază de creștere planktonică și aderată se face pe baza stabilirii următorilor parametri: concentrația minimă de inhibare a creșterii (CMI), concentrația minimă microbicidă (CMB) și concentrația minimă de inhibare a aderenței la substrat inert (CMIA). Astfel, s-a constatat faptul că fito-AgNPs manifestă o activitate antimicrobiană ridicată în special asupra tulpinii de E. coli (A), aspect confirmat și de valorile parametrilor CMI și CMIA. Activitatea antimicrobiană asupra tulpinilor analizate prezintă următoarea ordine pe baza valorilor IC50, în cazul tulpinii de E. faecalis: P4(AgNPs-MP)>P3(AgNPs-PL)>P1(AgNPs-GR)>P2(AgNPs-AN)>P5(AgNPs-VF), iar în cazul tulpinii de E. coli: P3(AgNPs-PL)>P4(AgNPs-MP)>P1(AgNPs-GR)>P2(AgNPs-AN)>P5(AgNPsVF).
În ceea ce privește evaluarea in vitro a toxicităţii şi a activităţii antiproliferative a fito-AgNPs şi a membranelor biomimetice/fitozomilor, s-a constatat faptul că toate probele prezintă activitate antiproliferativă. Se constată că potenţialul antiproliferativ cel mai pronunţat îl are proba AgNPs-VF, urmată de proba AgNPs-AN. Evaluarea citotoxicităţii (testul Lactat dehidrogenaza, LDH) indică faptul că proba provenită de la planta carnivoră Venus flytrap, a prezentat toxicitatea cea mai mare faţă de linia celulară de cancer de colon HCT-8.
De asemenea, s-a realizat estimarea efectului fito-AgNPs şi ale membranelor biomimetice/ fitozomilor asupra activităţii ureazei, prin metode conductometrice. Se observă că numai proba AgNPs-GR a inhibat complet enzima urează. Activitate antiureolitică au prezentat şi probele AgNPs-AN (73.81%), AgNPs-VF (70,77%) şi AgNPs-PL (30,43%). Aceste valori împreună cu evaluarea antioxidantă şi antiproliferativă indică posibilitatea utilizării acestor probe în dezvoltarea de bioarhitecturi hibride 3D eco-inovatoare.
În final, s-a realizat screening-ul extractelor vegetale, AgNPs şi a membranelor biomimetice/fitozomilor, pe baza proprietăţilor fizico-chimice şi a bioperformanţelor. Analiza critică a screening-ului a pus în evidenţă cele mai bune structuri care se vor utiliza la obţinerea de bioarhitecturi hibride 3D eco-inovatoare, fito-derivate.
Director Proiect,
Conf.univ.dr.ing.habil. Marcela-Elisabeta Bărbînţă-Pătraşcu
Dissemination:
1) Bucharest University Faculty of Physics Meeting, May 23, 2025 , Măgurele – Romania
Oral presentation:
Title: Biophysical characterization of silver phyto-nano particles obtained by eco-synthesis
Authors: Bogdan Ciprian MITREA, Georgiana Alexandra GRIGORE, Mădălina Diana GĂBOREANU, Bogdan Ionuț BITA, Cornelia NICHITA, Marcela-Elisabeta BARBINTA-PATRASCU, Ioan STAMATIN
2) 4th International Conference on Bioengineering and Polymer Science (4th BPC), June 2-5, Brașov – Romania, 2025
https://www.bpc-apmg.upb.ro/Book_of_Abstracts.pdf
Title: Antioxidant phyto-hybrids with high therapeutic potential
Authors: Cornelia Nichita, Marcela-Elisabeta Barbinta-Patrascu, Bogdan Bita, Ioan Stamatin
Articles:
M.-E. Barbinta-Patrascu, S. Antohe, HARNESSING CITRUS WASTE FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS, Rom.Rep.Phys. 77(3), 604, 2025. DOI10.59277/RomRepPhys.2025.77.604. WOS:001544796200010 (Q2; IF2024= 2.2; AIS2024=0.177)
RST 2026
Articles:
Barbinta-Patrascu, M.-E.; Negut, I.; Bita, B. Virus Biomimetic-Delivery Systems for the Production of Vaccines. Biomimetics 2026, 11, 150. https://doi.org/10.3390/biomimetics11020150