Celem niniejszego badania jest synteza nanocząsteczek z wykorzystaniem kory drzewa Eucommia ulmoides. Materiał z kory został całkowicie wysuszony w zacienionym środowisku (Rysunek 1). Materiały z kory wykorzystano do przygotowania wodnego ekstraktu surowego w gorącej wodzie poprzez podgrzewanie próbek w temperaturze 130 °C przez 20 min. Niewielka zmiana temperatury i czasu trwania procesu może doprowadzić do rozkładu fitozwiązków i uczynić je niezdatnymi do przygotowania ekstraktu wodnego. Przygotowano wodne ekstrakty surowe z kory E. ulmoides, które wykorzystano do syntezy nanocząsteczek (Rysunek 2). Przygotowany ekstrakt można wykorzystać niezwłocznie. Ekstrakt przechowywany przez dłuższy czas może wpłynąć na proces syntezy. Dlatego do przygotowania nanocząsteczek zaleca się stosowanie świeżo przygotowanego ekstraktu.
Pomyślną syntezę nanocząstek ZnO z wykorzystaniem surowego ekstraktu z kory potwierdzono poprzez pojawienie się mlecznobiałego koloru oraz zmianę pH (Rysunek 3). Wartość pH jest ściśle powiązana z rozmiarem nanocząstek, a pH przekraczające 9 prowadzi do aglomeracji i nierównomiernego rozmiaru. Strukturę zsyntetyzowanego nanomateriału potwierdzono za pomocą analizy TEM; zsyntetyzowane nanocząstki wykazały rozmiar cząstek 80-90 nm, co przedstawiono na Rysunku 4. NaOH należy dodawać kroplami, aby zapobiec gwałtownej zmianie w mieszaninie reakcyjnej. Nanoformulacje na bazie metali są odpowiednie, niedrogie i wykazują niską toksyczność. Co więcej, nanomateriały na bazie metali są znane ze swoich funkcji biologicznych.
Cytotoksyczność Eu-ZnO-NPs wobec komórek HUVEC określono za pomocą testu CCK-8 po 24-godzinnej ekspozycji na różne stężenia Eu-ZnO-NPs. Wyniki wykazały, że Eu-ZnO-NPs nie wywołały zauważalnych zmian w cytotoksyczności wobec komórek HUVEC przy wyższym stężeniu 50 µg/mL (Rycina 5). Następnie naniesiono odpowiednią liczbę komórek i za pomocą sterylnego końcówki do pipety 200 µL wykonano rany o jednolitym rozmiarze. Objętość komórek przekraczająca dopuszczalną granicę może spowodować zmianę pH i spowolnienie tempa proliferacji. Migracja komórek i zamykanie się rany zostały zaobserwowane w grupie badawczej po 24 h od rozpoczęcia traktowania, podczas gdy w grupie kontrolnej nie odnotowano podobnych zmian. Wyniki aktywności gojenia ran wykazały, że syntetyzowane Eu-ZnO-NPs wykazują właściwości przyspieszające gojenie ran w liniach komórkowych HUVEC. Stężenie 20 µg/mL nanomateriałów Eu-ZnO promuje szybszą migrację komórek i wzmacnia właściwości gojenia ran. Co najważniejsze, syntetyzowane nanocząsteczki Eu-ZnO wykazały mechanizm działania zależny od stężenia. Ponadto po 24 h traktowania w porysowanej monowarstwie zaobserwowano proliferację i migrację komórek, podczas gdy w komórkach kontrolnych odnotowano niską migrację i tempo proliferacji (Rycina 6). Procent zamykania się rany po 24 h wyniósł 16% dla grupy kontrolnej, 51% dla grupy traktowanej stężeniem 10 µg/mL oraz 81,5% dla grupy traktowanej stężeniem 20 µg/mL (Rycina 7).

Rycina 1: Kolekcja kawałków kory Eucommia ulmoides. Zdjęcie kory Eucommia ulmoides wykorzystanej do przygotowania wodnego ekstraktu na gorąco. Przed ekstrakcją korę należy dokładnie umyć w celu usunięcia zanieczyszczeń i całkowicie wysuszyć w cieniu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rysunek 2: Przygotowanie ekstraktu z kory Eucommia ulmoides: Zdjęcie ekstraktów z kory Eucommia ulmoides wykorzystanych do syntezy nanocząstek. Przygotowano 200 mL ekstraktu z kory Eucommia ulmoides, używając 20 g kawałków kory. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 3: Synteza nanocząsteczek ZnO z wykorzystaniem ekstraktu z kory Eucommia ulmoides. Zdjęcie przedstawia proces powstawania nanocząsteczek Eu-ZnO; roztwór o mlecznobiałym kolorze świadczy o utworzeniu się nanocząsteczek Eu-ZnO. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 4: Analiza transmisyjna elektronowa: Obraz przedstawia różne powiększenia nanocząsteczek ZnO otrzymanych z udziałem kory Eucommia ulmoides (A) przy powiększeniu 100 nm oraz (B) przy powiększeniu 50 nm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 5: Test żywotności komórek CCK-8.Wykresy słupkowe przedstawiają żywotność komórek po zastosowaniu różnych stężeń w zakresie 0-50 µg/mL, natomiast komórki niepoddane działaniu preparatu służą jako kontrola negatywna. Dane przedstawiają średnią i odchylenie standardowe. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 6: Test zarysowania (scratch assay) do oceny zamykania się rany. Komórki traktowano syntetycznymi NP EU-ZnO (10 µg/mL i 20 µg/mL) oraz pozostawiono bez NP EU-ZnO (grupa kontrolna), a następnie inkubowano przez 24 h. Obserwowano proliferację i migrację komórek traktowanych NP EU-ZnO. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 7: Procent zamykania rany. Wykresy słupkowe przedstawiają procent zamykania rany w monowarstwie HUVEC z zastosowaniem i bez zastosowania nanocząsteczek EU-ZnO NP w 0 h i 24 h. Dane przedstawiają średnią i odchylenie standardowe. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.