Antivirala zinkoxidnanopartiklar medierade av Hesperidin och i Silico Jämförelsestudie mellan antivirala fenoler som anti-SARS-CoV-2

För mer information Mailatina.xiang@wecistanche.com

Sedan januari 2020 har Elsevier skapat ett resurscenter för covid-19 med gratis information på engelska och mandarin om det nya coronaviruset covid-19. Covid-19 resurscenter finns på Elsevier Connect, företagets offentliga nyhets- och informationswebbplats. Elsevier ger härmed tillstånd att göra all sin covid-19-relaterade forskning som är tillgänglig på covid-19 resurscenter - inklusive detta forskningsinnehåll - omedelbart tillgänglig i PubMed Central och andra offentligt finansierade arkiv, såsom WHO COVID-databas med rättigheter för obegränsad forskning återanvändning och analyser i någon form eller på något sätt med angivande av den ursprungliga källan. Dessa behörigheter beviljas gratis av Elsevier så länge som resurscentret för covid-19 är aktivt.

ABSTRAKTSvårt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), som orsakade coronaviruset (COVID-19), är det virus som är ansvarigt för över 69 613 607 miljoner infektioner och över 1 582 966 dödsfall över hela världen. Alla behandlingsåtgärder och protokoll ansågs endast vara stödjande och inte botande. Under denna nuvarande coronavirus-pandemi har det varit fördelaktigt att söka efter farmaceutisk eller traditionell kompletterande och integrerad medicin för att hjälpa till med förebyggande, behandling och återhämtning. Dessa fytoläkemedel och nutraceutika kan vara mer ekonomiska, tillgängliga, säkra och ha lägre biverkningar. Detta är i silico jämförelsestudie av tio fenoliskaantiviralmedel mot SARS-CoV-2, samt isolering av den mest aktiva metaboliten från naturliga källor. Zinkoxidnanopartiklar (ZnO NPs) framställdes också sedan med användning av dessa metaboliter som ett reduktionsmedel. Alla testade föreningar visade förutspådd anti-SARS-CoV-2-aktivitet.Hesperidinvisade den högsta dockningspoängen, detta leder till att vi isolerar den från apelsinskalen och vi bekräftade dess struktur genom konventionell spektroskopisk analys. Dessutom kännetecknades syntesen av hesperidinzinkoxidnanopartiklar av UV, IR, XRD och TEM. In vitro antiviral aktivitet av hesperidin och ZnO NPs utvärderades mot hepatit A-virus som ett exempel på RNA-virus. ZnO NP och hesperidin visade dock antiviral aktivitet mot HAV men ZnO NP visade högre aktivitet änhesperidin. Således är hesperidin och dess förmedlade ZnO-nanopartiklar villiga antivirala medel, och ytterligare studier mot SARS-CoV-2 krävs för att användas som en potentiell behandling.

Nyckelord: SARS-CoV-2 Nutraceuticals Molekylär dockning Zinkoxidnanopartiklar Hesperidin

1. Introduktion

Den nuvarande covid-19-pandemin är ansvarig för över 69 miljoner infektioner och över 1,5 miljoner dödsfall över hela världen hittills, 2,3 miljoner infektioner och mer än 55,000 dödsfall i Afrika och över 119,{{9} } infektioner och mer än 6000 dödsfall i Egypten [1]. Hos de flesta individer som är infekterade med SARS-CoV-2 inkluderar symtom mild till måttlig luftvägssjukdom som kan återhämta sig utan konsultation med läkare. Individer med kroniska sjukdomar som hjärt- och kärlsjukdomar, diabetes, kroniska luftvägssjukdomar eller cancer har dock en större risk att utveckla akuta luftvägssymtom. Covid{14}}-överföring förhindras genom att hålla socialt avstånd, tvätta händer eller använda alkoholsterilisering och inte röra ansiktet. Där det överförs genom salivdroppar från personens näsa när en infekterad individ hostar eller nyser [1]. Alla åtgärder och protokoll ansågs endast vara stödjande men inte botande. Men det finns många aktuella kliniska prövningar som utvärderar potentiella läkemedel [1]. Sedan covid-19 hävdades som en global pandemi var det nödvändigt att söka efter farmaceutisk eller traditionell, kompletterande och integrerande medicin för att hjälpa till med förebyggande, behandling och återhämtning [2].

Naturprodukter är outnyttjade källor till föreningar som kan användas för att förebygga och behandla olika sjukdomar. Dessutom har naturliga föreningar ofta fungerat som billigare och säkrare läkemedelskandidater mot flera sjukdomar, många nutraceutiska föreningar rapporterades haantivirala aktiviteter[3]. Under det senaste decenniet har antalet nyaantivirala läkemedelutvunnet från naturliga källor har ökat avsevärt. Naturprodukter hjälper till att upptäcka antivirala läkemedel, antingen direkt eller indirekt [4].

Därför kan screening av naturliga sammansättningsbibliotek med beräkningsmetoder som molekylär dockning spara både tid och pengar vid läkemedelsutveckling [3]

Å andra sidan har Znic (Zn)-innehållande föreningar visat sigantivirala egenskapermot ett antal virus i enlighet med sådana fysiska processer såsom vidhäftning av virus, virusinfektion och avdragning. Förutom hämning av viralt proteas och polymeras [5]. Generellt sett är Zn ett väsentligt element som finns i vävnader i våra kroppar såsom muskler, hjärna, hud, ben. Det är också en viktig komponent i olika enzymsystem involverade i metabolism och nukleinsyra- och proteinbiosyntes [5].

Det bör noteras att ZnO NP absorberas lättare av kroppen än zink själv. ZnO NP används för närvarande i livsmedelsindustrin som tillsatser och i förpackningar. Dessutom kategoriserades ZnO som ett säkert ämne av den amerikanska livsmedels- och läkemedelsmyndigheten. Därför är ZnO NP: er attraktiva för användning i biomedicinska applikationer. ZnO NPs kännetecknas av sin låga ekonomiska kostnad och låga toxicitet, därför kan ZnO NPs användas i stor utsträckning för biomedicinska applikationer som antibakteriella, anti-cancer, antidiabetiska, antiinflammatoriska, läkemedelsleveranser och sårläkning [6].

Zn-innehållande föreningar rapporterades nyligen visa anti-SARS-CoV-2-aktivitet [7] Sålunda förskrivs Zn-innehållande läkemedel vanligtvis i skyddsprotokoll för covid-19. Följaktligen förtjänar den gröna syntesen av ZnO NPs särskild uppmärksamhet.

I detta arbete genomgår ett antal fytofarmaceutiska fenolföreningar från vanligt använda medicinalväxter och livsmedel (näringsämnen) en silikomolekylär studie för att utforska antiviral aktivitet mot SARS CoV-2 huvudproteas (Mpro), och experimentellt den förening med högsta dockningspoäng kommer att testas bredvid dess förmedlade ZnO-nanopartiklar mot hepatit A-virus (HAV), ett RNA-virus som liknar SARS−COV- 2.

2. Material och metoder

2.1. Molekylär dockning

Huvudproteaset (Mpro) är ett viktigt enzym som kodas av coronavirusets genom, med en viktig roll i virusreplikation och transkriptionsprocessen, vilket gör det till ett lämpligt läkemedelsmål för SARS-CoV-2. För att avslöja hämningsmekanismen för utvalda polyfenoliska föreningar som rutin, korilagin, diosmin, myricetin-3-O-xylosyl-(1→2)-rhamnosid, epigallocatechin-3-O-gallat,hesperidin, lyoniresinol, myricetin, naringenin och quercetin 3-O-glukuronid kontra kristallstrukturen av SARS-CoV-2 Mpro (6lu7) [8] som användes med en upplösning på 2,1 Aᵒ. Den användes för in silico molekylär dockning. Detta protein är sammansatt av två polypeptider kända som protomer A och B. Denna dimer har en kristallografisk symmetri längs en dubbel axel. Den innehåller tre domäner; domän I (resterna 8–101), domän II (resterna 102–184) med en antiparallell - arkstruktur och domän III (resterna 201–303) har fem -helixar arrangerade som de antiparallella sfäriska klustren. Där domän III är ansluten till domän II med en lång loop-region (rester 185–200). SARS-CoV-2, Mpro, har en Cys-His-kopplad katalytisk aktivitet, där det substratbindande stället är beläget i en klyfta mellan domän I och domän II [8] som i fig. 1. I den aktuella studien , molekylära dockningsprocedurer utfördes av Swiss Dock-tjänsten [9]. Med hjälp av EADock DSS, som utför blinddockning och dess CHARMM-energier bedömdes på ett rutnät där de mest fördelaktiga energierna uppskattades med FAKTA och klustrades. Dessa kluster kan visualiseras och tolkas med hjälp av Chimera som rapporterats i litteraturen [10].

2.2. Växtmaterial, utvinning och isolering

Apelsinskal (500 g) köptes från en lokal juicefabrik. Apelsinskal (200 g) extraherades med 2 1 varmt destillerat vatten tills de var uttömda. Extraktet filtrerades och indunstades för att bli mer koncentrerat under vakuum. Vattenextraktet fördelades med CH2CI2 följt av butanol. Butanolsubfraktionen applicerades på Whatman-filterpappersark 3 MM med användning av BAW som elueringsmedel [12,11] för att ge ett stort mörkt lila band under ultraviolett (UV) ljus. Det mörklila bandet isolerades och macererades i metanol, och indunstades sedan under vakuum med användning av en rotationsindunstare. Det torkade materialet applicerades på en Sephadex LH -20-kolonn med användning av EtOH/H2O (1:1) som elueringsmedel för att ge 120 mg avhesperidin.

2.3. Kärnmagnetisk resonans (NMR)

1H-kärnmagnetisk resonans (NMR)-spektra registrerades på en Bruker Avance III, 400 MHz NMR-spektrometer och 100 MHz för 13C NMR. 1H kemiska skift (δ) mättes i ppm, i förhållande till TMS och 13C-NMR kemiska skift till dimetylsulfoxid-d6 och omvandlades till TMS-skalan genom att lägga till 39,5.

2.4. Syntes av zinkoxidnanopartiklar (ZnO NPs)

med 500 mg zinkacetat löst i 50 ml dubbeldestillerat vatten och upphettat i kokande vattenbad under 20 min. Fem droppar ammoniumhydroxid sattes sedan till reaktionen för att höja pH till 12, där en ZnO NPs-fällning bildas. Blandningen lämnades i en halvtimme för fullständig reduktion av zinkacetat till ZnO NPs. Den bildade fällningen centrifugerades vid 8000 rpm, följt av tvättning två gånger med bi-destillerat vatten och två tvättar med etanol för att ge vita pellets av ZnO NPs vid frystorkning.

2.5. Karakterisering av metallnanopartiklar

2.5.1. UV-vis spektral analys

ZnO NPs-preparat undersöktes med en UV-spektrofotometer, Shimadzu, UV-1601 (Shimadzu Corporation, Japan). UV-spektra registrerades mellan 200-400 nm.

2.5.2. FT-IR analys

De funktionella grupperna av de syntetiserade zinkoxidnanopartiklarna och hesperidinföreningen karakteriserades med en FTIR 6100-spektrometer (Jasco, Japan) i intervallet 4000 – 400 cm−1.

2.5.3. Transmissionselektronmikroskopi (TEM)

Morfologin och partikelstorleken för ZnO NP: er förmedlad av hesperidin bestämdes med TEM (JEOL-JEM-1011, Japan). Droppar av nanopartikelsuspensionen placerades på ett kolbelagt koppargaller och lösningsmedlet avdunstades vid rumstemperatur innan TEM-bilden registrerades.

2.5.4. Röntgendiffraktion (XRD)

ZnO NPs röntgendiffraktionsmönster registrerat med PANLYTICAL röntgendiffraktometer med användning av Cu K-strålning med våglängden 1d706; =0.1541 nm i skanningsområdet 21d703;=20− 70∘.

2.6. Utvärdering av den antivirala aktiviteten

Den antivirala screeningen utfördes med plackhämningsanalys vid Regional Center for Mycology and Biotechnology (RCMB, Al Azhar University, Kairo, Egypten).

2.6.1. Däggdjurscellinje

Vero-celler härledda från njurar från afrikanska gröna apor erhölls från American Type Culture Collection (ATCC, Manassas, VA, USA).

Vero-cellerna förökades i Dulbeccos modifierade Eagles medium (DMEM) kompletterat med 10 procent värmeinaktiverat fetalt bovint serum (FBS), HEPES-buffert, 1 procent L-glutamin och 50 ug/ml gentamycin. Alla celler odlades vid 37 ◦C i en fuktad atmosfär med 5 procent CO2 och subodlades två gånger under 7 dagar [14].

2.6.2. Cytotoxicitetsutvärdering

av hesperidin och ZnO NP tillsattes efter 24 timmars implantation. Seriella tvåfaldiga utspädningar av de testade proverna (startade från 3000 ug/ml till 2 ug/ml) sattes till sammanflytande cellmonoskikt som fördelades i 96-brunnar, plattbottnade mikrotiterplattor (Falcon, Jersey, NJ, USA ) med en flerkanalspipett. Mikrotiterplattorna inkuberades vid 37 ◦C i en fuktad inkubator med 5 procent CO2 under en period av 2 dagar. Tre brunnar användes för varje koncentration av de undersökta proverna. Kontrollceller inkuberades utan testprover och med eller utan DMSO.

Efter inkubationsperioden bestämdes utbytet av livskraftiga celler med en MTT kolorimetrisk analys [15]. Relationen mellan överlevande celler och koncentrationen av testade prover plottades för att erhålla överlevnadskurvorna för Vero-cellinjen efter behandling med de specificerade föreningarna. Den 50 procentiga cytotoxiska koncentrationen (CC50), koncentrationen som krävs för att orsaka toxiska effekter i 50 procent av intakta celler, uppskattades från grafiska diagram av dos-responskurvan för varje koncentration med hjälp av programvaran GraphPad Prism (San Diego, CA, USA). Den maximala icke-toxiska koncentrationen [MNTC] av varje hesperidin och ZnO NP bestämdes och användes för ytterligare biologiska studier.

2.6.3. Virusspridning

Den cytopatogena HAV HM175-stammen (ATCC VR-1402) av HAV förökades och analyserades i konfluenta Vero-celler [16]. Infektiösa virus räknades upp genom att bestämma den 50 procentiga vävnadskulturinfektiösa dosen med åtta brunnar per spädning och 20 μL inokulum per brunn med användning av Spearman-Karber-metoden [17].

3. Resultat och diskussion

Tio nutraceutiska fenolföreningar valdes ut i enlighet med deras tillgänglighet och spridning som farmaceutiska doseringsformer härrörande från naturliga näringskällor.

Dessa näringsämnen var diosmin, rutin, naringenin, quercetin 3-oglukuronid, myricetin 3-O-xylosyl-(1→2)-rhamnosid, myricetin, epigallocatechin-3-O-gallat, korilagin och lyoniresinol. Hesperidin, diosmin och rutin är allmänt tillgängliga i läkemedelsbutiker under olika handelsnamn och kan härledas från olika naturliga näringsrika livsmedel som rapporterats ha antivirala egenskaper, till exempel har hesperidin från citrusskal har rapporterats haantiviral aktivitet[18]. På basis av in silico-screening förutspåddes hesperidin också att rikta in sig på interaktionsstället mellan SARS-CoV-2 Spike- och ACE2-receptorer, och på så sätt blockera virusets inträde i de mänskliga lungcellerna. Därför kan hesperidin vara ett lovande profylaktiskt läkemedel mot covid-19 [19].

Dessutom rapporterades naringenin från citrusskal som ett antiviralt medel mot Zika-viruset [20], rutin [21] visade signifikanta resultat som antiviralt [19]. Grönt tes epigallocatechin-3-O-gallat harantivirala effektermot ett antal DNA- och RNA-virus [22]. Corilagin förhindrar leverskador genom att hämma HCV-replikation och modulera oxidativ stress [23]. Anti-HIV-aktivitet har rapporterats för myricetin och dess glykosylerade derivat [24]. Dessutom har flera lignaner rapporterats haantiviralegenskaper [25].

3.1. Molekylär dockning

I den aktuella forskningen gjordes ett försök att tolka och stödja de experimentella resultaten angående hämningsmekanismen för huvudproteaset COVID-19. Tio polyfenoliska föreningar dockades med Swiss Dock Server, där receptorbaserade metoder tillämpades på dessa polyfenoler. Kristallstrukturen av Covid-19 proteas 6lu7, som antar en hjärtform, med två dimerer av identiska subenheter och två aktiva platser. en bredspektrumhämmare bör rikta in sig på det aktiva stället His 41 och Cys 148 av stamfadern fladdermus-coronavirus, som i PDB-posten 4yoi. Denna studie klargjorde bindningssättet för de fenoliska föreningarna till kristallstrukturen 6lu7 med hjälp av molekylär dockning (Fig. 2). Dockningsstudien bekräftade att hesperidin kan bilda elektrostatiska interaktioner med THR 25, LEU 27, His 41 och Gly143 rester samtidigt som det bildar pi-stacking interaktion med TYR 118 enligt listan i tabell 1.

De flesta av de polyfenoliska föreningarna visade inhiberingsaktivitet i klyftområdet mellan domän II, III (rester 185–200) och i domän I som ses i Fig. 2 medan i Tabell 1 de polyfenoliska föreningarna listades enligt deras bindningsenergier. Relationen mellan RMSD och det ursprungliga bindningsläget (full kondition (blå, vänster X-axel)) och energi (den enkla konditionen (röd, höger y-axel)) visades i Fig. A, (tillförselfil) . Dockningsläge för hesperidin visades i (Fig. B för SARS-CoV-2 Mpro och Fig. C för HAV 3C Proteinas [26], 2HAL-kristallstruktur), myricetin (Fig. D,1,2), diosmin (Fig. E 1,2), epigallocatechin-3-O-gallat (Fig. F1,2), rutin (Fig. G1,2), quercetin 3-O-glukuronid (Fig. H 1,2), corilagin (Fig. I1,2), myricetin (Fig. J1,2), naringenin (Fig. L1,2) och lyoniresinol (Fig. M1,2), i den kompletterande filen.

3.2. Isolering och identifiering av hesperidin

Eftersom hesperidin visade den högsta dockningspoängen häri, isolerade vi det från ett matavfall (apelsinskal), och dess antivirala aktivitet mot HAV (ett av RNA-virusen) utvärderades.

Butanolfraktionen från det vattenhaltiga extraktet av apelsinskalen applicerades på Whatman-filterpappersark med användning av BAW som elueringsmedel, varvid ett stort mörkt lila band av flavonoidal natur observerades på den preparativa papperskromatografin. Eluering av det huvudsakliga mörklila bandet med metanol ledde till isolering av en ren förening att dess identitet bekräftades av 1H, 13C vara hesperidin [27] enligt följande: 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6 δ 5,50 (dd, J=12,2, 3,4 Hz, 1H, H-2), 2,78 (dd, J =3,24 Hz & 17,16, 1H, H{{22} }ax), 3,26 (dd, J=17,16, 8,22 Hz, 1H, H-3ekv), 6,14 (brs, 1H, H-6), 6,12 (brs, 1H , H-8), 4,97 (d, J =7,2 Hz, 1H, H-1′′), 4,53 (s, 1H, H-1′′' ), 1,09 (d, J=6.2, 3H, CH3 av rhamnos).13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) 5 78.89 (C-2), 42.74(C{{64} }),197,48 (C-4), 163,50 (C-5), 96,85 (C-6), 165,60 (C-7), 96,00 (C{{79} }), 162,96 (C-9), 103,79 (C-10), 131,35 (C-1′), 118,42 (C-2′), 146,92 (C{{ 94}}′), 148,43 (C-4′), 112,50 (C-5′), 114,60 (C-6′), 56,15 (O-Me), 99,91(C{ {109}}′′), 73,45 (C-2′′), 76,73 (C-3′′), 70,06 (C-4′′), 75,98 (C{{121 }}′′), 66,50 (C-6′′), 101,06 (C-1′′'), 70,73 (C-2′''), 71,17 (C{{133 }}""", 72,53 (C-4''), 68,78 (C-5'''), 18,29 (CH3 av rhamnos; C-6′′').

3.3. Bildning av ZnO nanopartiklar

Tillsatsen av zinkacetatlösning till hesperidinlösning i ett vattenbad uppvärmt till 80 ◦C följt av tillsats av några droppar ammoniak ledde till utfällning av ZnO NPs [13].

3.3.1. UV-analys

Den maximala absorptionstoppen för ZnO NPs syntetiserade via hesperidin visade en topp vid 335 nm (Fig. 3a) som bekräftar bildandet av ZnO NPs [28]. ZnO på nanoskala har kortare våglängder jämfört med standard ZnO-absorptionsmönstret, i överensstämmelse med rapporter om att materialoxider tenderar att ha kortare våglängder och att material i nanoskala tenderar att ha kortare våglängder [29].

3.3.2. FT-IR analys av ZnO NPs och hesperidin

FT-IR-spektra (fig. 3b) av de preparerade ZnO NP:erna och hesperidin samlades in i spektralbreddsintervallet från 400 till 4000 cm−1. Där visade toppar för O–H-grupper som sträcker sig av vatten runt 3546,04, 3478,29 och 3421,80 cm − 1 representerar O–H-grupper av hesperidin och runt 3382,99 cm− 1 för ZnO NPs. Aromatiska delar bekräftades genom koldubbelbindningssträckning vid 2918,50 cm-1. Böjningsvibrationer av alkoholisten –CO–H bekräftas av närvaron av en topp vid 1096,12 cm−1. De karakteristiska banden för ZnO NPs sträckningslägen är tilldelade 542,9 och 891,2 cm−1 [13,30].

3.3.3.TEM-analys

TEM-analys utfördes på lågupplösta och högupplösta transmissionselektronmikroskop och visade bildandet av de hexagonala ZnO NPs med partikelstorlekar från 20 till 30 nm, Fig. 4.

3.3.4. XRD-analys

Förekomsten av ZnO NP och undersökning av deras strukturella egenskaper bekräftades av röntgendiffraktion (XRD), Fig. 5. ZnO NP medierade av flavonoiden hesperidin visade toppar med 2θ-värden identifierade vid 31,618◦, 34,334◦, 4◦, 4◦, 415. ◦, 56.440◦, 62.727◦, 66.245◦, 67.864◦ och 68.925◦ motsvarande (100), (002), (101), (102), (110), (103), (200), (112) och (201). Dessa toppar matchades med de på datakortet (00− 003-0888).

Kristallstorleken för ZnO NPs beräknades till 27,73 nm. Dessa data liknar mycket TEM-mätningar. För att beräkna kristallstorleken använder vi Scherrers ekvation

Kristallstorlek {{0}} (0,9 x λ)/ (dcosθ)

Θ=2θ/2, d=hela bredden vid halva maximala intensiteten av toppen (i Rad), λ =0.154060 nm

3.4. Antiviral aktivitet

3.4.1. Utvärdering av cytotoxicitet mot Vero-celler

De två proverna av hesperidin och ZnO NP visade 50 procent cellcytotoxisk koncentration (CC50)=620,8 ± 34,6 respektive 243,7 ± 12,7 ug/mL. Såsom visas i Fig. K. &L., suppl. fil och värdena listades i tabellerna C och D. Sedan testades dessa föreningar förantivirala effektermot HAV vid den maximala icke-toxiska koncentrationen (MNTC) med användning av plackanalysmetoden som illustreras i Fig. M. (kompletterande fil).

3.4.2. Anti-HAV-aktivitet

Flavonoider har rapporterats ha antivirala aktiviteter både in vivo och in vitro [31]. Det rapporterades att verkningsmekanismen för vissa flavonoider mot HIV (även ett RNA-virus) beror på hämningen av fosforylering av proteiner som medieras av cytokiner. Det bör också noteras att fosforyleringssignaleringen som förmedlas av cytokiner ökar vid COVID-19-infektion, vilket leder till fosforylering av många cytoskelettproteiner. Därför kan flavonoider, som inkluderar hesperidin, hämma proteinfosforylering, vilket i sin tur leder till potent antiviral aktivitet och infektionsförebyggande av andra celler [32]. ZnO NPs har också rapporterats ha antiviral aktivitet [32,33].

Zn-innehållande föreningar rapporterade påverka olika stadier av virala replikationscykler såsom virusinaktivering, inhibering av viral uncoating, viral genomtranskription, viral proteintranslation och polyproteinbearbetning. Det bör också noteras att aktiviteten är beroende av typen av virus och koncentrationen av zinkhaltiga föreningar [34].

I vår studie infekterades de sammanflytande monoskikten av Vero-celler med fixerade utspädningar av HAV-viruset. Efter inkubation avlägsnades inokulumet och ersattes med serumfritt MEM innehållande 1,5 procent karboximetylcellulosa. Cellerna inkuberades sedan så att viruset kunde bilda plack. Cellerna fixerades i 2 timmar vid 25 ◦C med formaldehyd som tillsattes direkt till mediet till en koncentration av 5 procent. Fixerade celler tvättades noggrant med vatten innan de färgades med en lösning innehållande 1 procent kristallviolett och 10 procent etanol under 30 minuter. Efter sköljning med vatten räknades antalet plack och virustitrar (antal) beräknades. De antivirala effekterna av de två testade proverna, hesperidin och ZnO NPs mot HAV vid den maximala icke-cytotoxiska koncentrationen (MNCC) visas i tabell B (kompletterande fil). Zinkoxidnanopartiklarna visade högre aktivitet än hesperidin vid relativt låga koncentrationer på grund av den höga ytan och den lilla partikelstorleken, vilket ökade aktiviteten hos zinkoxidnanopartiklar. Från tabell B, fig. T, (kompletterande fil). Både hesperidin och ZnO NP visade antiviral aktivitet mot hepatit A-virus (HAV) med procentsatser på 44,75 och 58,83 procent vid maximal icke-cytotoxisk koncentration och EC50s lika med 72,4 respektive 176,3 ug/mL, som visas i tabell A och B (kompletterande fil).

4. Sammanfattningar

Den nuvarande pandemiska sjukdomen COVID-19 är ansvarig för en hel del sjuklighet och dödlighet över hela världen. Nutraceuticals och fytopharmaceuticals fenolföreningar under vår studie uppvisar goda dockningsresultat och det kan vara ett idealiskt mål för behandling av SARS-CoV-2. Hesperidin som är isolerat från matavfall apelsinskal uppvisade den högsta dockningspoängen (-8.84 Kcal/mol) mot SARS-CoV-2 huvudproteas bland de andra testade föreningarna. Hesperidin kan reducera zinkjoner för att framställa ZnO NPs med hexagonal form och partikelstorlek ca 25 nm. Hesperidin-medierade ZnO NPs uppvisar mer antiviral aktivitet än hesperidin självt med procentsatser på 44,75 och 58,83 procent vid maximal icke-cytotoxisk koncentration. Fler studier bör göras för hesperidin, andra näringsämnen, fytofarmaceutiska föreningar och deras ZnO NPs för att hitta säkra, billiga och potentiella behandlingar för SARS-CoV-2 pandemisjukdom.

Författarnas bidrag Gouda H. Attia, Yasmin S. Moemen, Mahmoud Youns, Ammar M. Ibrahim, Randa Abdou, Mohamed A. El Raey Gouda H. Attia och Mohamed A. El Raey designar manuskriptet. Gouda H. Attia, Ammar M. Ibrahim och Mohamed A. El Raey genomförde den kromatografiska separationen och utförde strukturbelysningen av den rena isolerade Hesperidinen Gouda H. Attia, Randa Abdou och Mohamed A. El Raey utförde den gröna syntesen av ZnO NP och beskriv dess egenskaper. Yasmin S. Moemen utförde alla molekylära dockningsstudier och Mohamed A. El-Raey föreslår proteinet.

Mahmoud Youns och Randa Abdou utförde antivirala och cytotoxicitetsanalyser och deras dataanalys. Alla författare ansvarade för att utarbeta och skriva den slutliga versionen av manuskriptet och att godkänna det slutliga manuskriptet.

Finansiering

Ingen finansiering erhölls för detta arbete.

Forskningsetik

Vi bekräftar vidare att alla aspekter av arbetet som omfattas av detta manuskript som har involverat mänskliga patienter har utförts med etiskt godkännande av alla relevanta organ och att sådana godkännanden erkänns i manuskriptet.

IRB-godkännande erhölls (krävs för studier och serier av 3 eller fler fall)

Skriftligt samtycke till att publicera potentiellt identifierande information, såsom detaljer om ärendet och fotografier, erhölls från patienten/patienterna eller deras vårdnadshavare.

Förklaring av konkurrerande intresse

Författarna rapporterar inga intresseanmälan.

Erkännanden

Vi är tacksamma mot dekanatet för vetenskaplig forskning, Najran University, KSA, för att de tillhandahållit finansieringen för att genomföra detta projekt (NU/MID/18/024).

Bilaga A. Kompletterande uppgifter

Kompletterande material relaterat till den här artikeln finns i onlineversionen på DOI:https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111724.

Gouda H. Attiaa,b , Yasmine S. Moemenc , Mahmoud Younsd , Ammar M. Ibrahime ,  Randa Abdouf,g , Mohamed A. El Raeyh, *  

a Institutionen för farmakognosi, College of Pharmacy, Najran University, Najran, Saudiarabien
b Institutionen för farmakognosi, Farmaceutiska fakulteten, Kafr El-Shiekh University, Kafr El-Shiekh, Egypten
c Klinisk patologiavdelning, National Liver Institute, Menoufia University, Menoufia, Egypten
d Institutionen för biokemi och molekylärbiologi, Farmaceutiska fakulteten, Helwan University, Kairo, Egypten
e Applied Medical Sciences College, Najran University, Najran, Saudiarabien
f Institutionen för farmakognosi, Farmaceutiska fakulteten, Umm Al-Qura University, Makkah, Saudiarabien
g Institutionen för farmakognosi, Farmaceutiska fakulteten, Helwan University, Kairo, Egypten
h Institutionen för fytokemi och växtsystematik, Pharmaceutical Division, National Research Centre, Dokki, Kairo, Egypten

Referenser

[1] Världshälsoorganisationen, WHO:s Coronavirus Disease (COVID-19), 2020 (tillgänglig 22 oktober 2020), https://www.worldometers. info/coronavirus/#countries.

[2] J. Hunter, S. Arentz, J. Goldenberg, G. Yang, J. Beardsley, D. Mertz, S. Leeder, Rapid review protocol: zink for the prevention or treatment of COVID-19 and other coronavirus-relaterade luftvägsinfektioner, Integr. Med. Res. 9 (2020), 100457. [3] GJ Kotwal, Antivirala nutraceuticals från granatäpple (Punica granatum) juice, i Handb. Nutraceuticals, vol. I, CRC Press, 2009, s. 338–346.

[4] L.-T. Lin, W.-C. Hsu, C.-C. Lin, Antivirala naturprodukter och växtbaserade läkemedel, J. Tradit. Komplement. Med. 4 (2014) 24–35.

[5] A. Kumar, Y. Kubota, M. Chernov, H. Kasuya, Potentiell roll för zinktillskott vid profylax och behandling av COVID-19, Med. Hypoteser (2020), 109848.

[6] J. Jiang, J. Pi, J. Cai, The advancement of zinkoxide nanopartiklar för biomedicinska tillämpningar, Bioinorg. Chem. Appl. (2018), https://doi.org/10.1155/2018/ 1062562.

[7] AJW Te Velthuis, SHE van den Worm, AC Sims, RS Baric, EJ Snijder, MJ van Hemert, Zn2 plus hämmar coronavirus och arterivirus RNA-polymerasaktivitet in vitro och zinkjonoforer blockerar replikationen av dessa virus i cellkultur, PLoS Patog. 6 (2010), e1001176.

[8] Z. Jin, X. Du, Y. Xu, Y. Deng, M. Liu, Y. Zhao, B. Zhang, X. Li, L. Zhang, C. Peng, Struktur för M pro från SARS- CoV-2 och upptäckt av dess inhibitorer, Nature (2020) 1–5.

[9] A. Grosdidier, V. Zoete, O. Michielin, SwissDock, en dockningswebbtjänst för små proteinmolekyler baserad på EADock DSS, Nucleic Acids Res. (2011), https://doi.org/ 10.1093/nar/gkr366.

[10] A. Kucukelbir, FJ Sigworth, HD Tagare, Quantifying the local resolution of cryo-EM density maps, Nat. Metoder 11 (2014) 63–65.

[11] HH Barakat, M. El-Raey, SA Nada, I. Zeid, M. Nawwar, Constitutive phenolics and hepatoprotective activity of Eugenia supra-axillaris leaves, EJ Chem. 54 (2011) 313–323.

[12] SM Osman, WA El Kashak, M. Wink, MA El Raey, Nya isorhamnetinderivat från Salsola imbricata Forssk. Blad med distinkt antiinflammatorisk aktivitet, Pharmacogn. Mag. 12 (2016) S47.

[13] GH Attia, HS Alyami, MAA Orabi, AH Gaara, MA El Raey, Antimikrobiell aktivitet av silver och zink nanopartiklar förmedlad av auberginegrön Calyx, Int. J. Pharmacol. 16 (2020) 236–243.

[14] P. Vijayan, C. Raghu, G. Ashok, SA Dhanaraj, B. Suresh, Antiviral aktivitet hos medicinalväxter av Nilgiris, indiska J. Med. Res. 120 (2004) 24–29.

[15] T. Mosmann, Snabb kolorimetrisk analys för cellulär tillväxt och överlevnad: tillämpning på proliferation och cytotoxicitetsanalyser, J. Immunol. Methods 65 (1983) 55-63.

[16] W. Randazzo, J. Piqueras, J. Rodríguez-Díaz, R. Aznar, G. S´ anchez, Improving efficiency of viability-qPCR for selective detection of infectious HAV in food and waterprover, J. Appl. Microbiol. 124 (2018) 958–964.

[17] RM Pinto, JM Diez, A. Bosch, Användning av kolonkarcinomcellinjen CaCo-2 för in vivo amplifiering och detektion av enteriska virus, J. Med. Virol. 44 (1994) 310-315.

[18] Z. Ding, G. Sun, Z. Zhu, Kort kommunikation Hesperidin dämpar influensa A-virus (H1N1) inducerad lungskada hos råttor genom dess antiinflammatoriska effekt, Antivir. Ther. 23 (2018) 611–615.

[19] C. Wu, Y. Liu, Y. Yang, P. Zhang, W. Zhong, Y. Wang, Q. Wang, Y. Xu, M. Li, X. Li, Analys av terapeutiska mål för SARS- CoV-2 och upptäckt av potentiella läkemedel genom beräkningsmetoder, Acta Pharm. Synd. B (2020).

[20] AHD Cataneo, D. Kuczera, AC Koishi, C. Zanluca, GF Silveira, TB de Arruda, AA Suzukawa, LO Bortot, M. Dias-Baruffi, WA Verri, Citrusflavonoiden naringenin försämrar in vitro-infektionen hos människor celler av Zika-virus, Sci. Rep. 9 (2019) 1–15.

[21] Y.-J. Lin, Y.-C. Chang, N.-W. Hsiao, J.-L. Hsieh, C.-Y. Wang, S.-H. Kung, F.-J. Tsai, Y.-C. Lan, C.-W. Lin, Fisetin och rutin som 3C-proteashämmare av enterovirus A71, J. Virol. Methods 182 (2012) 93–98.

[22] K. Kaihatsu, M. Yamabe, Y. Ebara, Antiviral verkningsmekanism av epigallocatechin-3-O-gallate och dess fettsyraestrar, Molecules 23 (2018) 2475.

[23] BU Reddy, R. Mullick, A. Kumar, G. Sharma, P. Bag, CL Roy, G. Sudha, H. Tandon, P. Dave, A. Shukla, En naturlig liten molekylhämmare corilagin blockerar HCV-replikation och modulerar oxidativ stress för att minska leverskador, Antiviral Res. 150 (2018) 47–59.

[24] JT Ortega, AI Su´arez, ML Serrano, J. Baptista, FH Pujol, HR Rangel, Rollen av glykosyldelen av myricetinderivat i anti-HIV-1-aktivitet in vitro, AIDS Res. Ther. 14 (2017) 1–6.

[25] RB Teponno, S. Kusari, M. Spiteller, Nya framsteg inom forskning om lignaner och neolignaner, Nat. Driva. Rep. 33 (2016) 1044–1092.

[26] J. Yin, MM Cherney, EM Bergmann, J. Zhang, C. Huitema, H. Pettersson, LD Eltis, JC Vederas, MNG James, En episulfidkatjon (tiiranring) fångad i det aktiva stället för HAV 3C-proteinas inaktiverad av peptidbaserade ketoninhibitorer, J. Mol. Biol. 361 (2006) 673–686.

[27] VM Chari, M. Jordan, H. Wagner, PW Thies, En 13C-NMR-studie av strukturen av en acyl-linarin från Valeriana wallichii, Phytochemistry 16 (1977) 1110–1112.

[28] N. Srinivasan, C. Rangasami, JC Kannan, Syntesstruktur och optiska egenskaper hos zinkoxidnanopartiklar, Int J Appl Eng Res. 10 (2015) 343–345.

[29] S. Fakhari, M. Jamzad, H. Kabiri Fard, Grön syntes av zinkoxidnanopartiklar: en jämförelse, Green Chem. Lett. Upps. 12 (2019) 19–24.

[30] N. Bala, S. Saha, M. Chakraborty, M. Maiti, S. Das, R. Basu, P. Nandy, Grön syntes av zinkoxidnanopartiklar med hjälp av Hibiscus subdariffa bladextrakt: effekt av temperatur på syntes, anti -bakteriell aktivitet och antidiabetisk aktivitet, RSC Adv. 5 (2015) 4993–5003.

[31] H. Zakaryan, E. Arabyan, A. Oo, K. Zandi, Flavonoider: lovande naturliga föreningar mot virusinfektioner, Arch. Virol. 162 (2017) 2539–2551.

[32] M. Bouhaddou, D. Memon, B. Meyer, KM White, VV Rezelj, MC Marrero, BJ Polacco, JE Melnyk, S. Ulferts, RM Kaake, The global phosphorylation landscape of SARS-CoV-2 infektion, Cell 182 (2020) 685–712.

[33] H. Ghaffari, A. Tavakoli, A. Moradi, A. Tabarraei, F. Bokharaei-Salim, M. Zahmatkeshan, M. Farahmand, D. Javanmard, SJ Kiani, M. Esghaei, Inhibition of H1N1 influenza virusinfektion av zinkoxidnanopartiklar: en annan framväxande tillämpning av nanomedicin, J. Biomed. Sci. 26 (2019) 1–10.

[34] SA Read, S. Obeid, C. Ahlenstiel, G. Ahlenstiel, The role of zinc in antiviral immunity, Adv. Nutr. 10 (2019) 696–710.