Esplorazione delle attività antimicrobiche, antiossidanti, antitumorali, biocompatibilità e larvicide delle nanoparticelle di selenio fabbricate dal ceppo fungino endofitico Penicillium verhagenii

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9054 (2023) Citare questo articolo

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Qui, quattro ceppi fungini endofiti che vivono in radici sane di aglio sono stati utilizzati per produrre nanoparticelle di selenio (Se-NP) tramite sintesi verde. Penicillium verhagenii è risultato essere il produttore di Se-NP più efficiente con un colore rosso rubino che mostrava la massima risonanza plasmonica superficiale a 270 nm. Le Se-NP così formate erano cristalline, sferiche e ben disposte senza aggregazione e avevano dimensioni comprese tra 25 e 75 nm con un valore di potenziale zeta di −32 mV, indicando un'elevata stabilità. Sono state osservate attività biomediche concentrazione-dipendenti delle Se-NP basate su P. verhagenii, inclusa una promettente attività antimicrobica contro diversi patogeni (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Candida albicans, C. glabrata, C. tropicalis e C. parapsilosis) con concentrazione minima inibente (MIC) di 12,5–100 µg mL–1. Le Se-NP biosintetizzate hanno mostrato un'elevata attività antiossidante con percentuali di eliminazione del DPPH pari a 86,8 ± 0,6% a una concentrazione di 1000 µg mL–1 e diminuite a 19,3 ± 4,5% a 1,95 µg mL–1. È interessante notare che le Se-NP hanno mostrato anche attività antitumorale contro le linee cellulari PC3 e MCF7 con IC50 di 225,7 ± 3,6 e 283,8 ± 7,5 µg mL–1, rispettivamente mentre rimangono biocompatibili con le normali linee cellulari WI38 e Vero. Inoltre, le Se-NP sintetizzate in verde erano efficaci contro le larve allo stadio iniziale di un insetto medico, Aedes albopictus, con una mortalità massima di 85,1 ± 3,1, 67,2 ± 1,2, 62,10 ± 1,4 e 51,0 ± 1,0% ad una concentrazione di 50 µg mL–1 rispettivamente per larve di I, II, III e IV stadio. Questi dati evidenziano l'efficacia dei ceppi fungini endofiti per la sintesi di Se-NP economicamente vantaggiosa ed ecologica con diverse applicazioni.

Il selenio è un oligoelemento importante per la prosperità dei microrganismi e un micronutriente essenziale per la salute animale e umana. Nonostante le sue proprietà benefiche, ha una finestra terapeutica ristretta. L'assunzione eccessiva di composti organici e inorganici del selenio può portare a tossicità. Fortunatamente, le nanoparticelle di selenio (Se-NP) sono meno tossiche dei composti di selenio organici e inorganici1. I nanomateriali (1–100 nm) sono unici in molte proprietà chimiche e fisiche che li distinguono dalle loro controparti nei materiali sfusi. Questi materiali sono stati adottati e applicati in campi agricoli, ambientali e medici2,3. Inoltre, le Se-NP biosintetizzate si distinguono da quelle prodotte con metodi chimici e fisici in quanto sono più compatibili con i tessuti e gli organi umani4. I percorsi di sintesi biologica sono stati esplorati utilizzando piante e funghi per produrre nanoparticelle in modo sostenibile e sicuro per l'ambiente5,6. Gli endofiti sono microrganismi tra cui funghi, batteri e attinomiceti che colonizzano i tessuti interni delle piante senza causare alcun sintomo patologico o dannoso7. Recentemente, i microbi endofiti sono emersi nel campo della nanobiosintesi grazie alla loro efficiente produzione di metaboliti attivi potenzialmente utilizzati per la produzione di NP di diverse forme e dimensioni con grande stabilità. In questo contesto, i funghi endofiti sono superiori alle altre specie fungine in termini di quantità e attività dei metaboliti prodotti8. Studi precedenti hanno indicato che gli endofiti potrebbero realizzare molti metaboliti secondari biologicamente attivi all'interno della pianta ospite come flavonoidi, alcaloidi, saponine, sesquiterpeni, ciclopeptidi, polichetoni, acidi organici e lattoni. Inoltre, la pianta ospite e i suoi simbionti endofiti condividono molte proprietà biologiche come attività antitumorali, antimicrobiche, anti-HIV e antinfiammatorie9.

L'Allium sativum L. (Aglio) è una pianta perenne ampiamente utilizzata da più di 4000 anni come agente curativo nella medicina tradizionale. I papiri egiziani riportano ricette per l'uso dell'aglio nel trattamento dei morsi di serpente, della rinite e dei disturbi cardiaci. Nell'antica Grecia l'aglio veniva usato per trattare problemi polmonari e intestinali. Fu utilizzato anche durante la seconda guerra mondiale per curare le ulcere e le ferite dei feriti. In generale, l'aglio ha molte proprietà antifungine, antimicrobiche, antitumorali, antiprotozoarie, antipertensive, anticoagulanti, anticonvulsivanti, anticoagulanti, antipiretiche, antipiretiche, analgesiche e antiossidanti10.