Antivirale sinkoksid-nanopartikler mediert av hesperidin og i silico-sammenligningsstudie mellom antivirale fenoler som anti-SARS-CoV-2

For mer informasjon E-posttina.xiang@wecistanche.com

Siden januar 2020 har Elsevier opprettet et COVID-19 ressurssenter med gratis informasjon på engelsk og mandarin om det nye koronaviruset COVID-19. Ressurssenteret for COVID-19 ligger på Elsevier Connect, selskapets offentlige nyhets- og informasjonsnettsted. Elsevier gir herved tillatelse til å gjøre all sin COVID-19-relaterte forskning som er tilgjengelig på COVID-19 ressurssenteret – inkludert dette forskningsinnholdet – umiddelbart tilgjengelig i PubMed Central og andre offentlig finansierte depoter, som WHO COVID-database med rettigheter til ubegrenset gjenbruk av forskning og analyser i enhver form eller på noen måte med bekreftelse av originalkilden. Disse tillatelsene er gitt gratis av Elsevier så lenge COVID-19 ressurssenteret forblir aktivt.

ABSTRAKTAlvorlig akutt respiratorisk syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), som forårsaket koronaviruset (COVID-19), er viruset som er ansvarlig for over 69 613 607 millioner infeksjoner og over 1 582 966 dødsfall over hele verden. Alle behandlingstiltak og protokoller ble ansett som kun støttende og ikke helbredende. Under denne nåværende koronaviruspandemien har det vært fordelaktig å søke etter farmasøytisk eller tradisjonell komplementær og integrerende medisin for å hjelpe til med forebygging, behandling og utvinning. Disse fytofarmasøytika og nutraceuticals kan være mer økonomiske, tilgjengelige, trygge og ha lavere bivirkninger. Dette er i silico sammenligningsstudie av ti fenoliskeantiviraltmidler mot SARS-CoV-2, samt isolering av den mest aktive metabolitten fra naturlige kilder. Sinkoksid nanopartikler (ZnO NPs) ble også deretter fremstilt ved å bruke disse metabolittene som et reduksjonsmiddel. Alle testede forbindelser viste forventet anti-SARS-CoV-2-aktivitet.Hesperidinviste den høyeste dokkingscore, dette fører til at vi isolerer den fra appelsinskallene, og vi bekreftet strukturen ved konvensjonell spektroskopisk analyse. I tillegg ble syntesen av hesperidin sinkoksid nanopartikler preget av UV, IR, XRD og TEM. In vitro antiviral aktivitet av hesperidin og ZnO NPer ble evaluert mot hepatitt A-viruset som et eksempel på RNA-virus. Imidlertid viste ZnO NP-er og hesperidin antiviral aktivitet mot HAV, men ZnO NP-er viste høyere aktivitet ennhesperidin. Dermed er hesperidin og dets medierte ZnO-nanopartikler villige antivirale midler, og ytterligere studier mot SARS-CoV-2 må brukes som en potensiell behandling.

Nøkkelord: SARS-CoV-2 Nutraceuticals Molekylær dokking Sinkoksid nanopartikler Hesperidin

1. Introduksjon

Den nåværende covid-19-pandemien er ansvarlig for over 69 millioner infeksjoner og over 1,5 millioner dødsfall over hele verden til dags dato, 2,3 millioner infeksjoner og mer enn 55,000 dødsfall i Afrika, og over 119,{{9} } infeksjoner og mer enn 6000 dødsfall i Egypt [1]. Hos de fleste individer infisert med SARS-CoV-2 inkluderer symptomene mild til moderat luftveissykdom som kan komme seg uten konsultasjon med lege. Imidlertid har personer med kroniske sykdommer som hjerte- og karsykdommer, diabetes, kronisk luftveissykdom eller kreft større risiko for å utvikle akutte luftveissymptomer. COVID-19-smitte forhindres ved å holde sosial avstand, vaske hender eller bruke alkoholsterilisering, og ikke berøre ansiktet. Hvor det overføres gjennom dråper av spytt fra personens nese når en infisert person hoster eller nyser [1]. Alle tiltak og protokoller ble ansett å være bare støttende, men ikke helbredende. Imidlertid er det mange aktuelle kliniske studier som evaluerer potensielle legemidler [1]. Siden påstanden om covid-19 var en global pandemi, var det nødvendig å søke etter farmasøytisk eller tradisjonell, komplementær og integrerende medisin for å hjelpe til med forebygging, behandling og bedring [2].

Naturprodukter er uutnyttede kilder til forbindelser som kan brukes i forebygging og behandling av ulike sykdommer. I tillegg har naturlige forbindelser ofte fungert som billigere og sikrere medikamentkandidater mot flere sykdommer, mange ernæringsmessige forbindelser ble rapportert å haantivirale aktiviteter[3]. I det siste tiåret har antallet nyeantivirale legemidlerutvunnet fra naturlige kilder har økt betydelig. Naturlige produkter hjelper til med oppdagelsen av antivirale medisiner, enten direkte eller indirekte [4].

Derfor kan screening av naturlige sammensatte biblioteker ved hjelp av beregningsmetoder som molekylær docking spare både tid og penger ved utvikling av legemidler [3]

På den annen side har Znic (Zn)-holdige forbindelser vistantivirale egenskapermot en rekke virus i henhold til slike fysiske prosesser som vedhefting av virus, virusinfeksjon og uncoating. I tillegg til hemming av viral protease og polymerase [5]. Generelt er Zn et essensielt element som finnes i vev i kroppen vår som muskel, hjerne, hud, bein. Det er også en essensiell komponent i forskjellige enzymsystemer involvert i metabolisme og nukleinsyre- og proteinbiosyntese [5].

Det skal bemerkes at ZnO NP-er lettere absorberes av kroppen enn sink selv. ZnO NP-er brukes i dag i næringsmiddelindustrien som tilsetningsstoffer og i emballasje. Videre ble ZnO kategorisert som et trygt stoff av US Food and Drug Administration. Derfor er ZnO NP-er attraktive for bruk i biomedisinske applikasjoner. ZnO NP-er er preget av deres lave økonomiske kostnader og lave toksisitet, derfor kan ZnO NP-er brukes mye for biomedisinske applikasjoner som antibakteriell, anti-kreft, antidiabetisk, anti-inflammatorisk, medikamentlevering og sårheling [6].

Zn-holdige forbindelser ble nylig rapportert å vise anti-SARS-CoV-2-aktivitet [7] Derfor er Zn-holdige legemidler ofte foreskrevet i COVID-19-beskyttelsesprotokoller. Følgelig fortjener den grønne syntesen av ZnO NP-er spesiell oppmerksomhet.

I dette arbeidet gjennomgår en rekke fytofarmasøytiske fenolforbindelser fra ofte brukte medisinske planter og matvarer (næringsmidler) en silicomolekylær studie for å utforske antiviral aktivitet mot SARS CoV-2 hovedprotease (Mpro), og eksperimentelt den forbindelsen med høyest dokkingscore. vil bli testet ved siden av sine medierte ZnO-nanopartikler mot hepatitt A-virus (HAV), et RNA-virus som ligner SARS−COV- 2.

2. Materialer og metoder

2.1. Molekylær dokking

Hovedproteasen (Mpro) er et viktig enzym kodet av koronavirusgenomet, med en viktig rolle i virusreplikasjon og transkripsjonsprosesser, noe som gjør det til et passende medikamentmål for SARS-CoV-2. For å avsløre hemmingsmekanismen til utvalgte polyfenoliske forbindelser som rutin, korilagin, diosmin, myricetin-3-O-xylosyl-(1→2)-rhamnosid, epigallocatechin-3-O-gallat,hesperidin, lyoniresinol, myricetin, naringenin og quercetin 3-O-glukuronid versus krystallstrukturen til SARS-CoV-2 Mpro (6lu7) [8] som ble brukt med en oppløsning på 2,1 Aᵒ. Den ble brukt til molekylær dokking i silico. Dette proteinet er sammensatt av to polypeptider kjent som protomer A og B. Denne dimeren har en krystallografisk symmetri langs en todelt akse. Den inneholder tre domener; domene I (restene 8–101), domene II (restene 102–184) med en antiparallell arkstruktur, og domene III (restene 201–303) har fem -helikser arrangert som de antiparallelle sfæriske klynger. Hvor domene III er koblet til domene II med en lang sløyferegion (rester 185–200). SARS-CoV-2, Mpro, har en Cys-His-koblet katalytisk aktivitet, der substratbindingssetet er lokalisert i en kløft mellom domene I og domene II [8] som i fig. 1. I den nåværende studien , ble molekylære dokkingsprosedyrer utført av Swiss Dock-tjenesten [9]. Ved å bruke EADock DSS, som utfører blinddokking, og dens CHARMM-energier ble vurdert på et rutenett der de mest gunstige energiene ble estimert med FAKTA og gruppert. Disse klyngene kan visualiseres og tolkes ved hjelp av Chimera som rapportert i litteraturen [10].

2.2. Plantematerialer, utvinning og isolasjon

Appelsinskall (500 g) ble kjøpt fra en lokal juicefabrikk. Appelsinskall (200 g) ble ekstrahert med 2 L varmt destillert vann til utmattelse. Ekstraktet ble filtrert og inndampet for å bli mer konsentrert under vakuum. Vannekstraktet ble fordelt med CH2Cl2 etterfulgt av butanol. Butanol-subfraksjonen ble påført Whatman-filterpapirark 3 MM ved å bruke BAW som elueringsmiddel [12,11] for å gi et stort mørkt lilla bånd under ultrafiolett (UV) lys. Det mørke lilla båndet ble isolert og maserert i metanol, deretter fordampet under vakuum ved bruk av en rotasjonsfordamper. Det tørkede materialet ble påført en Sephadex LH -20 kolonne ved bruk av EtOH/H2O (1:1) som elueringsmiddel for å gi 120 mghesperidin.

2.3. Kjernemagnetisk resonans (NMR)

1H-kjernemagnetisk resonans (NMR)-spektra ble registrert på et Bruker Avance III, 400 MHz NMR-spektrometer og 100 MHz for 13C NMR. 1H kjemiske skift (δ) ble målt i ppm, i forhold til TMS og 13C-NMR kjemiske skift til dimetylsulfoksid-d6 og konvertert til TMS-skalaen ved å legge til 39,5.

2.4. Syntese av sinkoksyd nanopartikler (ZnO NPs)

med 500 mg sinkacetat oppløst i 50 ml bi-destillert vann og oppvarmet i kokende vannbad i 20 min. Fem dråper ammoniumhydroksid ble deretter tilsatt til reaksjonen for å heve pH til 12, hvor et ZnO NPs-utfelling dannes. Blandingen fikk stå i en halv time for fullstendig reduksjon av sinkacetat til ZnO NPs. Det dannede bunnfallet ble sentrifugert ved 8000 rpm, etterfulgt av vasking to ganger med bi-destillert vann, og to vaskinger med etanol for å gi hvite pellets av ZnO NPs ved frysetørking.

2.5. Karakterisering av metall nanopartikler

2.5.1. UV-vis spektral analyse

ZnO NP-preparater ble undersøkt ved bruk av et UV-spektrofotometer, Shimadzu, UV-1601 (Shimadzu Corporation, Japan). UV-spektrene ble registrert mellom 200–400 nm.

2.5.2. FT-IR analyse

De funksjonelle gruppene til de syntetiserte sinkoksyd-nanopartikler og hesperidinforbindelse ble karakterisert ved å bruke et FTIR 6100-spektrometer (Jasco, Japan) i området 4000 – 400 cm-1.

2.5.3. Transmisjonselektronmikroskopi (TEM)

Morfologien og partikkelstørrelsen til ZnO NP-er mediert av hesperidin ble bestemt av TEM (JEOL-JEM-1011, Japan). Dråper av nanopartikkelsuspensjonen ble plassert på et karbonbelagt kobbergitter og løsningsmidlet ble fordampet ved romtemperatur før TEM-bildet ble tatt opp.

2.5.4. Røntgendiffraksjon (XRD)

ZnO NPs røntgendiffraksjonsmønster registrert med PANLYTICAL røntgendiffraktometer ved bruk av Cu K-stråling med bølgelengde 1d706; =0.1541 nm i skanneområdet 21d703;=20− 70∘.

2.6. Evaluering av den antivirale aktiviteten

Den antivirale screeningen ble utført ved bruk av plakkhemmingsanalyse ved Regional Center for Mycology and Biotechnology (RCMB, Al Azhar University, Kairo, Egypt).

2.6.1. Pattedyrcellelinje

Vero-celler avledet fra nyrer fra afrikanske grønne aper ble hentet fra American Type Culture Collection (ATCC, Manassas, VA, USA).

Vero-cellene ble forplantet i Dulbeccos modifiserte Eagles medium (DMEM) supplert med 10 prosent varmeinaktivert føtalt bovint serum (FBS), HEPES-buffer, 1 prosent L-glutamin og 50 ug/ml gentamycin. Alle cellene ble dyrket ved 37 ◦C i en fuktet atmosfære med 5 prosent CO2 og ble sub-dyrket to ganger i 7 dager [14].

2.6.2. Cytotoksisitetsvurdering

Hesperidin og ZnO NP ble tilsatt etter 24 timers implantasjon. Serial to-ganger fortynninger av de testede prøvene (startet fra 3000 ug/ml til 2 ug/ml) ble tilsatt til konfluente cellemonolag dispensert i 96-brønn, flatbunnede mikrotiterplater (Falcon, Jersey, NJ, USA ) ved hjelp av en flerkanalspipette. Mikrotiterplatene ble inkubert ved 37 ◦C i en fuktet inkubator med 5 prosent CO2 i en periode på 2 dager. Tre brønner ble brukt for hver konsentrasjon av de undersøkte prøvene. Kontrollceller ble inkubert uten testprøver og med eller uten DMSO.

Etter inkubasjonsperioden ble utbyttet av levedyktige celler bestemt ved en MTT kolorimetrisk analyse [15]. Forholdet mellom overlevende celler og konsentrasjonen av testede prøver ble plottet for å oppnå overlevelseskurvene til Vero-cellelinjen etter behandling med de spesifiserte forbindelsene. Den 50 prosent cytotoksiske konsentrasjonen (CC50), konsentrasjonen som kreves for å forårsake toksiske effekter i 50 prosent av intakte celler, ble estimert fra grafiske plott av dose-responskurven for hver konsentrasjon ved å bruke GraphPad Prism-programvaren (San Diego, CA. USA). Den maksimale ikke-toksiske konsentrasjonen [MNTC] av hver hesperidin og ZnO NP ble bestemt og brukt for videre biologiske studier.

2.6.3. Virusutbredelse

Den cytopatogene HAV HM175-stammen (ATCC VR-1402) av HAV ble propagert og analysert i konfluente Vero-celler [16]. Infeksiøse virus ble talt opp ved å bestemme den 50 prosent vevskulturinfeksiøse dosen med åtte brønner per fortynning og 20 μL inokulum per brønn ved bruk av Spearman-Karber-metoden [17].

3. Resultater og diskusjon

Ti ernæringsmessige fenolforbindelser ble valgt i henhold til deres tilgjengelighet og spredning som farmasøytiske doseringsformer avledet fra naturlige næringsmatkilder.

Disse næringsstoffene var diosmin, rutin, naringenin, quercetin 3-oglukuronid, myricetin 3-O-xylosyl-(1→2)-rhamnosid, myricetin, epigallocatechin-3-O-gallat, korilagin og lyoniresinol. Hesperidin, diosmin og rutin er allment tilgjengelig i farmasøytiske butikker under forskjellige handelsnavn og kan avledes fra forskjellige naturlige næringsmatvarer som er rapportert å ha antivirale egenskaper, for eksempel har hesperidin fra sitrusskaller blitt rapportert å haantiviral aktivitet[18]. På grunnlag av in silico-screening ble hesperidin også spådd å målrette mot interaksjonsstedet mellom SARS-CoV-2 Spike- og ACE2-reseptorer, og dermed blokkere virusets inntreden i de menneskelige lungecellene. Derfor kan hesperidin være et lovende profylaktisk legemiddel mot COVID-19 [19].

I tillegg ble naringenin fra sitrusskaller rapportert som et antiviralt middel mot Zika-viruset [20], rutin [21] viste signifikante resultater som antiviralt [19]. Grønn tes epigallocatechin-3-O-gallat harantivirale effektermot en rekke DNA- og RNA-virus [22]. Corilagin forhindrer leverskade ved å hemme HCV-replikasjon og modulere oksidativt stress [23]. Anti-HIV-aktivitet er rapportert for myricetin og dets glykosylerte derivater [24]. I tillegg er det rapportert at flere lignaner harantiviraltegenskaper [25].

3.1. Molekylær dokking

I den nåværende forskningen ble det gjort et forsøk på å tolke og støtte de eksperimentelle funnene angående hemmingsmekanismen til hovedproteasen COVID-19. Ti polyfenoliske forbindelser ble dokket ved hjelp av Swiss Dock Server, hvor reseptorbaserte tilnærminger ble brukt på disse polyfenolene. Krystallstrukturen til Covid-19 protease 6lu7, som antar en hjerteform, med to dimerer av identiske underenheter og to aktive steder. en bredspektret inhibitor bør målrette mot det aktive stedet His 41 og Cys 148 til stamfaderflaggermus-koronaviruset, som i PDB-oppføring 4yoi. Denne studien belyste bindingsmåten til de fenoliske forbindelsene til krystallstrukturen 6lu7 ved hjelp av molekylær dokking (fig. 2). Dokkingstudien bekreftet at hesperidin kan danne elektrostatiske interaksjoner med THR 25, LEU 27, His 41 og Gly143-rester mens det danner pi-stabling-interaksjon med TYR 118 som oppført i tabell 1.

De fleste av de polyfenoliske forbindelsene viste inhiberingsaktivitet i kløftområdet mellom domene II, III (rester 185–200) og i domene I som vist i fig. 2, mens i tabell 1. ble polyfenolforbindelsene oppført i henhold til deres bindingsenergier. Forholdet mellom RMSD og den opprinnelige bindingsmodusen (full kondisjon (blå, venstre X-akse)) og energi (den enkle egnetheten (rød, høyre y-akse)) ble vist i Fig. A, (forsyningsfil) . Dokkingmodus for hesperidin ble vist i (fig. B for SARS-CoV-2 Mpro og fig. C for HAV 3C Proteinase [26], 2HAL krystallstruktur), 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) og lyoniresinol (fig M1,2), i tilleggsfilen.

3.2. Isolering og identifikasjon av hesperidin

Ettersom hesperidin viste den høyeste dokkingscore her, isolerte vi det fra matavfall (appelsinskall), og dets antivirale aktivitet mot HAV (et av RNA-virusene) ble evaluert.

Butanolfraksjonen fra det vandige ekstraktet av appelsinskallene ble påført Whatman-filterpapirark ved bruk av BAW som elueringsmiddel, hvorved det ble observert et stort mørkt lilla bånd av flavonoid natur på den preparative papirkromatografien. Eluering av det mørke lilla båndet med metanol førte til isolering av en ren forbindelse som dens identitet ble bekreftet av 1H, 13C for å være hesperidin [27] som følger: 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-3eq), 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 rhamnose).13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) 8 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 rhamnose; C-6′′').

3.3. Dannelse av ZnO nanopartikler

Tilsetning av sinkacetatløsning til hesperidinløsning i et vannbad oppvarmet til 80 ◦C etterfulgt av tilsetning av noen få dråper ammoniakk førte til utfelling av ZnO NPer [13].

3.3.1. UV-analyse

Den maksimale absorpsjonstoppen for ZnO NPs syntetisert via hesperidin viste en topp ved 335 nm (fig. 3a) som bekrefter dannelsen av ZnO NPs [28]. ZnO på nanoskala har kortere bølgelengder sammenlignet med standard ZnO-absorpsjonsmønster, i samsvar med rapporter om at materialoksider har en tendens til å ha kortere bølgelengder og at materialer i nanoskala har en tendens til å ha kortere bølgelengder [29].

3.3.2. FT-IR analyse av ZnO NPer og hesperidin

FT-IR-spektra (fig. 3b) av de preparerte ZnO NP-ene og hesperidin ble samlet i spektralbreddeområdet fra 400 til 4000 cm− 1. Der viste topper for O–H-grupper som strekker seg av vann rundt 3546,04, 3478,29 og 3421,80 cm. − 1 representerer O–H-grupper av hesperidin og rundt 3382,99 cm− 1 for ZnO NP-er. Aromatiske deler ble bekreftet ved strekking av karbondobbeltbinding ved 2918,50 cm-1. Bøyevibrasjon av alkoholholdig –CO–H bekreftet av tilstedeværelsen av en topp ved 1096,12 cm− 1. De karakteristiske båndene til ZnO NPs strekkmoduser er tildelt til 542,9 og 891,2 cm−1 [13,30].

3.3.3.TEM-analyse

TEM-analyse ble utført på transmisjonselektronmikroskoper med lav oppløsning og høy oppløsning og viste dannelsen av de sekskantede ZnO NP-ene med partikkelstørrelser fra 20 til 30 nm, fig. 4.

3.3.4. XRD-analyse

Forekomsten av ZnO NP-er og undersøkelse av deres strukturelle egenskaper ble bekreftet ved røntgendiffraksjon (XRD), fig. 5. ZnO NP-er mediert av flavonoid-hesperidin viste topper med 2θ-verdier identifisert ved 31.618◦, 34.334◦, 4◦, 4◦, 34.334. 16, 35. ◦, 56.440◦, 62.727◦, 66.245◦, 67.864◦ og 68.925◦ tilsvarende (100), (002), (101), (102), (110), (103), (200), (112) og (201). Disse toppene ble matchet med de på datakortet (00− 003-0888).

Krystallstørrelsen til ZnO NP-er ble beregnet til å være 27,73 nm. Disse dataene ligner veldig på TEM-målinger. For å beregne krystallstørrelsen bruker vi Scherrers ligning

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

Θ=2θ/2, d=hele bredden ved halv maksimal intensitet av toppen (i Rad), λ =0.154060 nm

3.4. Antiviral aktivitet

3.4.1. Evaluering av cytotoksisitet mot Vero-celler

De to prøvene av hesperidin og ZnO NP viste henholdsvis 50 prosent celle cytotoksisk konsentrasjon (CC50)=620,8 ± 34,6 og 243,7 ± 12,7 ug/mL. Som vist i fig. K. &L., suppl. filen og verdiene ble oppført i henholdsvis tabellene C og D. Deretter ble disse forbindelsene testet forantivirale effektermot HAV ved maksimal ikke-toksisk konsentrasjon (MNTC) ved bruk av plakkanalysemetoden illustrert i Fig. M. (tilleggsfil).

3.4.2. Anti-HAV aktivitet

Flavonoider har blitt rapportert å ha antivirale aktiviteter både in vivo og in vitro [31]. Det ble rapportert at virkningsmekanismen til noen flavonoider mot HIV (også et RNA-virus) skyldes hemming av fosforylering av proteiner mediert av cytokiner. Det bør også bemerkes at fosforyleringssignaleringen formidlet av cytokiner økes ved COVID-19-infeksjon, noe som fører til fosforylering av en rekke cytoskjelettproteiner. Derfor kan flavonoider, som inkluderer hesperidin, hemme proteinfosforylering, som igjen fører til potent antiviral aktivitet og infeksjonsforebygging av andre celler [32]. ZnO NP er også rapportert å ha antiviral aktivitet [32,33].

Zn-holdige forbindelser rapporterte å påvirke forskjellige stadier av virale replikasjonssykluser som virusinaktivering, inhibering av viral uncoating, viral genomtranskripsjon, viral proteintranslasjon og polyproteinbehandling. Det bør også bemerkes at aktiviteten er avhengig av typen virus og konsentrasjonen av sinkholdige forbindelser [34].

I vår studie ble de sammenflytende monolagene av Vero-celler infisert med faste fortynninger av HAV-viruset. Etter inkubering ble inokulumet fjernet og erstattet med serumfritt MEM inneholdende 1,5 prosent karboksymetylcellulose. Cellene ble deretter inkubert slik at viruset kunne danne plakkene. Cellene ble fiksert i 2 timer ved 25 ◦C med formaldehyd som ble tilsatt direkte til mediet til en konsentrasjon på 5 prosent. Faste celler ble grundig vasket med vann før de ble farget med en løsning inneholdende 1 prosent krystallfiolett og 10 prosent etanol i 30 minutter. Etter skylling med vann ble antall plakk talt, og virustitere (tellinger) ble beregnet. De antivirale effektene av de to testede prøvene, hesperidin og ZnO NP mot HAV ved maksimal ikke-cytotoksisk konsentrasjon (MNCC) er vist i tabell B (tilleggsfil). Sinkoksidnanopartiklene viste høyere aktivitet enn hesperidin ved relativt lave konsentrasjoner på grunn av det høye overflatearealet og den lille partikkelstørrelsen, noe som økte aktiviteten til sinkoksydnanopartikler. Fra tabell B, fig. T, (tilleggsfil). Både hesperidin og ZnO NP viste antiviral aktivitet mot hepatitt A-virus (HAV) med prosentandeler på 44,75 og 58,83 prosent ved maksimal ikke-cytotoksisk konsentrasjon og EC50s lik henholdsvis 72,4 og 176,3 ug/ml, som vist i tabell A og B (tilleggsfil).

4. Konklusjoner

Den nåværende pandemiske sykdommen COVID-19 er ansvarlig for mye sykelighet og dødelighet over hele verden. Nutraceuticals og phytopharmaceuticals fenoliske forbindelser under vår studie viser gode dokkingscore og det kan være et ideelt mål for behandling av SARS-CoV-2. Hesperidin som er isolert fra matavfallsappelsinskall har den høyeste dokkingscore (-8.84 Kcal/mol) mot SARS-CoV-2 hovedprotease blant de andre testede forbindelsene. Hesperidin er i stand til å redusere sinkioner for å fremstille ZnO NP-er med sekskantet form og partikkelstørrelse omtrent 25 nm. Hesperidin-mediert ZnO NP-er viser mer antiviral aktivitet enn hesperidin i seg selv med prosenter på 44,75 og 58,83 prosent ved maksimal ikke-cytotoksisk konsentrasjon. Flere studier bør gjøres for hesperidin, andre nutraceuticals, fytofarmasøytiske forbindelser og deres ZnO NP-er for å finne trygge, billige og potensielle behandlinger for SARS-CoV-2 pandemisk sykdom.

Forfatternes bidrag Gouda H. Attia, Yasmin S. Moemen, Mahmoud Youns, Ammar M. Ibrahim, Randa Abdou, Mohamed A. El Raey Gouda H. Attia og Mohamed A. El Raey designer manuskriptet. Gouda H. Attia, Ammar M. Ibrahim og Mohamed A. El Raey utførte den kromatografiske separasjonen og utførte strukturbelysningen av den rene isolerte Hesperidin Gouda H. Attia, Randa Abdou og Mohamed A. El Raey utførte den grønne syntesen av ZnO NP-er og beskriv dens funksjoner. Yasmin S. Moemen utførte alle molekylære docking-studier og Mohamed A. El-Raey foreslår proteinet.

Mahmoud Youns og Randa Abdou utførte antivirale og cytotoksisitetsanalysene og deres dataanalyse. Alle forfattere var ansvarlige for å utarbeide og skrive den endelige versjonen av manuskriptet og godkjenne det endelige manuskriptet.

Finansiering

Det ble ikke mottatt midler til dette arbeidet.

Forskningsetikk

Vi bekrefter videre at ethvert aspekt av arbeidet som dekkes i dette manuskriptet som har involvert menneskelige pasienter har blitt utført med etisk godkjenning fra alle relevante organer, og at slike godkjenninger er anerkjent i manuskriptet.

IRB-godkjenning ble oppnådd (kreves for studier og serier på 3 eller flere saker)

Skriftlig samtykke til å publisere potensielt identifiserende informasjon, for eksempel detaljer om saken og fotografier, ble innhentet fra pasienten(e) eller deres juridiske verge(r).

Erklæring om konkurrerende interesse

Forfatterne rapporterer ingen interesseerklæringer.

Anerkjennelser

Vi er takknemlige til dekanatet for vitenskapelig forskning, Najran University, KSA, for å gi midler til å utføre dette prosjektet (NU/MID/18/024).

Vedlegg A. Tilleggsdata

Tilleggsmateriale knyttet til denne artikkelen finner du i nettversjonen 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 Institutt for farmakognosi, College of Pharmacy, Najran University, Najran, Saudi-Arabia
b Institutt for farmakognosi, Farmasøytisk fakultet, Kafr El-Shiekh-universitetet, Kafr El-Shiekh, Egypt
c Klinisk patologiavdeling, National Liver Institute, Menoufia University, Menoufia, Egypt
d Institutt for biokjemi og molekylærbiologi, Farmasøytisk fakultet, Helwan University, Kairo, Egypt
e Applied Medical Sciences College, Najran University, Najran, Saudi-Arabia
f Institutt for farmakognosi, Farmasøytisk fakultet, Umm Al-Qura University, Makkah, Saudi-Arabia
g Institutt for farmakognosi, Farmasøytisk fakultet, Helwan University, Kairo, Egypt
h Institutt for fytokjemi og plantesystematikk, farmasøytisk avdeling, Nasjonalt forskningssenter, Dokki, Kairo, Egypt

Referanser

[1] Verdens helseorganisasjon, WHO Coronavirus Disease (COVID-19), 2020 (Åpnet 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: zinc for the prevention or treatment of COVID-19 and other koronavirusrelaterte luftveisinfeksjoner, Integr. Med. Res. 9 (2020), 100457. [3] GJ Kotwal, Antivirale nutraceuticals from pomegranate (Punica granatum) juice, in Handb. Nutraceuticals, vol. I, CRC Press, 2009, s. 338–346.

[4] L.-T. Lin, W.-C. Hsu, C.-C. Lin, Antivirale naturprodukter og urtemedisiner, J. Tradit. Komplement. Med. 4 (2014) 24–35.

[5] A. Kumar, Y. Kubota, M. Chernov, H. Kasuya, Potential role of sinc supplementation in profylakse and treatment of COVID-19, Med. Hypoteser (2020), 109848.

[6] J. Jiang, J. Pi, J. Cai, The advance of sinc oxide nanopartikler for biomedisinske applikasjoner, 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 pluss hemmer koronavirus og arterivirus RNA-polymeraseaktivitet in vitro og sinkionoforer blokkerer replikasjonen av disse virusene i cellekultur, PLoS Pathog. 6 (2010), e1001176.

[8] Z. Jin, X. Du, Y. Xu, Y. Deng, M. Liu, Y. Zhao, B. Zhang, X. Li, L. Zhang, C. Peng, Strukturen til M pro fra SARS- CoV-2 og oppdagelse av dets hemmere, Nature (2020) 1–5.

[9] A. Grosdidier, V. Zoete, O. Michielin, SwissDock, en netttjeneste for dokking av små proteiner basert 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, Nye isorhamnetin-derivater fra Salsola imbricata Forssk. Blader med tydelig anti-inflammatorisk aktivitet, Pharmacogn. Mag. 12 (2016) S47.

[13] GH Attia, HS Alyami, MAA Orabi, AH Gaara, MA El Raey, Antimikrobiell aktivitet av sølv og sink nanopartikler mediert av auberginegrønn Calyx, Int. J. Pharmacol. 16 (2020) 236–243.

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

[15] T. Mosmann, Rask kolorimetrisk analyse for cellulær vekst og overlevelse: anvendelse på proliferasjons- og cytotoksisitetsanalyser, 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 selektiv deteksjon av infeksiøs HAV i mat- og vannprøver, J. Appl. Microbiol. 124 (2018) 958–964.

[17] RM Pinto, JM Diez, A. Bosch, Bruk av tykktarmskarsinomcellelinjen CaCo-2 for in vivo amplifikasjon og påvisning av enteriske virus, J. Med. Virol. 44 (1994) 310-315.

[18] Z. Ding, G. Sun, Z. Zhu, Kort kommunikasjon Hesperidin demper influensa A-virus (H1N1) indusert lungeskade hos rotter gjennom sin anti-inflammatoriske 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, Analyse av terapeutiske mål for SARS- CoV-2 og oppdagelse av potensielle medikamenter ved hjelp av beregningsmetoder, 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, Sitrusflavonoiden naringenin svekker in vitro-infeksjonen hos mennesker 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 og rutin som 3C-proteasehemmere av enterovirus A71, J. Virol. Methods 182 (2012) 93–98.

[22] K. Kaihatsu, M. Yamabe, Y. Ebara, Antiviral virkningsmekanisme for epigallocatechin-3-O-gallate og dets fettsyreestere, 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 molekylhemmer corilagin blokkerer HCV-replikasjon og modulerer oksidativt stress for å redusere leverskader, Antiviral Res. 150 (2018) 47–59.

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

[25] RB Teponno, S. Kusari, M. Spiteller, Nylige fremskritt innen forskning på lignaner og neolignaner, Nat. Prod. 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 episulfidkation (tiiranring) fanget i det aktive stedet til HAV 3C proteinase inaktivert av peptidbaserte ketonhemmere, J. Mol. Biol. 361 (2006) 673–686.

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

[28] N. Srinivasan, C. Rangasami, JC Kannan, Syntesestruktur og optiske egenskaper til sinkoksid-nanopartikler, Int J Appl Eng Res. 10 (2015) 343–345.

[29] S. Fakhari, M. Jamzad, H. Kabiri Fard, Grønn syntese av sinkoksid-nanopartikler: en sammenligning, Green Chem. Lett. Rev. 12 (2019) 19–24.

[30] N. Bala, S. Saha, M. Chakraborty, M. Maiti, S. Das, R. Basu, P. Nandy, Grønn syntese av sinkoksid-nanopartikler ved bruk av Hibiscus subdariffa bladekstrakt: effekt av temperatur på syntese, anti -bakteriell aktivitet og antidiabetisk aktivitet, RSC Adv. 5 (2015) 4993–5003.

[31] H. Zakaryan, E. Arabyan, A. Oo, K. Zandi, Flavonoider: lovende naturlige forbindelser mot virusinfeksjoner, 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 infeksjon, 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 sinkoksid nanopartikler: en annen ny anvendelse av nanomedisin, 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.