Green Synthesis of Ag2O/Ag NPs via Ginkgo Biloba and Their Anticancer Effects

Kanker blijft een van de meest formidabele uitdagingen in de moderne geneeskunde, een ziekte die wereldwijd talloze levens eist en vaak harde behandelingen vereist zoals straling en chemotherapie, die ook gezond weefsel kunnen beschadigen naast de tumor. In de zoektocht naar mildere, effectievere oplossingen heeft de wetenschap haar aandacht gericht op nanotechnologie, een vakgebied dat materie manipuleert op een ongelooflijk kleine schaal, ongeveer één tot honderd nanometer groot. Op dit niveau gedragen materialen zich anders dan ze dat doen in bulk, wat unieke eigenschappen biedt die kunnen worden ingezet voor genezing. Onder deze materialen hebben zilveroxide en zilvernanodeeltjes veelbelovend gebleken bij het bestrijden van infecties en tumoren, maar traditionele methoden om deze te creëren maken vaak gebruik van giftige chemicaliën en dure apparatuur. Dit heeft ertoe geleid dat onderzoekers "groene synthese" zijn gaan verkennen, een proces waarbij natuurlijke plantenextracten worden gebruikt om deze minuscule deeltjes op te bouwen, in de hoop de kracht van nanotechnologie te combineren met de veiligheid en overvloed van de natuur.

In een recente studie onderzochten onderzoekers van de Universiteit van Wasit in Irak of de bladeren van de Ginkgo biloba-boom als een natuurlijke fabriek voor het creëren van deze zilvergebaseerde nanodeeltjes konden dienen. Ginkgo biloba is een plant die bekend staat om het bevatten van diverse chemische verbindingen die met biologische systemen kunnen interageren, en het team wilde zien of deze verbindingen niet alleen de nanodeeltjes konden vormen, maar ook een beschermende schil rond hen konden vormen. De wetenschappers begonnen met het verzamelen van verse Ginkgo-bladeren, die ze grondig wassen en in de schaduw drogen om hun chemische samenstelling te behouden. Ze maalden de gedroogde bladeren tot een fijn poeder en mengden dit met heet water om een vloeibaar extract te maken dat rijk is aan plantaardige chemicaliën. Dit extract werd vervolgens gecombineerd met een zilvernitraatoplossing, een veelvoorkomende bron van zilverionen. Wanneer de twee vloeistoffen samen werden verhit, vond er een chemische reactie plaats, waarbij de heldere zilveroplossing veranderde in een donkerbruin mengsel. Deze kleurverandering signaleerde de succesvolle vorming van zilveroxide en zilvernanodeeltjes, een proces waarbij het plantenextract fungeerde als het reductiemiddel om zilverionen in vaste deeltjes te veranderen en als het afkapmiddel (capping agent) om te voorkomen dat ze samenklonterden.

Om precies te begrijpen wat ze hadden gecreëerd, onderzochten de onderzoekers de nieuwe deeltjes met verschillende geavanceerde instrumenten. Ze gebruikten röntgendiffractie, een techniek waarbij röntgenstralen van een materiaal afketsen om de interne kristalstructuur te onthullen, en ontdekten dat de deeltjes een specifiek kubisch patroon vormden dat kenmerkend is voor zowel zilveroxide als puur zilver. De analyse toonde aan dat de individuele kristallen binnen de deeltjes zeer klein waren, met een gemiddelde grootte van ongeveer 20 nanometer. Ze bekeken de deeltjes ook onder een transmissie-elektronenmicroscoop, die een bundel elektronen gebruikt om een sterk vergroot beeld te creëren. Deze beelden onthulden dat de deeltjes grotendeels sferisch waren, lijkend op piepkleine kraaltjes, en bedekt waren met een laag van het Ginkgo-plantenextract. Deze coating is cruciaal omdat het de deeltjes stabiliseert en voorkomt dat ze aan elkaar plakken. Verdere tests met infraroodspectroscopie bevestigden dat de chemische groepen van de plant, zoals die met zuurstof en stikstof, inderdaad aan het oppervlak van de zilverdeeltjes waren gehecht, waardoor ze effectief in een natuurlijk beschermend pakje waren gehuld.

De ultieme test voor deze nanodeeltjes was om te zien of ze kankercellen konden bestrijden. De onderzoekers gebruikten een menselijke borstkankercellijn die bekend staat als MCF-7, een veelgebruikt model voor het bestuderen van de ziekte. Ze plaatsten de kankercellen in een laboratoriumschaal en behandelden ze met verschillende hoeveelheden van de zilvernanodeeltjes, variërend van zeer geconcentreerd tot sterk verdund. Na 24 uur maten ze hoeveel cellen nog in leven waren. De resultaten toonden een duidelijke relatie tussen de hoeveelheid nanodeeltjes en het overleven van de kankercellen. Wanneer de concentratie van de nanodeeltjes hoog was (wat betekende dat de verdunning laag was), overleefden zeer weinig kankercellen, maar naarmate de oplossing meer verdund werd (wat betekende dat de concentratie daalde), bleven er meer cellen in leven. Dit geeft aan dat de nanodeeltjes toxisch zijn voor de kankercellen op een dosisafhankelijke manier, wat betekent dat hun effectiviteit toeneemt met de hoeveelheid die wordt gebruikt. Om dit effect te visualiseren, gebruikte het team ook een speciale blauwe fluorescerende kleurstof die levende cellen accentueert. Onder een microscoop gloeiden de onbehandelde kankercellen helder, wat aangaf dat ze gezond waren, terwijl de cellen die aan de nanodeeltjes waren blootgesteld een significante afname in helderheid en aantal vertoonden, wat bevestigde dat de behandeling de kankercellen doodde.

De studie suggereert dat het mechanisme achter deze celsterfte het direct interageren van de nanodeeltjes met de celmembranen omvat, wat leidt tot de afbraak ervan, en het genereren van reactieve zuurstofverbindingen, wat onstabiele moleculen zijn die de interne machinerie van de cel beschadigen. De onderzoekers concludeerden dat het gebruik van Ginkgo biloba-extract om zilvernanodeeltjes te creëren een levensvatbare, goedkope en milieuvriendelijke methode is die deeltjes produceert met een sterk potentieel tegen borstkankercellen. Hoewel dit werk nog geen geneesmiddel voor kanker vertegenwoordigt, is het een concrete stap voorwaarts in het begrijpen van hoe natuurlijke plantenextracten kunnen worden gebruikt om materialen te ontwerpen die op een dag een veiliger alternatief kunnen bieden voor de huidige, meer toxische kankertherapieën. De bevindingen benadrukken dat de natuur, wanneer zij zorgvuldig wordt bestudeerd en toegepast, de bouwstenen kan leveren voor geavanceerde medische instrumenten.