The Impact of Biologically Synthesized Nanoparticles on Colon Cancer Cells: In Vitro Cellular and Morphological Investigation
Abstract
Abstract: Colorectal cancer (CRC) attacks the colon or rectal region of the large intestine. CRC is the third globally prevalent cause of cancer mortality. Although current treatments are effective, they have several drawbacks such as systemic toxicity. Therefore, nanoparticles (NPs) are being investigated as delivery systems. Green synthesized NPs are eco-friendly, non-toxic, and safe to manufacture, making them a better option than chemically synthesized NPs. In this project, we tested green vs. chemically synthesized NPs with and without date extract to study their cytotoxic effects. The sol-gel approach was used to create CoFe2O4/(Ni0.4Cu0.2Zn0.4Fe1.8O4( NPs. Characterization was performed using XRD, SEM, TEM, and zeta potential to investigate the NP structure and morphology. These assays confirmed the chemical composition with size ranging from 24 to 41 nm. Furthermore, we performed MTT, DAPI, and cell migration on HCT116 (colorectal cancer) and HEK293 (human embryonic kidney) cell lines. Treatment groups included: (BS1, BS2, BS3, BS4, BS5, BS6, BS7, BS8, and S9) at varying concentrations for 48h. For HCT116, MTT results revealed that the lowest viability was 20.1% after treatment with BS8 and the highest was 23.76% in BS1. Whereas for HEK293, the lowest viability was 21.72% in S9 and the highest was 25.84% in BS6. The results obtained from DAPI assay suggest that all NPs inhibit the growth of both cell lines with significantly shrunken and fragmented nuclei. In cell migration, treatment with BS1, BS2, BS3, BS7, BS8, and S9 showed very few cells migrated across the empty areas in HCT116. Cell migration was observed in HEK293 following treatment with BS1, BS2, BS3, BS4, BS6, BS7, BS8, and S9 NPs. Thus, these results suggest that BS1, BS2, BS3, BS7, BS8, and S9 can be good candidates for CRC therapy. This research will help find a new therapy for CRC treatment.
الملخـص: يهاجم سرطان القولون والمستقيم منطقتي القولون أو المستقيم في الأمعاء الغليظة. يعتبر هو السبب الثالث للوفيات الناجمة عن السرطان على مستوى العالم. على الرغم من أن العلاجات الحالية فعالة، إلا أن لها عيوبًا عديدة مثل السمية الجهازية. لذلك، يتم فحص الجسيمات النانوية كنظام توصيل. الجسيمات النانوية الخضراء صديقة للبيئة وغير سامة وآمنة للتصنيع، مما يجعلها خيارًا أفضل من الجسيمات النانوية المُصنَّعة كيميائيًا. في هذا المشروع، قمنا باختبار الجسيمات النانوية الخضراء مقابل الجسيمات النانوية المُصنَّعة كيميائيًا مع وبدون مستخلص التمر لدراسة آثارها السامة على الخلايا. تم استخدام طريقة سول-جل لصنع الجسيمات النانوية (CoFe2O4/(Ni0.4Cu0.2Zn0.4Fe1.8O4 . تمت دراسة خصائص هذه الجسيمات النانوية باستخدام حيود الأشعة السينية ومسح المجهر الإلكتروني والمجهر الإلكتروني النافذ وإمكانات زيتا للتحقق من هيكل الجسيمات النانوية. أكدت هذه الاختبارات التركيب الكيميائي بحجم يتراوح من ٢٤ إلى ٤١ نانومتر. علاوة على ذلك، أجرينا فحص MTT وDAPI وهجرة الخلايا على خلايا HCT116 (سرطان القولون والمستقيم) و HEK293 (الكلى الجنينية البشرية). وشملت مجموعات العلاج: (BS1، BS2، BS3، BS4، BS5، BS6، BS7، BS8، وS9) بتراكيز متفاوتة لمدة ٤٨ ساعة. بالنسبة لخلايا HCT116، أظهرت نتائج فحصMTT أن المركبات الأكثر سمية كانت بعد العلاج بـ BS8 بنسبة ٢٠,١٪ و الأقل سمية كانت بعد العلاج ب BS1 بنسبة ٢٣،٧٦٪. بينما بالنسبة لخلايا HEK293 أن المركبات الأكثر سمية كانت بعد العلاج بـ S9 بنسبة ٢١,٧٢٪ و الأقل سمية كانت بعد العلاج ب BS6 بنسبة ٢٥،٨٤٪. كما تشير النتائج التي تم الحصول عليها من صبغة DAPI إلى أن جميع الجسيمات النانوية تمنع نمو كلا نوعي الخلايا مع ملاحظة نوى منكمشة ومجزأة بشكل كبير. في فحص هجرة الخلايا، أظهر العلاج باستخدام BS1 وBS2 وBS3 و BS7و BS8 و S9 عددًا قليلاً جدًا من الخلايا المهاجرة عبر المساحات الفارغة في HCT116. لوحظ انتقال الخلايا في HEK293 بعد العلاج بالجسيمات النانوية BS1 و BS2 و BS3 و BS4 و BS6 و BS7 وBS8 وS9 . وبالتالي، تشير هذه النتائج إلى أن الجسيمات النانوية BS1 و BS2 وBS3 و BS7و BS8 و S9 يمكن أن تكون خيار جيد لعلاج سرطان القولون والمستقيم. هذا البحث سيساعد في إيجاد علاج جديد لسرطان القولون والمستقيم.
الملخـص: يهاجم سرطان القولون والمستقيم منطقتي القولون أو المستقيم في الأمعاء الغليظة. يعتبر هو السبب الثالث للوفيات الناجمة عن السرطان على مستوى العالم. على الرغم من أن العلاجات الحالية فعالة، إلا أن لها عيوبًا عديدة مثل السمية الجهازية. لذلك، يتم فحص الجسيمات النانوية كنظام توصيل. الجسيمات النانوية الخضراء صديقة للبيئة وغير سامة وآمنة للتصنيع، مما يجعلها خيارًا أفضل من الجسيمات النانوية المُصنَّعة كيميائيًا. في هذا المشروع، قمنا باختبار الجسيمات النانوية الخضراء مقابل الجسيمات النانوية المُصنَّعة كيميائيًا مع وبدون مستخلص التمر لدراسة آثارها السامة على الخلايا. تم استخدام طريقة سول-جل لصنع الجسيمات النانوية (CoFe2O4/(Ni0.4Cu0.2Zn0.4Fe1.8O4 . تمت دراسة خصائص هذه الجسيمات النانوية باستخدام حيود الأشعة السينية ومسح المجهر الإلكتروني والمجهر الإلكتروني النافذ وإمكانات زيتا للتحقق من هيكل الجسيمات النانوية. أكدت هذه الاختبارات التركيب الكيميائي بحجم يتراوح من ٢٤ إلى ٤١ نانومتر. علاوة على ذلك، أجرينا فحص MTT وDAPI وهجرة الخلايا على خلايا HCT116 (سرطان القولون والمستقيم) و HEK293 (الكلى الجنينية البشرية). وشملت مجموعات العلاج: (BS1، BS2، BS3، BS4، BS5، BS6، BS7، BS8، وS9) بتراكيز متفاوتة لمدة ٤٨ ساعة. بالنسبة لخلايا HCT116، أظهرت نتائج فحصMTT أن المركبات الأكثر سمية كانت بعد العلاج بـ BS8 بنسبة ٢٠,١٪ و الأقل سمية كانت بعد العلاج ب BS1 بنسبة ٢٣،٧٦٪. بينما بالنسبة لخلايا HEK293 أن المركبات الأكثر سمية كانت بعد العلاج بـ S9 بنسبة ٢١,٧٢٪ و الأقل سمية كانت بعد العلاج ب BS6 بنسبة ٢٥،٨٤٪. كما تشير النتائج التي تم الحصول عليها من صبغة DAPI إلى أن جميع الجسيمات النانوية تمنع نمو كلا نوعي الخلايا مع ملاحظة نوى منكمشة ومجزأة بشكل كبير. في فحص هجرة الخلايا، أظهر العلاج باستخدام BS1 وBS2 وBS3 و BS7و BS8 و S9 عددًا قليلاً جدًا من الخلايا المهاجرة عبر المساحات الفارغة في HCT116. لوحظ انتقال الخلايا في HEK293 بعد العلاج بالجسيمات النانوية BS1 و BS2 و BS3 و BS4 و BS6 و BS7 وBS8 وS9 . وبالتالي، تشير هذه النتائج إلى أن الجسيمات النانوية BS1 و BS2 وBS3 و BS7و BS8 و S9 يمكن أن تكون خيار جيد لعلاج سرطان القولون والمستقيم. هذا البحث سيساعد في إيجاد علاج جديد لسرطان القولون والمستقيم.
Description
Keywords
Stem Cell, Biotechnology, Colon Cancer, Nanoparticles