Nanoemulsion Based Approach to Delivery of Medicinal Plant Extracts Mediated Nano Drug for Enhancement of Anti-Lung Cancer and Anti-Inflammatory Efficacies : 항폐암 및 항염증 효능 강화를 위한 나노 에멀젼 기반의 나노 약물 매개 약용 식물 추출물 전달에 대한 접근 방법원문보기
나노 기반 약물 전달 시스템은 높은 생체 이용률, 표적 특이성 및 흡수성 엔도시도시스 메커니즘을 포함한 장점으로 인해 엄청난 장래성을 보여주었다. 친환경적인 식물 추출물과 나노 생명 공학 접근법의 통합은 약물 전달 시스템을 개선하는데 기여해왔다. ...
나노 기반 약물 전달 시스템은 높은 생체 이용률, 표적 특이성 및 흡수성 엔도시도시스 메커니즘을 포함한 장점으로 인해 엄청난 장래성을 보여주었다. 친환경적인 식물 추출물과 나노 생명 공학 접근법의 통합은 약물 전달 시스템을 개선하는데 기여해왔다. 약용 식물 추출물은 표적특이적 환경에서 효율성을 높이는 플랫폼을 제공한다. 또한 식물 추출물은 활성 성분의 천연 캡핑 및 담체 역할을 한다. 모든 약물 전달 시스템 중 낮은 독성과 높은 약물 흡수 능력으로 인해 나노 에멀젼이 주목받고 있다. 암은 전 세계적으로 주요 사망 원인인 난치성 질환 중 하나이며 만성 염증은 최종 단계에서 암으로 진행되는 경향이 있다. 식물에서 추출한 천연 활성 화합물은 항암, 항염증 효과가 있음이 입증되었다. 따라서 임상 시험에서 약물로 시험 중이지만 일부 한계로 인해 부작용없이 암을 치료할 수 있는 약물을 찾을 수는 없다. 새로운 약물 전달 시스템은 한계를 극복하기 위해 인체에 약물이 적절히 흡수되도록 업그레이드하고 있다. 이 연구는 약물 효능을 개선하고 생체 이용률을 높이기 위해 다양한 약용 식물 추출물을 사용하여 유중수적형 나노 에멀젼을 개발하려고 시도했다. 따라서 황칠(Dendropanax morbifera)추출물은 이미 항암, 항산화 및 항염 효과가 입증된 고도의 의약 성분이기에 항암제재로서 나노 에멀젼을 형성하기 위해 선택되었다. 이 연구에서 황칠 산화아연(Zinc oxide) 나노 입자는 그 활성성분을 생물학적 스트레스로부터 보호하기 위해 황칠 물추출물로 만들어졌다. 또한 산화 아연 나노 입자는 유망한 항암제로 간주된다. 또한, 또 다른 항암제 인 Indole-3-carbinol(I3C) 및 산화아연 나노파티클은 비 이온성 계면활성제의 도움으로 올리브 오일을 유상으로 하는 수중유적형 나노 에멀젼 개발을 위해 첨가되었다. 생성된 나노 에멀젼 제형은 단일 I3C 및 황칠 산화아연 나노파티클(DM-ZnO-NPs)에 비해 A549 폐암 세포의 항폐암 효능을 증가시켰다. 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼(DM-ZnO-I3C-NE)은 꽃 모양과 16.07nm의 직경을 가진다. 시험관 내 분석 결과, 인간 폐암 세포주 (A549)에 대한 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼(DM-ZnO-I3C-NE)의 세포 독성이 10 µg/ml에서 나타났으며 단일 황칠 산화아연 나노파티클(DM-ZnO-NPs) 및 I3C에 비해 활성 산소 종 생산이 확인되었다. 특히, 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼은 인간 각질 세포주 (HaCaT)에서 10 µg/ml에서 최소 독성을 나타냈다. 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼 유도 반응성 산소 종 (ROS) 생성 수준은 황칠-산화아연 나노파티클 및 단일 I3C보다 높았습니다. 10 µg/mL의 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼은 Hoechst 및 Propidium Iodide (PI) 염색에서 입증된 바와 같이 세포 사멸을 유도할 수 있다. 나노 에멀젼은 또한 10 µg/mL를 사용한 세포 이동 분석(cell migration assay)으로 확인된 암세포의 확산을 늦추는 능력이 있다. 정량적 중합 효소 연쇄 반응 (qPCR) 분석은 또한 BAX 축적을 상향 조절하고 세포 사멸 유전자 (BCL2) 발현을 하향 조절함으로써 세포 사멸 경로에서 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼의 항암 활성을 나타냈다. 황칠-산화아연 나노파티클과 Indole-3-carbinol의 시너지 효과는 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼이 미래의 폐암 치료제의 잠재적인 후보이며 나노 기술의 기능성 식품의 영역이 될 수 있음을 나타낸다. 또한 인삼(Panax ginseng), 황칠(Dendropanax morbifera), 가시오가피(Acanthopanax senticosus) 및 음나무(Kalopanax septemlobus)의 발효 추출물을 사용하여 판오스(Panos) 나노 에멀젼을 개발하려고 시도했다. 인삼은 이미 항암, 항염, 항산화 작용이 입증된 귀중한 진세노사이드를 함유하고 있어 한약재의 왕으로 여겨진다. 게다가, 가시오가피와 음나무에는 사포닌, 쿠마린, 트리터페노이드 및 플라본이 함유되어 있다. 이러한 귀중한 모든 성분은 다양한 의학적 가치로 입증되었지만 인체에 대한 생체 이용률이 낮기 때문에 활성에 한계가 있다. 따라서 화합물의 생물학적 효능을 높이고 인체에 더 잘 흡수하기 위해 본 연구에서는 판오스 나노 에멀젼을 제조하려고 시도했다. 판오스 나노 에멀젼은 물과 기름 사이의 계면 장력(interfacial tension)을 줄이기 위해 산자나무 오일과 비 이온성 계면 활성제 혼합물로 개발되었다. 판오스 나노 에멀젼은 FE-TEM (Field Emission Transmission Electron Microscope) 및 DLS (Dynamic Light Scattering) 분석을 사용하여 구형과 83.0nm 크기를 가지고 있는 것을 확인했다. 또한 제타 전위 값 -28.20 ± 2 (mV)를 측정하여 안정성을 확인하였고, 나노 에멀젼은 90 일 관찰 후에도 안정성을 보였다. 추가로, 나노 에멀젼은 대식세포 (Raw 264.7) 및 인간 각질 세포 (HaCaT)에서 세포 독성에 대해 확인되었다. 두 경우 모두 100µg/mL까지 무독성으로 나타났다. Liposaccharides (LPS)로 유도된 대식세포에서 나노 에멀젼이 50µg/ml일 때 세포의 ROS 생성과 NO 생성을 억제하는 항염 활성을 확인했다. 또한 나노 에멀젼은 qPCR 분석에서 전 염증성 사이토카인 (Cox-2, IL-6, IL-Iß, TNF-α, NF-КB, Ikkα, iNOS) 유전자 발현을 억제했다. 향후 약용 식물 추출물 (황칠 및 판오스) 매개 약물은 항폐암 및 항염 나노 약물로서 나노 기술에 큰 가치를 더할 수 있다.
나노 기반 약물 전달 시스템은 높은 생체 이용률, 표적 특이성 및 흡수성 엔도시도시스 메커니즘을 포함한 장점으로 인해 엄청난 장래성을 보여주었다. 친환경적인 식물 추출물과 나노 생명 공학 접근법의 통합은 약물 전달 시스템을 개선하는데 기여해왔다. 약용 식물 추출물은 표적특이적 환경에서 효율성을 높이는 플랫폼을 제공한다. 또한 식물 추출물은 활성 성분의 천연 캡핑 및 담체 역할을 한다. 모든 약물 전달 시스템 중 낮은 독성과 높은 약물 흡수 능력으로 인해 나노 에멀젼이 주목받고 있다. 암은 전 세계적으로 주요 사망 원인인 난치성 질환 중 하나이며 만성 염증은 최종 단계에서 암으로 진행되는 경향이 있다. 식물에서 추출한 천연 활성 화합물은 항암, 항염증 효과가 있음이 입증되었다. 따라서 임상 시험에서 약물로 시험 중이지만 일부 한계로 인해 부작용없이 암을 치료할 수 있는 약물을 찾을 수는 없다. 새로운 약물 전달 시스템은 한계를 극복하기 위해 인체에 약물이 적절히 흡수되도록 업그레이드하고 있다. 이 연구는 약물 효능을 개선하고 생체 이용률을 높이기 위해 다양한 약용 식물 추출물을 사용하여 유중수적형 나노 에멀젼을 개발하려고 시도했다. 따라서 황칠(Dendropanax morbifera)추출물은 이미 항암, 항산화 및 항염 효과가 입증된 고도의 의약 성분이기에 항암제재로서 나노 에멀젼을 형성하기 위해 선택되었다. 이 연구에서 황칠 산화아연(Zinc oxide) 나노 입자는 그 활성성분을 생물학적 스트레스로부터 보호하기 위해 황칠 물추출물로 만들어졌다. 또한 산화 아연 나노 입자는 유망한 항암제로 간주된다. 또한, 또 다른 항암제 인 Indole-3-carbinol(I3C) 및 산화아연 나노파티클은 비 이온성 계면활성제의 도움으로 올리브 오일을 유상으로 하는 수중유적형 나노 에멀젼 개발을 위해 첨가되었다. 생성된 나노 에멀젼 제형은 단일 I3C 및 황칠 산화아연 나노파티클(DM-ZnO-NPs)에 비해 A549 폐암 세포의 항폐암 효능을 증가시켰다. 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼(DM-ZnO-I3C-NE)은 꽃 모양과 16.07nm의 직경을 가진다. 시험관 내 분석 결과, 인간 폐암 세포주 (A549)에 대한 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼(DM-ZnO-I3C-NE)의 세포 독성이 10 µg/ml에서 나타났으며 단일 황칠 산화아연 나노파티클(DM-ZnO-NPs) 및 I3C에 비해 활성 산소 종 생산이 확인되었다. 특히, 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼은 인간 각질 세포주 (HaCaT)에서 10 µg/ml에서 최소 독성을 나타냈다. 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼 유도 반응성 산소 종 (ROS) 생성 수준은 황칠-산화아연 나노파티클 및 단일 I3C보다 높았습니다. 10 µg/mL의 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼은 Hoechst 및 Propidium Iodide (PI) 염색에서 입증된 바와 같이 세포 사멸을 유도할 수 있다. 나노 에멀젼은 또한 10 µg/mL를 사용한 세포 이동 분석(cell migration assay)으로 확인된 암세포의 확산을 늦추는 능력이 있다. 정량적 중합 효소 연쇄 반응 (qPCR) 분석은 또한 BAX 축적을 상향 조절하고 세포 사멸 유전자 (BCL2) 발현을 하향 조절함으로써 세포 사멸 경로에서 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼의 항암 활성을 나타냈다. 황칠-산화아연 나노파티클과 Indole-3-carbinol의 시너지 효과는 황칠-산화아연-I3C 나노 에멀젼이 미래의 폐암 치료제의 잠재적인 후보이며 나노 기술의 기능성 식품의 영역이 될 수 있음을 나타낸다. 또한 인삼(Panax ginseng), 황칠(Dendropanax morbifera), 가시오가피(Acanthopanax senticosus) 및 음나무(Kalopanax septemlobus)의 발효 추출물을 사용하여 판오스(Panos) 나노 에멀젼을 개발하려고 시도했다. 인삼은 이미 항암, 항염, 항산화 작용이 입증된 귀중한 진세노사이드를 함유하고 있어 한약재의 왕으로 여겨진다. 게다가, 가시오가피와 음나무에는 사포닌, 쿠마린, 트리터페노이드 및 플라본이 함유되어 있다. 이러한 귀중한 모든 성분은 다양한 의학적 가치로 입증되었지만 인체에 대한 생체 이용률이 낮기 때문에 활성에 한계가 있다. 따라서 화합물의 생물학적 효능을 높이고 인체에 더 잘 흡수하기 위해 본 연구에서는 판오스 나노 에멀젼을 제조하려고 시도했다. 판오스 나노 에멀젼은 물과 기름 사이의 계면 장력(interfacial tension)을 줄이기 위해 산자나무 오일과 비 이온성 계면 활성제 혼합물로 개발되었다. 판오스 나노 에멀젼은 FE-TEM (Field Emission Transmission Electron Microscope) 및 DLS (Dynamic Light Scattering) 분석을 사용하여 구형과 83.0nm 크기를 가지고 있는 것을 확인했다. 또한 제타 전위 값 -28.20 ± 2 (mV)를 측정하여 안정성을 확인하였고, 나노 에멀젼은 90 일 관찰 후에도 안정성을 보였다. 추가로, 나노 에멀젼은 대식세포 (Raw 264.7) 및 인간 각질 세포 (HaCaT)에서 세포 독성에 대해 확인되었다. 두 경우 모두 100µg/mL까지 무독성으로 나타났다. Liposaccharides (LPS)로 유도된 대식세포에서 나노 에멀젼이 50µg/ml일 때 세포의 ROS 생성과 NO 생성을 억제하는 항염 활성을 확인했다. 또한 나노 에멀젼은 qPCR 분석에서 전 염증성 사이토카인 (Cox-2, IL-6, IL-Iß, TNF-α, NF-КB, Ikkα, iNOS) 유전자 발현을 억제했다. 향후 약용 식물 추출물 (황칠 및 판오스) 매개 약물은 항폐암 및 항염 나노 약물로서 나노 기술에 큰 가치를 더할 수 있다.
Nano-based drug delivery systems have shown great promises due to advantages, including higher bioavailability, targeted specificity, and absorptive endocytosis mechanisms. The integration of green phytoextracts and nano-biotechnology approaches has contributed to improvements in the drug delivery s...
Nano-based drug delivery systems have shown great promises due to advantages, including higher bioavailability, targeted specificity, and absorptive endocytosis mechanisms. The integration of green phytoextracts and nano-biotechnology approaches has contributed to improvements in the drug delivery system. Medicinal Plant extracts provide a platform to increase their efficiency in the target-specific environment; furthermore, the plant extract acts as a natural capping and carrier for active ingredients. Among all the drug delivery systems, nanoemulsion is focused due to low toxicity and higher drug absorption ability. Cancer is one of the incurable diseases, which is the major cause of death worldwide as well as chronic inflammation tends to cancer at the final stage. The natural active compounds from plants were demonstrated to possess anti-cancer, anti-inflammatory effect. Therefore, they are being tested as a drug in a clinical trial but due to some limitations not yet possible to find out the medicine that can cure cancer without side effects. The new drug delivery system is upgrading to proper absorption of the drug in the human body to overcome the limitations. This study attempted to develop water in oil nanoemulsion using different medicinal plant extracts to improve drug efficacy and increase bioavailability. Therefore, the Dendropanax morbifera extract was chosen to establish a nanoemulsion as an anti-cancer agent due to its highly riched medicinal component that already proven for anticancer, antioxidants, and anti-inflammatory efficacy. In this study, Dendropanax morbifera Zinc oxide nanoparticles were prepared from water extract of Dendropanax morbifera to protect its active components from biological stress. Also, zinc oxide nanoparticles are considered promising anticancer agents. Further, Indole -3-carbinol (I3C), another anticancer agent, and DM-ZnO nanoparticles added for the development of o/w nanoemulsion with olive oil as an oil phase with the help of nonionic surfactant. The resulting nanoemulsion formulation increased the anti-lung cancer efficacy of A549 lung cancer cell compared with free I3C and DM-ZnO NPs. The Dendropanax Zinc oxide I3C nanoemulsion (DM-ZnO-I3C-NE) possesses a flower shape and an average diameter of 16.07nm. In vitro analysis revealed the cytotoxicity of DM-ZnO-I3C-NE against a human lung cancer cell line (A549) at 10 µg/ml as well as reactive oxygen species production compared to free DM-ZnO-NPs and I3C. Notably, DM-ZnO-I3C-NE showed minimum toxicity in a human keratinocyte cell line (HaCaT) at 10 µg/mL. The DM-ZnO-I3C-NE-induced Reactive oxygen species (ROS) generation level was higher than that of DM-ZnO -NPs and free I3C. The DM-ZnO-I3C-NE at 10 µg/mL can induce cellular apoptosis, evidenced in Hoechst and Propidium Iodide (PI) staining. The nanoemulsion also has the ability to slow down the spread of cancer cells, confirmed by cell migration assay using10 µg/mL concentration of nanoemulsion. The quantitative Polymerase Chain Reaction (qPCR) analysis also revealed the anti-lung cancer activity of DM-ZnO-I3C-NE in the apoptosis pathway by upregulating the BAX accumulation and downregulating the apoptotic gene (BCL2) expression. The synergistic effect of DM-ZnO-NPs and Indole-3-carbinol indicates DM-ZnO-I3C-NE as a potential candidate for a future lung cancer drug and could be scope for functional food in nanotechnology. Further, we attempted to develop Panos nanoemulsion using fermented extracts of Panax ginseng, Dendropanax morbifera, Acanthopanax senticosus, and Kalopanax septemlobus. The Panax ginseng is considered the king of herbal medicine due to its containing valuable ginsenosides that have already been proven for anticancer, anti-inflammation, and antioxidant activities. Besides, Acanthopanax senticosus, and Kalopanax septemlobus contain saponin, coumarin, triterpenoid, and flavone. All these valued components are proven for various medicinal value, but activity is limited due to less bioavailability into the human body. Hence, to increase the compounds' biological efficacy and better absorption into the human body, this study attempted to prepare a fermented extracts mediated panos nanoemulsion.The Panos nanoemulsion was developed with seabuckthorn oil and nonionic surfactant mixtures to reduce the interfacial tension between water and oil. The Panos nanoemulsion possesses a spherical shape and 83.0nm size using Field Emission Transmission Electron Microscope (FE-TEM) and Dynamic light scattering (DLS) analysis. Besides, stability was checked, measuring zeta potential value -28.20±2 (mV), and nanoemulsion showed stability after 90 days of observation. Further nanoemulsion was checked for cytotoxicity on Raw 264.7 and HaCaT cell line. In both cases, they are non-toxic up-to 100µg/mL. The Liposaccharides (LPS) induced Raw cell was checked for anti-inflammatory activities where the nanoemulsion inhibited the ROS generation and NO production of the cell at 50µg/mL. Moreover, the nanoemulsion suppressed the pro-inflammatory cytokines (Cox-2, IL-6, IL- 1β, TNF-α, NF-κB, Ikkα, iNOS) gene expression in the qPCR analysis. In the future, the medicinal plant extracts (Dendropanax morbifera and Panos) mediated drug can add a great value in nanotechnology as anti-lung cancer and anti-inflammatory nano-drug.
Nano-based drug delivery systems have shown great promises due to advantages, including higher bioavailability, targeted specificity, and absorptive endocytosis mechanisms. The integration of green phytoextracts and nano-biotechnology approaches has contributed to improvements in the drug delivery system. Medicinal Plant extracts provide a platform to increase their efficiency in the target-specific environment; furthermore, the plant extract acts as a natural capping and carrier for active ingredients. Among all the drug delivery systems, nanoemulsion is focused due to low toxicity and higher drug absorption ability. Cancer is one of the incurable diseases, which is the major cause of death worldwide as well as chronic inflammation tends to cancer at the final stage. The natural active compounds from plants were demonstrated to possess anti-cancer, anti-inflammatory effect. Therefore, they are being tested as a drug in a clinical trial but due to some limitations not yet possible to find out the medicine that can cure cancer without side effects. The new drug delivery system is upgrading to proper absorption of the drug in the human body to overcome the limitations. This study attempted to develop water in oil nanoemulsion using different medicinal plant extracts to improve drug efficacy and increase bioavailability. Therefore, the Dendropanax morbifera extract was chosen to establish a nanoemulsion as an anti-cancer agent due to its highly riched medicinal component that already proven for anticancer, antioxidants, and anti-inflammatory efficacy. In this study, Dendropanax morbifera Zinc oxide nanoparticles were prepared from water extract of Dendropanax morbifera to protect its active components from biological stress. Also, zinc oxide nanoparticles are considered promising anticancer agents. Further, Indole -3-carbinol (I3C), another anticancer agent, and DM-ZnO nanoparticles added for the development of o/w nanoemulsion with olive oil as an oil phase with the help of nonionic surfactant. The resulting nanoemulsion formulation increased the anti-lung cancer efficacy of A549 lung cancer cell compared with free I3C and DM-ZnO NPs. The Dendropanax Zinc oxide I3C nanoemulsion (DM-ZnO-I3C-NE) possesses a flower shape and an average diameter of 16.07nm. In vitro analysis revealed the cytotoxicity of DM-ZnO-I3C-NE against a human lung cancer cell line (A549) at 10 µg/ml as well as reactive oxygen species production compared to free DM-ZnO-NPs and I3C. Notably, DM-ZnO-I3C-NE showed minimum toxicity in a human keratinocyte cell line (HaCaT) at 10 µg/mL. The DM-ZnO-I3C-NE-induced Reactive oxygen species (ROS) generation level was higher than that of DM-ZnO -NPs and free I3C. The DM-ZnO-I3C-NE at 10 µg/mL can induce cellular apoptosis, evidenced in Hoechst and Propidium Iodide (PI) staining. The nanoemulsion also has the ability to slow down the spread of cancer cells, confirmed by cell migration assay using10 µg/mL concentration of nanoemulsion. The quantitative Polymerase Chain Reaction (qPCR) analysis also revealed the anti-lung cancer activity of DM-ZnO-I3C-NE in the apoptosis pathway by upregulating the BAX accumulation and downregulating the apoptotic gene (BCL2) expression. The synergistic effect of DM-ZnO-NPs and Indole-3-carbinol indicates DM-ZnO-I3C-NE as a potential candidate for a future lung cancer drug and could be scope for functional food in nanotechnology. Further, we attempted to develop Panos nanoemulsion using fermented extracts of Panax ginseng, Dendropanax morbifera, Acanthopanax senticosus, and Kalopanax septemlobus. The Panax ginseng is considered the king of herbal medicine due to its containing valuable ginsenosides that have already been proven for anticancer, anti-inflammation, and antioxidant activities. Besides, Acanthopanax senticosus, and Kalopanax septemlobus contain saponin, coumarin, triterpenoid, and flavone. All these valued components are proven for various medicinal value, but activity is limited due to less bioavailability into the human body. Hence, to increase the compounds' biological efficacy and better absorption into the human body, this study attempted to prepare a fermented extracts mediated panos nanoemulsion.The Panos nanoemulsion was developed with seabuckthorn oil and nonionic surfactant mixtures to reduce the interfacial tension between water and oil. The Panos nanoemulsion possesses a spherical shape and 83.0nm size using Field Emission Transmission Electron Microscope (FE-TEM) and Dynamic light scattering (DLS) analysis. Besides, stability was checked, measuring zeta potential value -28.20±2 (mV), and nanoemulsion showed stability after 90 days of observation. Further nanoemulsion was checked for cytotoxicity on Raw 264.7 and HaCaT cell line. In both cases, they are non-toxic up-to 100µg/mL. The Liposaccharides (LPS) induced Raw cell was checked for anti-inflammatory activities where the nanoemulsion inhibited the ROS generation and NO production of the cell at 50µg/mL. Moreover, the nanoemulsion suppressed the pro-inflammatory cytokines (Cox-2, IL-6, IL- 1β, TNF-α, NF-κB, Ikkα, iNOS) gene expression in the qPCR analysis. In the future, the medicinal plant extracts (Dendropanax morbifera and Panos) mediated drug can add a great value in nanotechnology as anti-lung cancer and anti-inflammatory nano-drug.
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