Razi Journal of Medical Sciences

fa سنتز زیستی نانوذرات نقره و سلنیم با استفاده از مایع رویی قارچ لنتینوس ادودس و مشخصه یابی ساختاری و ارزیابی فعالیت آنتی اکسیدانی آن Biosynthesis of Silver and Selenium Nanoparticles Using Lentinus edodes Mushroom Supernatant and Structural Characterization and Evaluation of Their Antioxidant Activity داروسازی Pharmacy پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">زمینه و هدف: سنتز زیستی نانوذرات فلزی به دلیل عدم ایجاد آلودگی های زیست محیطی و مقرون به صرفه بودن یکی از موضوعات مورد توجه پژوهشگران در نانوتکنولوژی است. هدف از این مطالعه بررسی توانایی سنتز برون سلولی نانوذرات نقره و سلنیم با استفاده از سوپرناتانت قارچ لنتینوس ادودس و ارزیابی فعالیت آنتی اکسیدانی این نانوذرات می باشد. روش کار: در این مطالعه تجربی، ابتدا قارچ لنتینوس ادودس در محیط کشت مایع سابرودکستروز براث (Sabouraud Dextrose) کشت داده شد و قارچ های رشد یافته از محیط کشت جدا گردید. سپس به 100 میلی لیتر از سوپرناتانت، 100 میلی لیتر محلول 1 میلی مولار نمک فلزی (نمک نقره و سلنیم) اضافه گردید و در دمای 28 درجه سانتی گرد برای مدت 48 ساعت انکوبه گردید. در ادامه تشکیل نانوذرات نقره و سلنیم درون سوپرناتانت بررسی شد. سپس در گام اول از طریق مشاهدات ماکروسکوپی تغییر رنگ سیستم واکنش و اثر تیندال بیوسنتز نانوذرات بررسی گردید و در ادامه مشخصه های ساختاری نانوذرات تولید شده با استفاده از انواع آنالیز‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانس (Field emission scanning electron microscopy-FE-SEM)، تفرق نور پویا (Dynamic light scattering-DLS) و طیف سنجی مادون قرمز (Fourier-transform infrared spectroscopy-FT-IR) بررسی شدند. در نهایت اثر آنتی اکسیدانی نانوذرات تولید شده با روش سنجش مهار رادیکال های آزاد 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)  ارزیابی شد. یافته‌ها: قارچ لنتینوس ادودس توانست نانوذرات نقره و سلنیم را به ترتیب با میانگین قطر هیدرودینامیک 91.79 و 85.75 نانومتر و شاخص پراکندگی 0.56 و 0.434 در pH  برابر 10 تولید کند. براساس تصاویر میکروسکوپ الکترونی FE-SEM، نانوذرات با مورفولوژی کروی سنتز شدند. آنالیزFT-IR  وجود گروه‌های عاملی مختلف روی سطح نانوذرات سنتز شده را نشان داد. همچنین نانوذرات نقره و سلنیم در غلظت نیم میلی مولار به ترتیب 1.5±49.04 و 1.79±49.81 درصد از رادیکال‌های آزاد DPPH را مهار کردند. نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان داد که قارچ لنتینوس ادودس توانست به عنوان عامل احیاء کننده با احیای یون های نقره و سلنیم، نانوذرات نقره و سلنیم را به روش برون سلولی سنتز کند. همچنین نانوذرات سنتز شده نشان دادند که دارای فعالیت آنتی اکسیدانی قابل ملاحظه هستند.</div> <div style="text-align: justify;"> Background & Aims: Nanobiotechnology represents an interdisciplinary field that integrates the principles of biotechnology and nanotechnology to design and develop novel functional nanomaterials with broad applications in medicine, pharmaceuticals, agriculture, environmental remediation, and industrial processes. One of the most actively investigated areas within this field is the biosynthesis of metal nanoparticles with dimensions in the range of 1–100 nm. This approach has gained considerable attention because biologically mediated synthesis routes offer significant advantages over conventional physicochemical methods, including reduced energy requirements, elimination of toxic chemical reagents, and improved environmental compatibility. Moreover, biosynthesis is generally more sustainable and cost-effective, while enabling the production of nanoparticles with enhanced biocompatibility and functional surface chemistry, which are particularly desirable for biomedical and therapeutic applications. Among various biological approaches, fungus-mediated synthesis of metal nanoparticles is particularly promising because fungi are capable of producing large quantities of extracellular biomolecules that act as reducing and stabilizing agents. However, the use of certain fungal species is limited by their toxicity or lack of safety for human-related applications. Therefore, the identification and utilization of safe, non-toxic fungi capable of synthesizing metal nanoparticles with controlled size distribution and morphology remains a critical and emerging area of research. Lentinus edodes is a widely consumed medicinal mushroom with well-documented therapeutic properties and a strong safety profile. The present study aimed to evaluate the feasibility of extracellular synthesis of silver and selenium nanoparticles using the culture supernatant of L. edodes. Additionally, the antioxidant activities of the resulting mycosynthesized nanoparticles were investigated and comparatively analyzed. Methods: In this experimental study, L. edodes was initially cultivated in Sabouraud Dextrose Broth (SDB) under controlled conditions, after which the fungal biomass was separated from the culture medium. Subsequently, 100 mL of a 1 mM aqueous metal salt solution containing either silver or selenium ions was mixed with 100 mL of the obtained fungal supernatant and incubated at 28 °C for 48 h to facilitate extracellular nanoparticle synthesis. The formation of silver and selenium nanoparticles in the supernatant was systematically examined. Preliminary confirmation of nanoparticle biosynthesis was achieved through macroscopic observations, including characteristic color changes of the reaction mixture and evaluation of the Tyndall effect to verify colloidal dispersion. Comprehensive physicochemical characterization of the biosynthesized nanoparticles was then performed using field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), dynamic light scattering (DLS), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). Finally, the antioxidant potential of the synthesized nanoparticles was assessed using the DPPH free radical scavenging assay. Results: The successful biosynthesis of silver and selenium nanoparticles was initially indicated by a distinct color change of the reaction mixtures to brown and orange, respectively, which is characteristic of nanoparticle formation due to surface plasmon resonance phenomena. The presence of a stable colloidal system was subsequently verified by observation of the Tyndall effect, confirming the uniform dispersion of nanoparticles in the solution. In the next step, the mycofabrication of nanoparticles was confirmed by employing DLS, FE-SEM, and FT-IR. The fungal species L. edodes demonstrated effective biosynthetic capability, producing silver and selenium nanoparticles with mean hydrodynamic diameters of 91.79 nm and 85.75 nm, respectively. The corresponding polydispersity index (PdI) values were 0.56 for silver nanoparticles and 0.434 for selenium nanoparticles, indicating moderate size distribution under alkaline conditions (pH 10). Based on FE-SEM images, nanoparticles were synthesized with a spherical morphology. FT-IR analysis revealed the presence of various functional groups on the surface of the biosynthesized nanoparticles, indicating the involvement of fungal-derived biomolecules in their formation. These functional groups are associated with conjugated biomolecules that act as surface capping and stabilizing agents around the nanoparticles. Such biomolecular coatings play a crucial role in maintaining the stability of the nanoparticle colloidal system by preventing aggregation. Moreover, these fungal biomolecules are likely to modulate the biological activity and performance of the nanoparticles by influencing their surface chemistry and interactions with biological systems. Furthermore, at a concentration of 0.5 mM, the biosynthesized silver and selenium nanoparticles exhibited notable antioxidant activity, scavenging 49.04 ± 1.50% and 49.81 ± 1.79% of DPPH free radicals, respectively, indicating their comparable free radical inhibition capacity. Conclusion: The findings of this study demonstrate that L. edodes is capable of extracellularly synthesizing silver and selenium nanoparticles by acting as a biological reducing agent, facilitating the reduction of silver and selenium ions into their corresponding nanoscale forms. The mycosynthesized nanoparticles exhibited notable antioxidant activity, representing their potential biomedical relevance. The biological performance of these nanosized materials is influenced by multiple physicochemical parameters, including particle size, morphology, surface chemistry, and the nature of the associated capping biomolecules. Although the nanoparticles displayed significant antioxidant activity under in vitro conditions, comprehensive in vivo investigations are essential to validate their antioxidant efficacy within biological systems. Furthermore, future animal-based studies are required to determine the pharmacokinetic and pharmacodynamic profiles of these nanoparticles, which are significant for assessing their safety and therapeutic applicability. </div> سنتز زیستی, نانوذرات سلنیم, نانوذرات نقره, قارچ لنتینوس ادودس, اثر آنتی اکسیدانی Biological synthesis, Selenium nanoparticles, Silver nanoparticles, Lentinus edodes, Antioxidant effect 1 18 http://rjms.iums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1496-2&slc_lang=fa&sid=1 Hamed Barabadi حامد برآبادی barabadi@sbmu.ac.ir 3900319475328460090462 3900319475328460090462 Yes Assistant Professor, Department of Pharmaceutical Biotechnology, School of Pharmacy, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran استادیار بیوتکنولوژی دارویی، گروه بیوتکنولوژی دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران Hossein Vahidi حسین وحیدی 3900319475328460090463 3900319475328460090463 No Professor, Department of Pharmaceutical Biotechnology, School of Pharmacy, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran استاد بیوتکنولوژی دارویی، گروه بیوتکنولوژی دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران Mahdieh Ameri Shah Reza مهدیه عامری شه رضا 3900319475328460090464 3900319475328460090464 No Assistant Professor, Cellular and Molecular Research Center, Qom University of Medical Sciences, Qom, Iran مرکز تحقیقات سلولی و مولکولی، دانشگاه علوم پزشکی قم، قم، ایران Maha Soltani مها سلطانی 3900319475328460090465 0009-0006-1273-0184 No Doctor of Pharmacy, School of Pharmacy, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran دکتری عمومی داروسازی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علـوم پزشکی شهید بهشتی، تهـران، ایـران Kamyar Jounaki کامیار جونکی 3900319475328460090466 3900319475328460090466 No PhD Student, Department of Pharmaceutical Biotechnology, School of Pharmacy, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran دانشجوی PhD بیوتکنولوژی دارویی، گروه بیوتکنولوژی دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران Salar Sadeghian-Abadi سالار صادقیان آبادی 3900319475328460090467 3900319475328460090467 No PhD Student, Department of Pharmaceutical Biotechnology, School of Pharmacy, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran دانشجوی PhD بیوتکنولوژی دارویی، گروه بیوتکنولوژی دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران Maryam Babaei Sabet مریم بابایی ثابت 3900319475328460090468 0009-0006-3601-2056 No Doctor of Pharmacy, School of Pharmacy, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran دکتری عمومی داروسازی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علـوم پزشکی شهید بهشتی، تهـران، ایـران