سنتز، شناسایی، مطالعه محاسباتی و بهبود نانوذرات روتنیوم-کسار؛ تغییرات فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و گلیکولیتیک در کبد سیروتیک…

سیروز کبدی یک بیماری عروقی و متابولیکی پیشرونده است که به دلیل آسیب التهابی مزمن به بافت‌ها ایجاد می‌شود و با بازسازی غیرطبیعی بافت، فیبروز با پیکربندی‌های گره‌ای، بازسازی عروقی و افزایش فشار پورتال همراه با اختلال در عملکرد کبد همراه است. در ارتباط نزدیک با ناهنجاری‌های ذکر شده، نقص در مکانیسم‌های دفاع آنتی‌اکسیدانی و متابولیسم گلیکولیتیک وجود دارد. این مطالعه بر تعیین ویژگی‌های ساختاری ذاتی نانوذرات دی‌اکسید روتنیوم تمرکز دارد و اثرات تعدیلی یک کمپلکس روتنیوم را بر فعالیت‌های آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و گلیکولیتیک در نمونه‌های کبد سیروزی تعیین می‌کند. مطالعات ساختاری، ایجاد موفقیت‌آمیز یک فاز کریستالی RuO2 روتیل را روی سطح شیشه‌ای، با الگوهای پراش واضح که به یک ساختار کریستالی منظم اشاره دارد، اثبات کرد. FT-IR پیک جذب عدد موج پایین مشخصه این ماده را در محدوده 400-700 cm−1 تأیید کرد که نشانگر واضحی از تشکیل RuO2 است. TEM با وضوح بالا، وجود آگلومره‌هایی از نانوکریستال‌های دانه‌ای و چندوجهی با مرزهای مشخص را اثبات کرد که نشانه‌ای واضح از برهمکنش‌های قوی بین ذرات است. تجزیه و تحلیل با استفاده از ImageJ، فاصله d برابر با 9.2 آنگستروم را تأیید کرد که نشانه‌ای واضح از ماهیت نانوکریستالی آن است. مطالعات SLF و نقشه‌برداری سطحی روی لیگاند زیست‌فعال (سافرانال) ماهیت الکتروفیلی آن را با انرژی اتصال پایین و پیوند هیدروژنی مطلوب (2.57 آنگستروم) اثبات کرد که نشانه‌ای واضح از واکنش‌پذیری مولکولی بالا و زیست‌سازگاری آن است. برای زیست‌سنجی، 10٪ هموژنات از کبد موش‌های صحرایی آلبینو نرمال و سیروزی در بافر Tris-Cl 0.02 مولار سرد (pH 7.4) تهیه شد. بخش‌های سیتوزولی جدا شده از طریق سانتریفیوژ یخچالی با کمپلکس روتنیم (100 میلی‌گرم در میلی‌لیتر از محلول DMSO 0.02 میلی‌مولار) به مدت 24 ساعت در دمای 4 درجه سانتیگراد انکوبه شدند. فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و گلیکولیتیک مانند لاکتات دهیدروژناز با استفاده از الکتروفورز ژل پلی‌آکریل‌آمید اندازه‌گیری شد. یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که سیروز کبدی تغییرات قابل توجهی در آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و گلیکولیتیک ایجاد می‌کند؛ با این حال، درمان با کمپلکس روتنیوم در تعدیل این تغییرات موفقیت‌آمیز بود. این مطالعه جنبه امیدوارکننده نانوکمپلکس‌های روتنیوم را نه تنها برای درمان سرطان، بلکه برای سایر بیماری‌ها مانند سیروز کبدی نیز برجسته می‌کند.

Liver cirrhosis represents a progressive vascular and metabolic disease, which results due to chronic inflammatory injury to the tissues and presents with aberrant tissue regeneration, fibrosis with nodular configurations, vascular remodeling, and enhanced portal pressures along with compromised liver functions. In close correlation with the abovementioned abnormalities are defects within the mechanisms of antioxidant defense and glycolytic metabolism. The study focuses on the determination of inherent structural characteristics of ruthenium dioxide nanoparticles and determines the modulatory effects of a ruthenium complex on the activities of antioxidant and glycolytic enzymes within the cirrhotic liver samples. Structural studies proved the successful creation of a rutile RuO2 crystalline phase on a glass surface, with clear diffraction patterns pointing to a well-ordered crystal structure. FT-IR confirmed the material’s characteristic low wavenumber absorption peak in the range of 400–700 cm−1, a clear indicator of RuO2 formation. High-resolution TEM proved the presence of agglomerates of granular and faceted nanocrystals having clear boundaries, a clear indication of strong inter-particle interactions. Analysis using ImageJ confirmed a d-spacing of 9.2 Å, a clear indication of its nanocrystal nature. SLF and surface mapping studies on the bioactive ligand (safranal) proved its electrophilic nature with low binding energy and favorable hydrogen bonding (2.57 Å), a clear indication of its high molecular reactivity and biocompatibility. For bioassays, 10% homogenates of normal and cirrhotic albino rat livers were prepared in ice-cold 0.02 M Tris–Cl buffer (pH 7.4). Cytosol fractions isolated through refrigerated centrifugation were incubated with a ruthenium complex (100 mg/mL of 0.02 mM DMSO solution) for 24 h at 4 °C. The activity of antioxidant and glycolytic enzymes like lactate dehydrogenase was measured by polyacrylamide gel electrophoresis. The findings from the study show that liver cirrhosis induces significant changes in antioxidant and glycolytic enzymes; however, the treatment with the ruthenium complex was successful in modulating these changes. The study underlines the promising aspect of ruthenium nanocomplexes not only for cancer treatment but also for other diseases like liver cirrhosis.