5-FU/xitozan/β-siklodekstrin uch komponentli nanotashuvchisi — 5-fluorourasilning (5-FU) β-siklodekstrin bilan inklyuziyasini va xitozan asosidagi psevdopolirotaksan matritsasini birgalikda qo‘llaydigan, pH ga sezgir dori ajralishi uchun ishlab chiqilgan fizik birlashtirilgan dori yetkazib berish tizimidir. Tadqiqotda tizim rentgen nurlari difraksiyasi (XRD), Furye o‘zgartirishli infraqizil spektroskopiya (FTIR), dinamik yorug‘lik sochilishi (DLS), zeta potensiali va skanerlovchi elektron mikroskopiya (SEM) yordamida xarakterlangan; 5-FU ajralishi pH 5,5 va 7,4 sharoitlarida o‘lchangan; HCT-116 kolorektal saraton hujayralarida sitotoksiklik va gen ekspressiyasi baholangan. Bundan tashqari, erkin 5-FU ga oid mustaqil ochiq transkriptom ma’lumotlar to‘plamidan foydalanib in silico oqsil–oqsil o‘zaro ta’sir tarmog‘i tuzilgan.

Uch komponentli formulatsiyaning o‘rtacha gidrodinamik diametri 187,3 ± 12,6 nm, polidisperslik indeksi 0,214 ± 0,031 va zeta potensiali +32,5 ± 4,2 mV deb o‘lchangan. Dori yuklash miqdori manbada %18,6 ± 1,2, enkapsulyatsiya samaradorligi esa %74,3 ± 3,5 deb xabar qilingan. 72 soat oxirida 5-FU ajralishi pH 7,4 da %67,37, pH 5,5 da %87,35 bo‘lgan. HCT-116 hujayralarida erkin 5-FU uchun IC₅₀ 42,5 µM, 5-FU/β-CD ikki komponentli kompleksi uchun natijalar matnida 27,75 µM va uch komponentli 5-FU/Chs/β-CD formulatsiyasi uchun 16,5 µM deb bildirilgan.

RT-qPCR natijalarida uch komponentli formulatsiya guruhida Caspase-3 ekspressiyasi nazoratga nisbatan 3,72 baravar, P53 ekspressiyasi 3,63 baravar oshgan, BCL2 esa 0,48 baravarga va VEGF 0,32 baravarga tushgan. Biroq bu guruhlar teng 5-FU konsentratsiyalarida emas, har bir formulatsiyaning o‘z IC₅₀ ekvivalent konsentratsiyasida sinovdan o‘tkazilgan. Shu sababli gen ekspressiyasini taqqoslash tashuvchi ta’sirini dori dozasidan to‘liq mustaqil ravishda ajratadigan tajriba emas.

Tadqiqot natijalari in vitro hujayra kulturasi darajasidadir. Nanotashuvchining odamlarda samaraliroq yoki xavfsizroq kolorektal saraton davosi ekani ko‘rsatilmagan. Hayvon farmakokinetikasi, o‘simtada to‘planish, biotaqsimlanish, tizimli toksiklik, haqiqiy o‘simta nishonlanishi, uzoq muddatli kimyoviy barqarorlik va klinik samaradorlik ushbu tadqiqotda sinovdan o‘tkazilmagan.

Xitozan/β-Siklodekstrin Uch Komponentli Nanotashuvchisi Nima?

Xitozan/β-siklodekstrin uch komponentli nanotashuvchisi β-siklodekstrinning 5-FU bilan hosil qiladigan inklyuziya o‘zaro ta’sirini xitozanning polimer matritsasi bilan birlashtiradigan va 5-FU ni fizik usulda ushlab turib eruvchanlik, zarracha barqarorligi va pH ga bog‘liq ajralish xususiyatini o‘zgartirishga qaratilgan 5-FU/Chs/β-CD formulatsiyasidir.

5-Fluorourasil nima?

5-Fluorourasil (5-FU) pirimidin analogi bo‘lgan antimetabolit kimyoterapiya dorisidir. Tadqiqotning biologik kontekstida 5-FU ning asosiy ta’sirlaridan biri timidilat sintazani bostirib DNA sintezini buzishidir. Manba 5-FU ning tez metabolizm, qisqa plazma yarim parchalanish davri, tizimli toksiklik va kimyorezistentlik kabi klinik cheklovlari nazoratliroq dori yetkazib berish tizimlariga qiziqishni oshirganini bildiradi.

Ushbu tadqiqot 5-FU ning yangi antisaraton mexanizmini kashf etmaydi. Tadqiqotning asosiy savoli ma’lum dorining fizik tashilish va ajralish xususiyatlarini xitozan va β-siklodekstrindan foydalanib o‘zgartirish mumkinmi, degan masaladir.

β-Siklodekstrin nima?

β-Siklodekstrin (β-CD) yetti glyukopiranoza birligidan tashkil topgan halqasimon oligosaxariddir. Molekulaning tashqi qismi gidrofil xususiyat ko‘rsatadi, ichki bo‘shlig‘i esa nisbatan gidrofob mikro-muhit yaratadi. Mos molekulalar bu bo‘shliqqa qisman joylashib inklyuziya kompleksi hosil qilishi mumkin.

Inklyuziya kompleksida mehmon molekula bilan β-CD o‘rtasida yangi kovalent bog‘ hosil bo‘lishi shart emas. Ushbu tadqiqotdagi FTIR o‘zgarishlari ham vodorod bog‘i, van der Waals o‘zaro ta’sirlari va gidrofob inklyuziya kabi kovalent bo‘lmagan o‘zaro ta’sirlarga mos deb talqin qilingan.

Xitozan nima?

Xitozan xitinning deatsetillanishidan olinadigan kation polisaxariddir. Ushbu tadqiqotda ishlatilgan xitozan o‘rtacha molekulyar massaga ega; manbada molekulyar massa 190–310 kDa, deatsetillanish darajasi %75–85 va qovushqoqlik 200–800 cP deb berilgan.

Xitozanning amin guruhlari protonlanishi mumkinligi sababli polimerning elektr zaryadi va zanjirlararo o‘zaro ta’sirlari pH ga bog‘liq ravishda o‘zgarishi mumkin. Manba kislotali muhitda ortgan protonlanishni polimer matritsasining shishishi va 5-FU ning tezroq diffuziyasi bilan bog‘laydi.

Psevdopolirotaksan nimani anglatadi?

Psevdopolirotaksan halqasimon molekulalar polimer zanjiri bo‘ylab fizik ravishda tizilishi mumkin bo‘lgan supramolekulyar tuzilmani anglatadi. Bu yerdagi “psevdo” atamasi klassik polirotaksanlarda halqalarning zanjirdan chiqib ketishiga to‘sqinlik qiladigan katta uch guruhlar majburiy emasligini bildiradi.

Tadqiqotda β-CD va xitozan fizik aralashtirish orqali psevdopolirotaksan kompleksini hosil qilish uchun ishlatilgan. Keyin tadqiqotchilar 5-FU ni oldindan hosil qilingan Chs/β-CD tuzilmasiga erituvchini bug‘latish/cho‘ktirish yondashuvi bilan yuklagan.

Nega uch xil formulatsiya taqqoslandi?

Tadqiqotning material va hujayra tajribalarida uchta asosiy holat taqqoslangan:

• Erkin 5-FU: tashuvchisiz dori.
• 5-FU/β-CD: 5-FU ning β-siklodekstrin bilan hosil qilgan ikki komponentli inklyuziya kompleksi.
• 5-FU/Chs/β-CD: β-CD va xitozanni birga saqlovchi uch komponentli formulatsiya.

Bu ketma-ketlik β-CD ning o‘zi bergan o‘zgarishni va unga xitozan qo‘shilganda yuzaga keladigan qo‘shimcha o‘zgarishni ajratish uchun ishlatilgan.

Uch komponentli formulatsiya qanday tayyorlandi?

Oldindan tayyorlangan Chs/β-CD psevdopolirotaksan kompleksidan 0,8 g olinib, 30 mL suvsiz N,N-dimetilformamid (DMF) ichida 60 °C da, 600 rpm magnit aralashtirish ostida ikki soat dispersiyalangan.

Alohida 0,5 g 5-FU 10 mL suvsiz DMF ichida besh daqiqalik qisqa sonikatsiya bilan eritilgan. 5-FU eritmasi xona haroratida Chs/β-CD dispersiyasiga 1 mL/daq tezlikda tomchilab qo‘shilgan.

Aralashma keyin 60 °C da 20 soat aralashtirilgan va mayin oq cho‘kma hosil bo‘lgan. Cho‘kma vakuum filtrlash bilan yig‘ilgan, uch marta 50 mL distillangan suv bilan yuvilgan, xona haroratida 24 soat havoda quritilgan va so‘ng silikagel ustida vakuum desikatorida yana 48 soat quritilgan. Yakuniy kukun yopiq qahrabo rang shisha idishlarda 4 °C da saqlangan.

Gidrodinamik diametr nimani o‘lchaydi?

Dinamik yorug‘lik sochilishi orqali olinadigan gidrodinamik diametr zarrachaning suyuqlik ichida harakatlanayotganda namoyon qiladigan samarali o‘lchamini ifodalaydi. Bu qiymat quruq SEM tasviridan chizg‘ich bilan o‘lchanadigan geometrik diametr bilan ayni fizik kattalik emas; zarracha atrofidagi erituvchi o‘zaro ta’sirlari va agregatsiya holati DLS natijasiga ta’sir qilishi mumkin.

PDI nima?

Polidisperslik indeksi (PDI) DLS o‘lchovida zarracha o‘lchami taqsimotining kengligi haqida ma’lumot beruvchi o‘lchamsiz ko‘rsatkichdir. Qiymat kamaygan sari taqsimot torroq va zarracha populyatsiyasi o‘lcham bo‘yicha bir xilroq deb qaraladi. Ushbu tadqiqotda PDI erkin 5-FU dagi 0,416 dan uch komponentli formulatsiyada 0,214 gacha kamaygan.

Zeta potensiali nimani bildiradi?

Zeta potensiali suyuqlikdagi zarrachalarning elektrokinetik sirt xulqini tavsiflovchi elektr potensial o‘lchovidir va mV da ifodalanadi. Manba uch komponentli formulatsiyadagi +32,5 mV qiymatini xitozanning protonlangan amin guruhlari bilan bog‘lagan va yuqoriroq elektrostatik barqarorlashtirishga mos deb talqin qilgan.

Zeta potensialining katta mutlaq qiymati kolloid barqarorlik haqida foydali ma’lumot beradi; biroq o‘zi uzoq muddatli kimyoviy barqarorlik, biologik xavfsizlik yoki in vivo xulqni isbotlamaydi.

14 kunlik kolloid barqarorlik sinovi

Manba 14 kun ichida o‘lcham oshishi %8 dan kam, zeta potensialining pasayishi %13 dan kam va PDI 0,3 dan past bo‘lib qolishini amaliy qisqa muddatli kolloid barqarorlikka mos deb hisoblaydi. Ushbu sinov faqat 4 °C da 14 kun saqlashni qamrab oladi; bu uzoq muddatli saqlanish muddati emas.

XRD natijalari nimani ko‘rsatdi?

Sof 5-FU ning XRD naqshida keskin va kuchli difraksiya cho‘qqilarining mavjudligi kristall qattiq tuzilishga mos. 5-FU/β-CD kompleksida 5-FU ga xos cho‘qqilar intensivligi kamaygan va cho‘qqilar kengaygan. Manba buni β-CD bo‘shlig‘ida inklyuziya hosil bo‘lishi va kristall tartibning kamayishi bilan bog‘laydi.

Uch komponentli tizimda 5-FU ning kristall cho‘qqilari yanada bostirilgan. Xitozanga taalluqli taxminan 10,8° va 20° atrofidagi XRD xususiyatlari uch komponentli formulatsiyada taxminan 12,5° va 20,2° ga siljigani bildirilgan. Tadqiqotchilar bu o‘zgarishlarni 5-FU, β-CD va xitozan o‘rtasidagi molekulyar o‘zaro ta’sirlar hamda 5-FU ning polimer matritsasi ichida yanada tarqalgan/amorf xarakterga ega bo‘lishi bilan mos deb hisoblaydi.

XRD da cho‘qqilarning bostirilishi molekulaning tashuvchining qaysi joyida ekanini bevosita tasvirlamaydi. Tadqiqotning strukturaviy talqini XRD, FTIR va boshqa xarakterizatsiya natijalarini birgalikda baholashga asoslangan.

FTIR natijalari nimani ko‘rsatdi?

FTIR molekulalardagi bog‘ tebranishlariga mos infraqizil yutilish tasmalarini o‘lchaydi. Sof 5-FU uchun manba N–H cho‘zilishini 3567,66 cm⁻¹, alifatik C–H cho‘zilishini 2935,12 cm⁻¹ va karbonil C=O cho‘zilishini 1715,37 cm⁻¹ deb xabar qilgan.

Manba ushbu siljishlarni yangi kovalent bog‘ hosil bo‘lishining dalili sifatida emas, vodorod bog‘lari va boshqa kovalent bo‘lmagan molekulalararo o‘zaro ta’sirlarga mos spektral o‘zgarishlar sifatida talqin qiladi.

SEM nimani ko‘rsatdi?

Sof 5-FU ning SEM tasvirlarida katta va tartibsiz kristall zarrachalar ko‘ringan. 5-FU/β-CD ikki komponentli kompleksida silliqroq sirtli plastinkasimon va cho‘zilgan tuzilmalar xabar qilingan. Uch komponentli formulatsiyada esa qo‘pol, tartibsiz va agregatga o‘xshash nanoskopik morfologiya kuzatilgan.

Manbadagi SEM mikrograflari haqiqiy eksperimental kuzatuv bo‘lgani sababli Verianla ichida sun’iy SEM tasviri yaratilmagan. DLS va SEM natijalari ham bir xil fizik o‘lchovni bajarmasligini unutmaslik kerak: DLS suyuqlikdagi gidrodinamik xulqni, SEM esa quritilgan va oltin bilan qoplangan namunaning sirt morfologiyasini baholaydi.

Faza eruvchanligi nimani o‘lchadi?

Faza eruvchanligi tajribasi β-CD va Chs/β-CD tizimlarining suvli muhitda 5-FU eruvchanligini qay darajada o‘zgartirishini o‘rgangan. Sof 5-FU uchun manba taxminan 1,12 mg/mL suvli eruvchanlikni beradi.

β-CD konsentratsiyasi oshishi bilan 5-FU eruvchanligi chiziqli ravishda oshgani va bu Higuchi tasnifiga ko‘ra A₁-tipidagi xulqqa mos ekani aytilgan. Manba buni taxminan 1:1 5-FU:β-CD inklyuziya stexiometriyasi bilan bog‘lagan.

Manba β-CD uchun ko‘rinadigan bog‘lanish/barqarorlik konstantasini:

\[ K_s=\frac{\mathrm{Slope}}{S_0(1-\mathrm{Slope})} \]

tenglama bilan hisoblaganini bildiradi.

Bu yerda Slope faza eruvchanligi to‘g‘ri chizig‘ining qiyaligini; S₀ kompleks hosil qiluvchi modda bo‘lmaganda 5-FU ning boshlang‘ich eruvchanligini; K_s esa ko‘rinadigan barqarorlik konstantasini ifodalaydi.

Manba quyidagi sonli ifodani beradi:

\[ K_s=\frac{0.1315}{1.1124(1-0.1315)}=136.2\ \mathrm{M^{-1}} \]

Manba ichidagi muvofiqlik izohi: Tenglamada bosilgan 0,1315 va 1,1124 sonlari birlik konversiyasi tushuntirilmasdan bevosita arifmetik tarzda ishlatilganda o‘ng tomondagi 136,2 M⁻¹ qiymati hosil bo‘lmaydi. Manba S₀ ushbu hisobda qaysi molyar birlikka o‘tkazilganini ko‘rinadigan tarzda tushuntirmaydi. Shu sababli Verianla 136,2 M⁻¹ qiymatini manbada xabar qilingan natija sifatida saqlaydi; yetishmayotgan birlik/normalizatsiya bosqichini taxmin qilib yangi hisob yaratmaydi.

Manba 136,2 M⁻¹ qiymatini 5-FU bilan β-CD o‘rtasida nisbatan kuchsiz komplekslanish affiniteti sifatida talqin qiladi.

pH 5,5 da Tezroq 5-FU Ajralishi Nimani Anglatadi?

pH 5,5 da tezroq ajralish uch komponentli xitozan/β-siklodekstrin matritsasi kislotali muhitda ko‘proq 5-FU chiqarishini ko‘rsatadi; ushbu tadqiqot nuqtai nazaridan pH 5,5 yo‘g‘on ichak bo‘shlig‘ini emas, kislotali o‘simta mikro-muhitini va hujayraga kirishdan keyingi endosomal/lizosomal muhitni ifodalovchi in vitro sharoitdir.

Ajralish tajribasi qanday o‘tkazildi?

Uch komponentli formulatsiyadan 10 mg, taxminan 2,5 mg 5-FU ekvivalentiga teng bo‘ladigan tarzda 2 mL ajralish muhitida dispersiyalangan va 12–14 kDa molekulyar massa kesish chegarasiga ega dializ xaltasiga joylashtirilgan.

Dializ xaltasi 37 °C da 50 mL ajralish muhitiga tushirilgan va 100 rpm da uzluksiz chayqatilgan. Ikki muhit taqqoslangan:

• pH 5,5 atsetat buferi,
• pH 7,4 fosfat buferli fiziologik eritma.

0,5; 1; 2; 4; 8; 12; 24; 48 va 72 soatlarda 1 mL namuna olingan va xuddi shuncha yangi muhit qo‘shilgan. Ajralgan 5-FU UV–Vis spektrofotometri bilan 266 nm da o‘lchangan.

Manba ikki pH sharoiti o‘rtasidagi farq barcha o‘lchov vaqtlarida p < 0,001 bo‘lganini bildiradi.

Xitozan nega pH ga sezgir?

Manbaning mexanizm talqinida xitozanning amin guruhlari kislotali muhitda ko‘proq protonlanib –NH₃⁺ shakliga o‘tadi. Bir xil ishorali musbat zaryadlar orasidagi elektrostatik itarilish polimer zanjirlarini bir-biridan uzoqlashtirishi mumkin; matritsa shishishi bilan 5-FU ning tashqi muhitga diffuziyasi osonlashishi mumkin.

Manba xitozanning pK_a qiymatini taxminan 6,5 deb beradi va pH 7,4 sharoitida amin guruhlarining taxminan %50–60 i protonlangan holda qolishini bildiradi. Biroq bu foiz uchun alohida tajriba yoki hisoblash tenglamasi keltirilmaganligi sababli, Verianla bu nisbatni qayta hosil qilingan o‘lchov emas, manba mualliflarining mexanizm izohining bir qismi sifatida beradi.

pH 5,5 yo‘g‘on ichak ichining pH qiymatimi?

Yo‘q. Manba buni maxsus tushuntiradi. pH 5,5 sharoiti yo‘g‘on ichak bo‘shlig‘ini ifodalash uchun tanlanmagan; u kislotali o‘simta mikro-muhiti va hujayraga kirishdan keyingi endosomal/lizosomal bo‘limlar bilan bog‘langan.

Bu farq muhim; natija “dori yo‘g‘on ichakka yetganda pH 5,5 sababli avtomatik ravishda ajraladi” tarzida talqin qilinmasligi kerak.

IC₅₀ Qiymatining 42,5 µM dan 16,5 µM gacha Kamayishi Nimani Anglatadi?

IC₅₀ ning 42,5 µM dan 16,5 µM gacha kamayishi HCT-116 hujayralarida va ushbu tadqiqotning 72 soatlik SRB tajriba sharoitlarida uch komponentli formulatsiya hujayra hayotiyligini %50 darajaga tushirish uchun erkin 5-FU ga qaraganda pastroq 5-FU ekvivalent konsentratsiyasini talab qilishini ko‘rsatadi; bu natija odam bemorlarda pastroq klinik doza yoki yuqoriroq davolash muvaffaqiyatini bevosita isbotlamaydi.

SRB testi nimani o‘lchaydi?

Sulforhodamine B (SRB) testi fiksatsiyalangan hujayralardagi hujayraviy oqsil miqdoriga bog‘liq bo‘yoq signalidan foydalanib hujayra biomassa/hayotiyligi uchun bilvosita o‘lchov beradi. Tadqiqotda 540 nm absorbans o‘lchangan.

Manba hujayra hayotiyligini:

\[ \mathrm{Cell\ viability}(\%)= \frac{A_{\mathrm{sample}}-A_{\mathrm{blank}}} {A_{\mathrm{control}}-A_{\mathrm{blank}}}\times100 \]

ko‘rinishida hisoblagan.

Bu yerda:

• A_sample: davolash qo‘llangan quduqchaning absorbansi,
• A_control: davolash qo‘llanmagan nazorat quduqchasining absorbansi,
• A_blank: hujayrasiz muhitning fon absorbansi.

Blank signalini ayirish qurilma/muhit fonini kamaytiradi; qolgan davolash signali nazorat guruhiga nisbatlanib foiz hayotiylik olinadi.

HCT-116 sitotoksiklik natijalari

42,5 / 16,5 ≈ 2,58 bo‘lgani sababli manba buni taxminan 2,6 baravar oshgan in vitro sitotoksik potensial sifatida ifodalaydi.

Bu nisbat klinik samaradorlik nisbati emas. IC₅₀ faqat muayyan hujayra liniyasi, davomiylik, kultura sharoiti va o‘lchov usulidagi hujayraviy javobdir.

Sitotoksiklik tajribasidagi manba ichidagi birlik farqi

Usul bo‘limida hujayralar 0,05–500 µg/mL ekvivalent 5-FU oralig‘ida davolanganligi aytiladi. Bunga qarshi, hujayra mikroskopiyasi rasmining izohida 0,05 va 500 µM yozilgan va doza–javob natijalarida ham IC₅₀ µM da berilgan.

Manba ushbu µg/mL–µM farqini tushuntirmaydi. Shu sababli Verianla bu ikki birlikni bir-biriga aylantirib, qaysi biri “to‘g‘ri” ekaniga hukm qilmagan.

RT-qPCR nega o‘tkazildi?

RT-qPCR yordamida davolashdan keyin hujayralarning to‘rtta gen bo‘yicha mRNA ekspressiyasi o‘lchangan:

• P53: hujayraviy stress, DNA shikastlanishi, hujayra sikli va apoptoz boshqaruvida markaziy rolga ega o‘simta supressori yo‘lining tarkibiy qismi.
• Caspase-3: apoptotik hujayra o‘limining ijrochi kaspazlaridan biri.
• BCL2: anti-apoptotik hujayra yashab qolish oqsillari oilasining a’zosi.
• VEGF: angiogenez bilan bog‘liq signal molekulasi.

RT-qPCR bu yerda mRNA ekspressiyasini o‘lchaydi. P53 yoki Caspase-3 mRNA dagi oshishning o‘zi tegishli oqsil miqdorini, oqsilning faollashuv holatini yoki haqiqiy apoptotik hujayralar sonini bevosita o‘lchamaydi. Manba ushbu gen o‘zgarishlarini apoptozga mos molekulyar belgilar deb talqin qiladi.

2^−ΔΔCt usuli nimani hisoblaydi?

Tadqiqotda nisbiy gen ekspressiyasi taqqoslama Ct usuli bilan hisoblangan:

\[ \mathrm{Relative\ expression}=2^{-\Delta\Delta C_t} \]

Standart taqqoslama Ct mantiqida avval nishon genning Ct qiymati GAPDH yoki β-Actin kabi referens genlarga nisbatan normallashtiriladi:

\[ \Delta C_t=C_{t,\mathrm{hedef}}-C_{t,\mathrm{referans}} \]

Keyin davolash guruhining normallashtirilgan qiymati nazorat guruhi bilan taqqoslanadi:

\[ \Delta\Delta C_t= \Delta C_{t,\mathrm{tedavi}}-\Delta C_{t,\mathrm{kontrol}} \]

Oxirgi bosqichda \(2^{-\Delta\Delta C_t}\) ifodasi nazorat guruhiga nisbatan nisbiy ekspressiya o‘zgarishini beradi. Natija 1 dan yuqori bo‘lsa nisbiy oshish, 1 dan past bo‘lsa nisbiy kamayish anglatadi.

RT-qPCR guruhlari bir xil 5-FU dozasini oldimi?

Yo‘q. Manba har bir formulatsiyani o‘z IC₅₀ ekvivalent konsentratsiyasida qo‘llagan:

• erkin 5-FU: 42,5 µM,
• 5-FU/β-CD: 27,5 µM,
• 5-FU/Chs/β-CD: 16,5 µM.

Ushbu tajriba dizayni har bir formulatsiyaning taxminan ekvivalent sitotoksik darajadagi molekulyar javobini taqqoslaydi. Biroq guruhlardagi 5-FU molyar konsentratsiyasi bir xil emas. Shu sababli gen ekspressiyasidagi farqlarni faqat “tashuvchi ta’siri” deb talqin qilib bo‘lmaydi; formulatsiya va ishlatilgan IC₅₀ ekvivalent konsentratsiyasi birgalikda o‘zgaradi.

Manba Caspase-3 va P53 bo‘yicha uch komponentli formulatsiyaning erkin 5-FU va ikki komponentli kompleksga nisbatan oshishini; BCL2 va VEGF bo‘yicha esa kuchliroq kamayishni statistik jihatdan ahamiyatli farqlar bilan bog‘laydi (p < 0,05).

In Silico PPI Tarmog‘i Nanotashuvchi Mexanizmini Bevosita Isbotlaydimi?

Yo‘q. Tadqiqotning in silico PPI tahlili GSE183977 ma’lumotlar to‘plamidagi HT29 hujayralarning erkin 5-FU ga transkripsion javobini o‘rganadi; xitozan, β-siklodekstrin yoki uch komponentli nanotashuvchi uchun transkriptom ma’lumotlari ishlatilmagani sababli, tarmoq tahlili nanotashuvchiga xos mexanizmning bevosita dalili emas.

In silico ma’lumotlar to‘plami laboratoriya tajribasidan qanday farq qiladi?

Ushbu farqlar sababli ikki ma’lumot bo‘limi bir-birini to‘ldiruvchi tarzda talqin qilinishi mumkin, ammo ular bir-birining bevosita replikatsiyasi emas.

Differensial gen ekspressiyasi qanday aniqlandi?

GEO2R yordamida nazorat va 5-FU qo‘llangan HT29 namunalari taqqoslangan. Manba ahamiyatli differensial ekspressiya uchun:

\[ |\log_2(\mathrm{Fold\ Change})| > 1.5 \]

va:

\[ p_{\mathrm{adj}} < 0.05 \]

chegaralaridan foydalangan.

log₂ fold-change gen ekspressiyasidagi o‘zgarishni ikki asosli logarifmik shkalada ifodalaydi. Musbat qiymat oshishni, manfiy qiymat kamayishni ko‘rsatadi. Tuzatilgan p qiymati esa ko‘p sonli genlar bir vaqtda sinovdan o‘tkazilganda noto‘g‘ri musbat natijalarni nazorat qilish uchun ishlatiladigan tuzatilgan statistik ahamiyat ko‘rsatkichidir.

Manba jami 33 yuqori regulyatsiyalangan va 217 past regulyatsiyalangan gen, ya’ni 250 differensial gen aniqlagan.

PPI tarmog‘i qanday qurildi?

250 differensial gen STRING ma’lumotlar bazasiga yuklangan va o‘zaro ta’sir ishonchlilik bali >0,4 bo‘lgan oqsil–oqsil o‘zaro ta’sirlaridan foydalanilgan.

Natijada:

• 112 tugun,
• 170 qirra,
• PPI enrichment p < 1,0 × 10⁻¹⁶

saqlovchi tarmoq olingan. Tugun oqsil/gen mahsulotini, qirra esa STRING tomonidan aniqlangan oqsil–oqsil aloqasi haqidagi ma’lumotni ifodalaydi.

PPI boyitish p qiymatining juda kichikligi ushbu oqsillar tarmoqda tasodifiy tanlangan ayni kattalikdagi gen guruhidan kutilganidan ko‘proq bog‘langanini ko‘rsatadi. Bu qiymat alohida har bir o‘zaro ta’sirning biologik sababiyatini isbotlamaydi.

Hub gen qanday aniqlandi?

PPI tarmog‘i Cytoscape ga yuklangan va CytoHubba plaginining degree mezonidan foydalanilgan. Degree tugunning bevosita bog‘langan tarmoq aloqalari sonidir.

IL6 ning degree bali 30 bilan eng yuqori topilgan. Bu IL6 ishlatilgan PPI tarmog‘ida eng ko‘p bog‘lanishga ega markaziy tugun ekanini anglatadi; bu IL6 nanotashuvchining eksperimental isbotlangan nishoni degani emas.

Funksional boyitish nimani ko‘rsatdi?

Manbada eng kuchli boyitilgan biologik jarayon sitokin vositasidagi signal yo‘li deb berilgan:

\[ FDR=8.77\times10^{-5} \]

Bu atama EGR1, IFNL2, IL19, CXCL1, IL6, IFNL3 va MYC dan iborat yetti hub genni o‘z ichiga olgan.

Hujayraning organik moddaga javobi, kimyoviy moddaga javob, hujayra o‘limining musbat regulyatsiyasi, apoptotik jarayonning musbat regulyatsiyasi, MAPK kaskadining regulyatsiyasi, immun javob va JAK–STAT retseptor signal yo‘li kabi jarayonlar ham boyitilgan.

FDR ko‘p gipotezali sinovlarda kutiladigan noto‘g‘ri kashfiyot ulushini nazorat qiladigan tuzatilgan statistik ko‘rsatkichdir. Kichikroq FDR kuzatilgan gen ro‘yxatining tegishli funksional atama bilan aloqasini tasodif bilan izohlashga qarshi kuchliroq statistik dalil beradi.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Materiallar

5-FU kamida %99 HPLC tozaligida, β-CD esa kamida %98 tozaligida ishlatilgan. β-CD ning molekulyar massasi manbada 1135 g/mol deb berilgan. Xitozan o‘rtacha molekulyar massali, 190–310 kDa; deatsetillanish darajasi %75–85; qovushqoqligi 200–800 cP deb ko‘rsatilgan.

HCT-116 inson kolorektal saraton hujayra liniyasi Nawah Scientific Inc. dan olingan. Hujayra kulturasida RPMI-1640, fetal bovine serum, penitsillin–streptomitsin va tripsin-EDTA ishlatilgan.

5-FU/β-CD fizik aralashmasi

Nazorat uchun fizik aralashma inklyuziya kompleksidagi kabi bir xil 1:50 massa nisbatida 5-FU va β-CD dan foydalanib tayyorlangan va komponentlar kompleks hosil bo‘lishini majburlamasdan bir jinsli aralashma olish uchun hovonchada 10 daqiqa yengil maydalangan.

5-FU/β-CD inklyuziya kompleksini tayyorlash

0,04 g 5-FU 30 mL DMF da eritilgan, 2 g β-CD bosqichma-bosqich qo‘shilgan va suspenziya 80 °C da uzluksiz magnit aralashtirish ostida sakkiz soat ushlab turilgan.

Eritma steril Petri idishlariga ko‘chirilgan va xona haroratida yetti kun quritilgan. Qurigan qattiq modda qirib olingan, yengil maydalangan va xona haroratida havo o‘tkazmaydigan idishlarda saqlangan.

Chs/β-CD psevdopolirotaksanini tayyorlash

1,1 g β-CD 50 mL distillangan suvda 50 °C da 600 rpm aralashtirish bilan eritilgan va xona haroratigacha sovutilgan.

Alohida 0,25 g xitozan 50 mL %1 v/v suvli sirka kislotasida eritilgan va 12 soat aralashtirilgan. Xitozan eritmasi xona haroratidagi β-CD eritmasiga 1 mL/daq tezlikda qo‘shilgan.

Aralashma yana 24 soat 600 rpm da aralashtirilgan. Hosil bo‘lgan sutdek oq cho‘kma 12.000 × g da 20 daqiqa sentrifugalangan, uch marta distillangan suv va bir marta 0,1 M ammoniy gidroksid bilan yuvilgan, 48 soat liofilizatsiya qilingan va desikatorda saqlangan.

DLS o‘lchov sharoitlari

Uch komponentli formulatsiya 1 mg/mL konsentratsiyada deionizatsiyalangan suvda dispersiyalangan, 10 daqiqa sonikatsiya qilingan va Zetasizer Nano ZS qurilmasida 25 °C da, 173° sochilish burchagida uch takror sifatida o‘lchangan.

FTIR sharoitlari

FTIR o‘lchovlari Jasco Model 4100 spektrometrida 4000–400 cm⁻¹ to‘lqin soni oralig‘ida va 4 cm⁻¹ aniqlikda bajarilgan. Namunalar KBr pelletlari sifatida tayyorlangan.

XRD sharoitlari

Bruker D8 Advance difraktometri, Cu Kα nurlanishi va λ=1,5406 Å ishlatilgan. Qurilma 40 kV va 40 mA da ishlatilgan; skan 2θ=5–80° oralig‘ida, 0,02° qadam va 2°/daq skan tezligida amalga oshirilgan.

SEM sharoitlari

Zeiss Sigma 500 VP FESEM ishlatilgan. Namunalar 0,1 mg/mL tarzida deionizatsiyalangan suvda dispersiyalangan, alyuminiy stub ustiga tomizilgan, vakuum ostida quritilgan va o‘tkazuvchanlikni oshirish uchun yupqa oltin qatlam bilan qoplangan. Tasvirlar 5 kV tezlashtiruvchi kuchlanishda 10.000× va 50.000× kattalashtirishda olingan.

Dori yuklash miqdori va enkapsulyatsiya samaradorligi

Manba ikkita asosiy formuladan foydalangan:

\[ DLC(\%)= \frac{\text{Formülasyondaki ilaç ağırlığı}} {\text{Formülasyon ağırlığı}}\times100 \]

DLC (drug loading content) olingan formulatsiyaning umumiy massasining necha foizi dori ekanini ifodalaydi.

\[ EE(\%)= \frac{\text{Formülasyondaki ilaç ağırlığı}} {\text{Başlangıçta eklenen ilaç ağırlığı}}\times100 \]

EE (encapsulation efficiency) boshida ishlatilgan dorining qaysi ulushi yakuniy tashuvchi tizim ichida saqlanib qolganini ifodalovchi ko‘rsatkichdir.

Manba o‘rtacha:

• DLC = %18,6 ± 1,2,
• EE = %74,3 ± 3,5

deb xabar qilgan.

5-jadvaldagi EE hisobining manba ichidagi noaniqligi

Manba 5-jadvalda o‘rtacha formulatsiya massasini 5,12 mg, “Drug Added” qiymatini 500 mg va shu 5,12 mg namunada o‘lchangan dorini 0,95 mg deb beradi.

DLC nuqtai nazaridan:

\[ \frac{0.95}{5.12}\times100\approx18.6\% \]

bo‘lgani uchun bosilgan DLC qiymati jadval bilan arifmetik jihatdan mos.

Biroq 0,95 mg o‘lchangan dori va jadvalda bosilgan 500 mg boshlang‘ich dori bir xil formulada bevosita ishlatilsa, manbada berilgan %74,3 EE olinmaydi. Bu yerdagi ehtimoliy namuna-miqyosi/batch-miqyosi normalizatsiya bosqichi yoki ustun ta’rifi maqolada tushuntirilmagan.

Shu sababli %74,3 manba natijasi aynan saqlangan; ammo jadval qiymatlaridan mustaqil ravishda qayta tasdiqlangan EE hisobi sifatida taqdim etilmagan.

Faza eruvchanligi usulidagi konsentratsiya farqi

Material va usul bo‘limi Chs/β-CD psevdopolirotaksani uchun 0–10 mg/mL oralig‘ini ko‘rsatadi. Natijalar bo‘limi esa eng yuqori sinov darajasini 20 mg/mL Chs/β-CD deb ta’riflaydi va bu yerda 5-FU eruvchanligini 6,84 ± 0,20 mg/mL deb beradi.

Manba ushbu ikki konsentratsiya oralig‘i orasidagi farqni tushuntirmagan. Verianla natijalarni 20 mg/mL dan 10 mg/mL ga tushirmagan yoki usul bo‘limini yashirincha 20 mg/mL ga o‘zgartirmagan.

Eruvchanlik natijalari

Jadval sarlavhasi ushbu ma’lumotlarni “ekvivalent β-CD konsentratsiyalarida” taqqoslash sifatida taqdim etadi. Biroq matnda 20 mg/mL Chs/β-CD tizimi taxminan 4,4 mM β-CD miqdoriga mos kelishi haqida alohida ifoda borligi sababli, konsentratsiya o‘qlari qanday moslashtirilgani manbada to‘liq aniq emas. Shu sababli jadval manba qiymatlari bilan aynan saqlangan, yangi konsentratsiya konversiyasi yaratilmagan.

Statistik tahlil

Eksperimental natijalar uch takror tarzida bajarilgan va o‘rtacha ± standart og‘ish ko‘rinishida ifodalangan. Statistik tahlil GraphPad Prism yordamida bajarilgan.

Guruhlar orasidagi farqlar uchun bir yo‘nalishli dispersiya tahlili (one-way ANOVA), undan so‘ng Tukey post hoc testi qo‘llangan. Statistik ahamiyat chegarasi:

\[ p<0.05 \]

deb belgilangan.

ANOVA bir nechta guruh o‘rtacha qiymatlari orasida umumiy farq mavjudligini sinaydi. Tukey post hoc testi esa ANOVA dan keyin qaysi guruh juftlari bir-biridan farq qilishini baholash uchun ishlatiladi.

In silico tahlil bosqichlari

1. NCBI Gene Expression Omnibus ichida 5-FU va kolorektal saraton bilan bog‘liq ma’lumotlar to‘plamlari qidirilgan.
2. GSE183977 ichidan ikki nazorat va ikki 100 µM 5-FU qo‘llangan HT29 namunasi tanlangan.
3. GEO2R bilan differensial ekspressiya tahlili bajarilgan.
4. |log₂FC| >1,5 va adjusted p<0,05 chegaralari qo‘llangan.
5. 250 differensial gen STRING ga yuklangan.
6. STRING o‘zaro ta’sirlarida confidence score >0,4 ishlatilgan.
7. Tarmoq Cytoscape ga yuklangan.
8. CytoHubba degree usuli bilan dastlabki 10 hub gen tanlangan.
9. ShinyGO yordamida funksional boyitish bajarilgan.

Tadqiqot bevosita qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• 5-FU, β-CD va xitozan fizik usullar bilan uch komponentli qattiq formulatsiyada birlashtirilgan.
• Uch komponentli formulatsiya DLS da 187,3 ± 12,6 nm o‘rtacha gidrodinamik diametr va +32,5 ± 4,2 mV zeta potensialini ko‘rsatgan.
• XRD va FTIR ma’lumotlari 5-FU ning kristall tartibining kamayishi va komponentlar orasidagi kovalent bo‘lmagan o‘zaro ta’sirlarga mos o‘zgarishlarni ko‘rsatgan.
• 5-FU ajralishi pH 5,5 sharoitida pH 7,4 ga qaraganda tezroq kechgan.
• HCT-116 hujayralarida uch komponentli formulatsiya erkin 5-FU ga qaraganda pastroq IC₅₀ ko‘rsatgan.
• Uch komponentli formulatsiyaning o‘z IC₅₀ ekvivalent konsentratsiyasidagi RT-qPCR tajribasida P53 va Caspase-3 ekspressiyasi yuqoriroq, BCL2 va VEGF ekspressiyasi pastroq xabar qilingan.
• Erkin 5-FU ning mustaqil HT29 transkriptom ma’lumotlarida IL6, MYC, EGR1, BMP4 va ATF3 ni o‘z ichiga olgan markaziy tarmoq tugunlari aniqlangan.

Tadqiqot bevosita qo‘llab-quvvatlamaydigan natijalar

• Nanotashuvchining inson bemorlarida samaraliroq ekani ko‘rsatilmagan.
• Nanotashuvchining odamlarda 5-FU toksikligini kamaytirishi ko‘rsatilmagan.
• 187 nm zarracha o‘lchami haqiqiy inson o‘simtasiga selektiv tarzda yetib borishi ko‘rsatilmagan.
• EPR ta’siriga mos o‘lcham oralig‘ida bo‘lish haqiqiy in vivo o‘simta nishonlanishining dalili emas.
• Farmakokinetika, biotaqsimlanish yoki o‘simta ichidagi dori konsentratsiyasi o‘lchanmagan.
• Hayvon modeli ishlatilmagan.
• Klinik namuna yoki bemor ishlatilmagan.
• 14 kunlik 4 °C kolloid o‘lchovi uzoq muddatli saqlanish muddatining dalili emas.
• RT-qPCR natijalari oqsil darajasini yoki oqsil faolligini bevosita o‘lchamaydi.
• In silico IL6, MYC, EGR1 va ATF3 natijalari xitozan/β-CD tashuvchisiga xos bevosita mexanistik dalil emas.

Tadqiqotning asosiy uslubiy cheklovlari

Eng muhim cheklov in vitro va in silico tajribalar turli hujayra liniyalari, turli davolash muddatlari va turli 5-FU sharoitlaridan foydalanishidir. HCT-116 hujayralari formulatsiyalar bilan 72 soat sinovdan o‘tkazilgan bo‘lsa, GSE183977 tahlili HT29 hujayralarida 100 µM erkin 5-FU ning faqat ikki soatlik javobiga asoslangan.

Shu sababli manba in silico tahlilni nanotashuvchi mexanizmining bevosita dalili emas, 5-FU farmakologiyasiga korrelyativ tizim darajasidagi kontekst sifatida ta’riflaydi.

Ikkinchi muhim cheklov gen ekspressiyasi guruhlari bir xil 5-FU dozasida taqqoslanmagani. Har bir formulatsiya o‘z IC₅₀ konsentratsiyasida qo‘llangan. Shu sababli tashuvchi tuzilmasining ta’siri va turli 5-FU konsentratsiyalarining ta’siri ushbu tajriba dizaynida to‘liq ajratilmagan.

Uchinchi cheklov natijalar faqat hujayra kulturasi va hisoblash tarmoq tahliliga asoslanishidir. Manba natijalar bo‘limida in vivo farmakokinetika va samaradorlik tadqiqotlari, uzoq muddatli barqarorlik sinovlari hamda taklif qilingan molekulyar yo‘llarni maqsadli gen susaytirish yoki inhibisiya tajribalari bilan tasdiqlashni kelajak tadqiqotlari qatorida ko‘rsatadi.

Manba va Usul Haqida Izoh

Asl tadqiqot: Chitosan/β-cyclodextrin nanocarriers enhance 5-fluorouracil efficacy against colorectal cancer via pH-responsive release and apoptosis modulation

Mualliflar: Amr M. A. Mohamed; Hemat M. Dardeer; Ali M. A. Ahmed; M. Yasser Alsedfy; Amr E. Abd Elhadi; Abdelmoniem M. A. Elsanosy; Abdelhakam Esmaeil Mohamed Ahmed; Alaa Hassan Said.

Mas’ul muallif: Alaa Hassan Said.

Mas’ul muallif e-pochtasi: alaa.elkareem@sci.svu.edu.eg

Muassasa 1: Department of Zoology, Faculty of Science, Qena University, Qena 83523, Egypt.

Muassasa 2: Department of Chemistry, Faculty of Science, Qena University, Qena 83523, Egypt.

Muassasa 3: Molecular Biotechnology Program, Faculty of Science, Qena University, Qena 83523, Egypt.

Muassasa 4: Electronics and Nano Devices Lab, Faculty of Science, Qena University, Qena 83523, Egypt.

Muassasa 5: Radiology Department, Applied Health Sciences Faculty, Sphinx University, New Assiut, Egypt.

Muassasa 6: Faculty of Agriculture, Food Sciences and Environmental Management, Institute of Food Science, University of Debrecen, Debrecen, Hungary.

Muassasa 7: Faculty of Forestry, University of Khartoum, Khartoum North, Sudan.

Jurnal: Scientific Reports.

Nashriyot/platforma: Nature Portfolio / Springer Nature.

Jild: 16.

Maqola raqami: 20981.

ISSN: 2045-2322.

DOI: 10.1038/s41598-026-60468-z.

Maqola kelib tushgan: 12 may 2026.

Qabul qilingan sana: 29 iyun 2026.

Nashr sanasi: 7 iyul 2026.

Manba turi: Eksperimental in vitro dori yetkazib berish/nanomaterial tadqiqotini qo‘shimcha in silico tarmoq farmakologiyasi va funksional boyitish tahlili bilan birlashtirgan original tadqiqot maqolasi.

Ekspert baholash: Scientific Reports da chop etilgan ekspert baholashidan o‘tgan jurnal maqolasidir.

Litsenziya: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

Etik tasdiq: Qena University Faculty of Science Ethics Committee, Permit Number 005/07/25. Manba inson yoki hayvon subyektlari ishlatilmaganini bildiradi.

Ma’lumotlar mavjudligi: Tadqiqotni qo‘llab-quvvatlaydigan ma’lumotlar maqola ichida ekani; qo‘shimcha ma’lumotlarni mas’ul muallifdan so‘rash mumkinligi bildirilgan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini bayon qilgan.

Moliyalashtirish: Manba ochiq kirish moliyalashtirishi Science, Technology & Innovation Funding Authority (STDF) va Egyptian Knowledge Bank (EKB) hamkorligida ta’minlanganini bildiradi va ayni bo‘limda “No funding” iborasini ishlatadi. Shu sababli ochiq kirish nashr xarajatlarini qo‘llab-quvvatlash va tadqiqot loyihasi moliyalashtirilishini bir-biriga aralashtirmaslik kerak.

Minnatdorchilik: Mualliflar Qena University Faculty of Science tarkibidagi Genetic & Molecular Biology va Organic Chemistry laboratoriyalariga hamkorlik va qo‘llab-quvvatlash uchun minnatdorchilik bildiradi.

Muallif hissalari: Amr M. A. Mohamed: konseptualizatsiya, usul, formal tahlil va dastlabki qo‘lyozma. Hemat M. Dardeer: konseptualizatsiya va usul. Ali M. A. Ahmed: usul, formal tahlil va dastlabki qo‘lyozma. M. Yasser Alsedfy: dasturiy ta’minot, formal tahlil va dastlabki qo‘lyozma. Amr E. Abd Elhadi: usul. Abdelmoniem M. A. Elsanosy: usul. Abdelhakam Esmaeil Mohamed Ahmed: ko‘rib chiqish va tahrirlash. Alaa Hassan Said: formal tahlil, vizualizatsiya, dastlabki qo‘lyozma, ko‘rib chiqish va tahrirlash. Barcha mualliflar yakuniy matnni o‘qib tasdiqlagani bildirilgan.

Teng hissa: Manbada teng hissa yoki teng birinchi mualliflik bayonoti mavjud emas.

Manba ichidagi muvofiqlik izohi 1: Faza eruvchanligi usulida Chs/β-CD uchun 0–10 mg/mL yozilgan bo‘lsa, natijalar bo‘limida 20 mg/mL sharoiti xabar qilingan.

Manba ichidagi muvofiqlik izohi 2: Faza eruvchanligi konstantasi tenglamasidagi bosma sonli qo‘yish bilan xabar qilingan 136,2 M⁻¹ natijasi orasidagi birlik/normalizatsiya bosqichi ko‘rinadigan tarzda tushuntirilmagan.

Manba ichidagi muvofiqlik izohi 3: 5-jadvalda 0,95 mg o‘lchangan dori, 500 mg “Drug Added” va %74,3 EE birgalikda berilgan; jadvalda ko‘rinadigan ikki massa bevosita EE formulasida ishlatilganda bosilgan EE natijasi olinmagani sababli namuna-batch normalizatsiyasi aniq emas.

Manba ichidagi muvofiqlik izohi 4: Sitotoksiklik usulida konsentratsiya oralig‘i µg/mL da yozilgan bo‘lsa, hujayra mikroskopiyasi rasm izohida µM birligi ishlatilgan.

Manba ichidagi muvofiqlik izohi 5: Ikki komponentli 5-FU/β-CD kompleksining IC₅₀ qiymati annotatsiyada 27,5 µM, natijalar matnida 27,75 µM deb berilgan. Ushbu farq manba ichida saqlangan.

Asosiy talqin chegarasi: Bu tadqiqot klinik tadqiqot emas. HCT-116 natijalari hujayra kulturasi darajasida. Nanotashuvchining odamlarda o‘simtani nishonlashi, farmakokinetikasi, xavfsizligi, dozani kamaytirish ta’siri yoki davolash muvaffaqiyati ko‘rsatilmagan.

In silico talqin chegarasi: GSE183977 tahlili HT29 hujayralarida erkin 5-FU ga oid 2 soatlik transkripsion javobdan foydalanadi. Xitozan, β-CD yoki uch komponentli formulatsiyaga xos transkriptom ma’lumotlari yo‘qligi sababli, hub gen tarmog‘i nanotashuvchiga xos bevosita molekulyar dalil emas.