Nanopartículas antivirales de óxido de zinc mediadas por hesperidina y estudio de comparación in silico entre fenólicos antivirales como anti-SARS-CoV-2

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RESUMENEl síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), que causó el coronavirus (COVID-19), es el virus responsable de más de 69 613 607 millones de infecciones y más de 1 582 966 muertes en todo el mundo. Todas las medidas y protocolos de tratamiento se consideraron solo de apoyo y no curativos. Durante esta actual pandemia de coronavirus, ha sido ventajoso buscar medicamentos complementarios e integradores farmacéuticos o tradicionales para ayudar con la prevención, el tratamiento y la recuperación. Estos fitofármacos y nutracéuticos pueden ser más económicos, disponibles, seguros y tener menos efectos secundarios. Este es un estudio de comparación in silico de diez compuestos fenólicosantivíricoagentes contra el SARS-CoV-2, así como el aislamiento del metabolito más activo de fuentes naturales. A continuación, también se prepararon nanopartículas de óxido de zinc (ZnO NP) utilizando estos metabolitos como agente reductor. Todos los compuestos probados mostraron actividad anti-SARS-CoV-2 prevista.hesperidinamostró la puntuación de acoplamiento más alta, esto nos lleva a aislarlo de las cáscaras de naranja y confirmamos su estructura mediante análisis espectroscópico convencional. Además, la síntesis de nanopartículas de óxido de zinc de hesperidina se caracterizó por UV, IR, XRD y TEM. Se evaluó la actividad antiviral in vitro de hesperidina y ZnO NP contra el virus de la hepatitis A como ejemplo de virus de ARN. Sin embargo, las NP de ZnO y la hesperidina mostraron actividad antiviral contra el VHA, pero las NP de ZnO mostraron una actividad mayor quehesperidina. Por lo tanto, la hesperidina y sus nanopartículas de ZnO mediadas son agentes antivirales voluntarios, y se requieren más estudios contra el SARS-CoV-2 para usarlos como un tratamiento potencial.

Palabras clave: SARS-CoV-2 Nutracéuticos Acoplamiento molecular Nanopartículas de óxido de zinc Hesperidina

1. Introducción

La actual pandemia de COVID-19 es responsable de más de 69 millones de infecciones y más de 1,5 millones de muertes en todo el mundo hasta la fecha, 2,3 millones de infecciones y más de 55,000 muertes en África, y más de 119,{{9} } infecciones y más de 6000 muertes en Egipto [1]. En la mayoría de las personas infectadas con el SARS-CoV-2, los síntomas incluyen una enfermedad respiratoria de leve a moderada que podría recuperarse sin consultar al médico. Sin embargo, las personas con enfermedades crónicas como enfermedades cardiovasculares, diabetes, enfermedades respiratorias crónicas o cáncer tienen un mayor riesgo de desarrollar síntomas respiratorios agudos. La transmisión de COVID-19 se previene manteniendo la distancia social, lavándose las manos o esterilizando con alcohol, y no tocándose la cara. Donde se transmite a través de gotitas de saliva de la nariz de la persona cuando un individuo infectado tose o estornuda [1]. Todas las medidas y protocolos se consideraron solo de apoyo pero no curativos. Sin embargo, hay muchos ensayos clínicos actuales que evalúan fármacos potenciales [1]. Desde que se declaró a la COVID-19 como una pandemia mundial, surgió la necesidad de buscar medicinas farmacéuticas o tradicionales, complementarias e integradoras para ayudar con la prevención, el tratamiento y la recuperación [2].

Los productos naturales son fuentes sin explotar de compuestos que se pueden utilizar en la prevención y el tratamiento de diferentes enfermedades. Además, los compuestos naturales a menudo han servido como candidatos a fármacos más baratos y seguros contra varias enfermedades, se informó que muchos compuestos nutracéuticos hanactividades antivirales[3]. En la última década, el número de nuevosmedicamentos antiviralesextraído de fuentes naturales ha aumentado significativamente. Los productos naturales ayudan en el descubrimiento de medicamentos antivirales, ya sea directa o indirectamente [4].

Por lo tanto, la detección de bibliotecas de compuestos naturales mediante métodos de detección computacionales, como el acoplamiento molecular, puede ahorrar tiempo y dinero en el desarrollo de fármacos [3].

Por otro lado, los compuestos que contienen Znic (Zn) han demostradopropiedades antiviraleshacia una serie de virus de acuerdo con procesos físicos tales como la unión del virus, la infección del virus y el desprendimiento. Además de la inhibición de la proteasa y polimerasa viral [5]. En general, el Zn es un elemento esencial que se encuentra en los tejidos de nuestro cuerpo, como el músculo, el cerebro, la piel y los huesos. También es un componente esencial de diferentes sistemas enzimáticos implicados en el metabolismo y la biosíntesis de ácidos nucleicos y proteínas [5].

Cabe señalar que el cuerpo absorbe más fácilmente las NP de ZnO que el propio zinc. Las NP de ZnO se utilizan actualmente en la industria alimentaria como aditivos y en envases. Además, el ZnO fue clasificado como una sustancia segura por la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos. Por lo tanto, las NP de ZnO son atractivas para su uso en aplicaciones biomédicas. Las NP de ZnO se caracterizan por su bajo costo económico y baja toxicidad, por lo tanto, las NP de ZnO pueden usarse ampliamente para aplicaciones biomédicas como antibacterianas, anticancerígenas, antidiabéticas, antiinflamatorias, de administración de fármacos y de cicatrización de heridas [6].

Recientemente se informó que los compuestos que contienen Zn muestran actividad anti-SARS-CoV-2 [7] Por lo tanto, los medicamentos que contienen Zn se prescriben comúnmente en los protocolos de protección de COVID-19. En consecuencia, la síntesis verde de ZnO NP merece una atención específica.

En este trabajo, varios compuestos fenólicos fitofármacos de plantas medicinales y alimentos de uso común (nutracéuticos) se someten a un estudio molecular in silico para explorar la actividad antiviral contra la proteasa principal del SARS CoV-2 (Mpro), y experimentalmente el compuesto con la puntuación de acoplamiento más alta. se probará junto con sus nanopartículas de ZnO contra el virus de la hepatitis A (VHA), un virus de ARN similar al SARS-COV- 2.

2. Materiales y métodos

2.1. acoplamiento molecular

La proteasa principal (Mpro) es una enzima importante codificada por el genoma del coronavirus, con un papel esencial en el proceso de replicación y transcripción del virus, lo que la convierte en un objetivo farmacológico adecuado para el SARS-CoV-2. Revelar el mecanismo de inhibición de compuestos polifenólicos seleccionados como rutina, corilagina, diosmina, miricetina-3-O-xilosil-(1→2)-ramnósido, epigalocatequina-3-O-galato,hesperidina, lyoniresinol, miricetina, naringenina y quercetina 3-O-glucurónido frente a la estructura cristalina de SARS-CoV-2 Mpro (6lu7) [8] que se utilizaron con una resolución de 2,1 Aᵒ. Se utilizó para el acoplamiento molecular in silico. Esta proteína está compuesta por dos polipéptidos conocidos como protómeros A y B. Este dímero tiene una simetría cristalográfica a lo largo de un eje doble. Contiene tres dominios; el dominio I (residuos 8–101), el dominio II (residuos 102–184) con una estructura de hoja antiparalela y el dominio III (residuos 201–303) tiene cinco hélices dispuestas como grupos esféricos antiparalelos. Donde el dominio III está conectado al dominio II por una región de bucle largo (residuos 185–200). SARS-CoV-2, Mpro, tiene una actividad catalítica acoplada Cys-His, donde el sitio de unión al sustrato se encuentra en una hendidura entre el dominio I y el dominio II [8] como en la Fig. 1. En el estudio actual , los procedimientos de acoplamiento molecular fueron ejecutados por el servicio Swiss Dock [9]. Usando EADock DSS, que realiza un acoplamiento ciego y sus energías CHARMM se evaluaron en una cuadrícula donde las energías más favorables se estimaron con FACTS y se agruparon. Estos grupos se pueden visualizar e interpretar usando Chimera como se informa en la literatura [10].

2.2. Materiales vegetales, extracción y aislamiento.

Se compraron cáscaras de naranja (500 g) en una fábrica local de jugos. Las cáscaras de naranja (200 g) se extrajeron con 2 L de agua destilada caliente hasta agotamiento. El extracto se filtró y se evaporó para volverse más concentrado al vacío. El extracto acuoso se repartió en CH2Cl2 seguido de butanol. La subfracción de butanol se aplicó a hojas de papel de filtro Whatman de 3 MM usando BAW como eluyente [12,11] para producir una banda púrpura oscura principal bajo luz ultravioleta (UV). La banda de color púrpura oscuro se aisló y maceró en metanol, luego se evaporó al vacío utilizando un evaporador rotatorio. El material seco se aplicó a una columna Sephadex LH -20 usando EtOH/H2O (1:1) como eluyente para producir 120 mg dehesperidina.

2.3. Resonancia magnética nuclear (RMN)

Los espectros de resonancia magnética nuclear (RMN) de 1H se registraron en un espectrómetro de RMN de 400 MHz Bruker Avance III y 100 MHz para RMN de 13C. Los desplazamientos químicos de 1H (δ) se midieron en ppm, en relación con TMS y los desplazamientos químicos de 13C-NMR a dimetilsulfóxido-d6 y se convirtieron a la escala TMS añadiendo 39,5.

2.4. Síntesis de nanopartículas de óxido de zinc (ZnO NPs)

con 500 mg de acetato de zinc disueltos en 50 mL de agua bidestilada y calentado en baño maría hirviendo por 20 min. Luego se agregaron cinco gotas de hidróxido de amonio a la reacción para elevar el pH a 12, donde se forma un precipitado de NP de ZnO. La mezcla se dejó durante media hora para la reducción completa de acetato de zinc a NP de ZnO. El precipitado formado se centrifugó a 8000 rpm, seguido de un lavado dos veces con agua bidestilada y dos lavados con etanol para producir gránulos blancos de ZnO NP tras la liofilización.

2.5. Caracterización de nanopartículas metálicas

2.5.1. Análisis espectral UV-vis

Las preparaciones de NP de ZnO se examinaron utilizando un espectrofotómetro UV, Shimadzu, UV-1601 (Shimadzu Corporation, Japón). Los espectros UV se registraron entre 200 y 400 nm.

2.5.2. Análisis FT-IR

Los grupos funcionales de las nanopartículas de óxido de zinc sintetizadas y el compuesto de hesperidina se caracterizaron utilizando un espectrómetro FTIR 6100 (Jasco, Japón) en el rango de 4000 a 400 cm−1.

2.5.3. Microscopía electrónica de transmisión (TEM)

La morfología y el tamaño de partícula de las NP de ZnO mediadas por hesperidina se determinaron mediante TEM (JEOL-JEM-1011, Japón). Se colocaron gotas de la suspensión de nanopartículas en una rejilla de cobre recubierta de carbono y se evaporó el solvente a temperatura ambiente antes de registrar la imagen TEM.

2.5.4. Difracción de rayos X (XRD)

El patrón de difracción de rayos X de ZnO NPs registrado con difractómetro de rayos X PANLYTICAL usando radiación Cu K de longitud de onda 1d706; =0.1541 nm en el rango de escaneo 21d703;=20− 70∘.

2.6. Evaluación de la actividad antiviral

La detección antiviral se realizó mediante un ensayo de inhibición de placa en el Centro Regional de Micología y Biotecnología (RCMB, Universidad Al Azhar, El Cairo, Egipto).

2.6.1. línea celular de mamíferos

Las células Vero derivadas de riñones de mono verde africano se obtuvieron de la American Type Culture Collection (ATCC, Manassas, VA, EE. UU.).

Las células Vero se propagaron en medio de Eagle modificado por Dulbecco (DMEM) suplementado con suero bovino fetal (FBS) inactivado por calor al 10 por ciento, tampón HEPES, L-glutamina al 1 por ciento y gentamicina 50 ug/ml. Todas las células se cultivaron a 37 ◦C en una atmósfera humidificada con 5 por ciento de CO2 y se subcultivaron dos veces durante 7 días [14].

2.6.2. Evaluación de citotoxicidad

de hesperidina y ZnO NP se agregaron después de 24 h de implantación. Se agregaron diluciones seriadas dobles de las muestras analizadas (comenzando desde 3000 ug/mL a 2 ug/mL) a monocapas de células confluentes distribuidas en 96-placas de microtitulación de fondo plano con pocillos (Falcon, Jersey, NJ, EE. UU. ) utilizando una pipeta multicanal. Las placas de microtitulación se incubaron a 37 ◦C en una incubadora humidificada con 5 por ciento de CO2 durante un período de 2 días. Se utilizaron tres pocillos para cada concentración de las muestras investigadas. Las células de control se incubaron sin muestras de prueba y con o sin DMSO.

Después del período de incubación, el rendimiento de células viables se determinó mediante un ensayo colorimétrico MTT [15]. Se representó gráficamente la relación entre las células supervivientes y la concentración de las muestras analizadas para obtener las curvas de supervivencia de la línea celular Vero después del tratamiento con los compuestos especificados. La concentración citotóxica del 50 por ciento (CC50), la concentración requerida para causar efectos tóxicos en el 50 por ciento de las células intactas, se estimó a partir de gráficos de la curva dosis-respuesta para cada concentración utilizando el software GraphPad Prism (San Diego, CA, EE. UU.). La concentración máxima no tóxica [MNTC] de cada hesperidina y ZnO NP se determinó y utilizó para estudios biológicos adicionales.

2.6.3. Propagación de virus

La cepa citopatogénica HAV HM175 (ATCC VR-1402) de HAV se propagó y analizó en células Vero confluentes [16]. Los virus infecciosos se enumeraron determinando el 50 por ciento de la dosis infecciosa del cultivo de tejidos con ocho pozos por dilución y 20 μL de inóculo por pozo usando el método de Spearman-Karber [17].

3. Resultados y discusión

Se seleccionaron diez compuestos fenólicos nutracéuticos de acuerdo a su disponibilidad y difusión como formas de dosificación farmacéutica derivadas de fuentes de alimentos nutritivos naturales.

Estos nutracéuticos fueron diosmina, rutina, naringenina, quercetina 3-Oglucurónido, miricetina 3-O-xilosil-(1→2)-ramnósido, miricetina, epigalocatequina-3-O-galato, corilagina y lioniresinol. La hesperidina, la diosmina y la rutina están ampliamente disponibles en las tiendas farmacéuticas con varios nombres comerciales y pueden derivarse de varios alimentos nutritivos naturales que se ha informado que tienen propiedades antivirales, por ejemplo, se ha informado que la hesperidina de las cáscaras de los cítricos tieneactividad antiviral[18]. Sobre la base de la detección in silico, también se predijo que la hesperidina se dirigiría al sitio de interacción entre el SARS-CoV-2 Spike y los receptores ACE2, bloqueando así la entrada del virus en las células pulmonares humanas. Por lo tanto, la hesperidina podría ser un fármaco profiláctico prometedor contra la COVID-19 [19].

Además, la naringenina de las cáscaras de los cítricos se informó como un agente antiviral contra el virus Zika [20], la rutina [21] mostró resultados significativos como antiviral [19]. La epigalocatequina del té verde-3-O-galato tieneefectos antiviralescontra una serie de virus de ADN y ARN [22]. Corilagin previene el daño hepático al inhibir la replicación del VHC y modular el estrés oxidativo [23]. Se ha informado actividad anti-VIH para la miricetina y sus derivados glicosilados [24]. Además, se ha informado que varios lignanos tienenantivíricopropiedades [25].

3.1. acoplamiento molecular

En la investigación actual, se intentó interpretar y respaldar los hallazgos experimentales sobre el mecanismo de inhibición de la principal proteasa COVID-19. Se acoplaron diez compuestos polifenólicos utilizando Swiss Dock Server, donde se aplicaron enfoques basados ​​en receptores a estos polifenoles. La estructura cristalina de la proteasa 6lu7 de Covid-19, que adopta forma de corazón, con dos dímeros de subunidades idénticas y dos sitios activos. un inhibidor de amplio espectro debe apuntar al sitio activo His 41 y Cys 148 del coronavirus de murciélago progenitor, como en la entrada 4yoi del PDB. Este estudio aclaró el modo de unión de los compuestos fenólicos a la estructura cristalina 6lu7 mediante acoplamiento molecular (Fig. 2). El estudio de acoplamiento confirmó que la hesperidina puede formar interacciones electrostáticas con residuos de THR 25, LEU 27, His 41 y Gly143 mientras forma una interacción de apilamiento pi con TYR 118 como se indica en la Tabla 1.

La mayoría de los compuestos polifenólicos mostraron actividad de inhibición en la región hendida entre el dominio II, III (residuos 185–200) y el dominio I como se ve en la Fig. 2, mientras que en la Tabla 1, los compuestos polifenólicos se enumeraron según sus energías de enlace. La relación de RMSD con el modo de enlace nativo (la aptitud completa (azul, eje X izquierdo)) y la energía (la aptitud simple (rojo, eje Y derecho)) se mostró en la Fig. A, (archivo de suministro) . El modo de acoplamiento para hesperidina se mostró en (Figs. B para SARS-CoV-2 Mpro y Fig. C para HAV 3C Proteinase [26], estructura cristalina 2HAL), miricetina (Fig. D, 1,2), diosmina (Fig. E 1,2), epigalocatequina-3-O-galato (Figs. F1,2), rutina (Figs. G1,2), quercetina 3-O-glucurónido (Figs. H 1,2), corilagina (Figs. I1,2), miricetina (Figs. J1,2), naringenina (Figs. L1,2) y lyoniresinol (Figs. M1,2), en el archivo complementario.

3.2. Aislamiento e identificación de hesperidina

Como la hesperidina mostró la puntuación de acoplamiento más alta, aquí la aislamos de un desperdicio de alimentos (cáscaras de naranja) y se evaluó su actividad antiviral contra el VHA (uno de los virus de ARN).

La fracción de butanol del extracto acuoso de cáscara de naranja se aplicó a hojas de papel filtro Whatman usando BAW como eluyente, observándose una banda mayoritaria de color púrpura oscuro de naturaleza flavonoidea en la cromatografía en papel preparativo. La elución de la banda principal de color púrpura oscuro con metanol condujo al aislamiento de un compuesto puro cuya identidad se confirmó mediante 1 H, 13C como hesperidina [27] como sigue: RMN 1 H (400 MHz, DMSO-d6 δ 5,50 (dd, J=12,2, 3,4 Hz, 1H, H-2), 2,78 (dd, J =3,24 Hz y 17,16, 1H, H{{22} }ax), 3,26 (dd, J=17,16, 8,22 Hz, 1H, H-3eq), 6,14 (brs, 1H, H-6), 6,12 (brs, 1H , H-8), 4,97 (d, J =7,2 Hz, 1H, H-1''), 4,53 (s, 1H, H-1''''' ), 1,09 (d, J=6,2, 3H, CH3 de ramnosa). RMN 13C (101 MHz, DMSO-d6) δ 78,89 (C-2), 42,74 (C{{64} }), 197,48 (C-4), 163,50 (C-5), 96,85 (C-6), 165,60 (C-7), 96,00 (C{{79} }), 162,96 (C-9), 103,79 (C-10), 131,35 (C-1′ ), 118,42 (C-2′ ), 146,92 (C{{ 94}}′ ), 148,43 (C-4′ ), 112,50 (C-5′ ), 114,60 (C-6′ ), 56,15 (O-Me), 99,91(C{ {109}}''), 73,45 (C-2''), 76,73 (C-3''), 70,06 (C-4''), 75,98 (C{{121 }}''), 66,50 (C-6''), 101,06 (C-1'''), 70,73 (C-2'''), 71,17 (C{{133 }}'''), 72,53 (C-4'''), 68,78 (C-5'''), 18,29 (CH3 de ramnosa; C-6''').

3.3. Formación de nanopartículas de ZnO

La adición de una solución de acetato de zinc a una solución de hesperidina en un baño de agua calentado a 80 ◦C seguido de la adición de unas gotas de amoníaco condujo a la precipitación de las NP de ZnO [13].

3.3.1. análisis ultravioleta

El pico máximo de absorción para las NP de ZnO sintetizadas mediante hesperidina mostró un pico a 335 nm (Fig. 3a), lo que confirma la formación de NP de ZnO [28]. El ZnO a nanoescala tiene longitudes de onda más cortas en comparación con el patrón de absorción estándar de ZnO, de acuerdo con los informes de que los óxidos de materiales tienden a tener longitudes de onda más cortas y que los materiales a nanoescala tienden a tener longitudes de onda más cortas [29].

3.3.2. Análisis FT-IR de NP de ZnO y hesperidina

Los espectros FT-IR (Fig. 3b) de las NP de ZnO preparadas y la hesperidina se recolectaron en el rango de ancho espectral de 400 a 4000 cm-1. Donde se mostraron picos para los grupos O-H que se estiran del agua alrededor de 3546.04, 3478.29 y 3421.80 cm − 1 representa los grupos O–H de la hesperidina y alrededor de 3382,99 cm− 1 para las NP de ZnO. Los restos aromáticos se confirmaron mediante el estiramiento del doble enlace de carbono a 2918,50 cm−1. La vibración de flexión del –CO–H alcohólico confirmada por la presencia de un pico en 1096.12 cm− 1. Las bandas características de los modos de estiramiento de las NP de ZnO se asignan a 542.9 y 891.2 cm− 1 [13,30].

3.3.3.Análisis TEM

El análisis TEM se realizó en microscopios electrónicos de transmisión de baja y alta resolución y mostró la formación de NP hexagonales de ZnO con un tamaño de partícula que oscila entre 20 y 30 nm, Fig. 4.

3.3.4. Análisis XRD

La aparición de NP de ZnO y la investigación de sus características estructurales se confirmaron mediante difracción de rayos X (XRD), Fig. 5. Las NP de ZnO mediadas por el flavonoide hesperidina mostraron picos con valores de 2θ identificados a 31,618◦, 34,334◦, 36,161◦, 47,504 ◦, 56.440◦, 62.727◦, 66.245◦, 67.864◦, y 68.925◦ correspondientes a (100), (002), (101), (102), (110), (103), (200), (112) y (201). Estos picos coincidieron con los de la tarjeta de datos (00− 003-0888).

Se calculó que el tamaño de cristal de las NP de ZnO era de 27,73 nm. Estos datos son muy similares a las mediciones TEM. Para calcular el tamaño del cristal aplicamos la ecuación de Scherrer

Tamaño de cristal {{0}} (0,9 x λ)/ (dcosθ)

Θ=2θ/2, d=el ancho completo a la mitad de la intensidad máxima del pico (en Rad), λ =0.154060 nm

3.4. Actividad antiviral

3.4.1. Evaluación de la citotoxicidad frente a células Vero

Las dos muestras de hesperidina y ZnO NP mostraron una concentración citotóxica celular (CC50) del 50 por ciento=620,8 ± 34,6 y 243,7 ± 12,7 ug/mL, respectivamente. Como se muestra en las Figs. K. & L., suplemento. y los valores se listaron en las tablas C y D, respectivamente. Luego, estos compuestos fueron probados paraefectos antiviralescontra HAV a la concentración máxima no tóxica (MNTC) utilizando el método de ensayo de placa ilustrado en la Fig. M. (archivo complementario).

3.4.2. Actividad anti-VHA

Se ha informado que los flavonoides tienen actividades antivirales tanto in vivo como in vitro [31]. Se informó que el mecanismo de acción de algunos flavonoides contra el VIH (también un virus de ARN) se debe a la inhibición de la fosforilación de proteínas mediada por citoquinas. También se debe tener en cuenta que la señalización de fosforilación mediada por citoquinas aumenta en la infección por COVID-19, lo que lleva a la fosforilación de numerosas proteínas del citoesqueleto. Por lo tanto, los flavonoides, que incluyen hesperidina, pueden inhibir la fosforilación de proteínas, lo que a su vez conduce a una potente actividad antiviral y a la prevención de infecciones de otras células [32]. También se ha informado que las NP de ZnO tienen actividad antiviral [32,33].

Se informó que los compuestos que contienen Zn afectan diversas etapas de los ciclos de replicación viral, como la inactivación del virus, la inhibición del decapado viral, la transcripción del genoma viral, la traducción de proteínas virales y el procesamiento de poliproteínas. Cabe señalar también que la actividad depende del tipo de virus y la concentración de compuestos que contienen zinc [34].

En nuestro estudio, las monocapas confluentes de células Vero se infectaron con diluciones fijas del virus HAV. Después de la incubación, se retiró el inóculo y se reemplazó con MEM sin suero que contenía carboximetilcelulosa al 1,5 por ciento. A continuación, las células se incubaron permitiendo que el virus formara las placas. Las células se fijaron durante 2 ha 25 ◦C con formaldehído que se añadió directamente al medio hasta una concentración del 5 por ciento. Las células fijadas se lavaron extensamente con agua antes de teñirlas con una solución que contenía 1 por ciento de cristal violeta y 10 por ciento de etanol durante 30 minutos. Después de enjuagar con agua, se contó el número de placas y se calcularon los títulos (recuentos) de virus. Los efectos antivirales de las dos muestras analizadas, hesperidina y ZnO NP contra el VHA en la concentración máxima no citotóxica (MNCC) se muestran en la Tabla B (archivo complementario). Las nanopartículas de óxido de zinc mostraron una mayor actividad que la hesperidina en concentraciones relativamente bajas debido a la gran área superficial y al pequeño tamaño de las partículas, lo que incrementó la actividad de las nanopartículas de óxido de zinc. De la Tabla B, Fig. T, (archivo complementario). Tanto la hesperidina como las NP de ZnO mostraron actividad antiviral contra el virus de la hepatitis A (VHA) con porcentajes de 44,75 y 58,83 % a la concentración máxima no citotóxica y CE50 igual a 72,4 y 176,3 ug/mL, respectivamente, como se muestra en las Tablas A y B (archivo complementario).

4. Conclusiones

La enfermedad pandémica actual COVID-19 es responsable de una gran cantidad de morbilidad y mortalidad en todo el mundo. Los compuestos fenólicos de nutracéuticos y fitofármacos bajo nuestro estudio muestran buenos puntajes de acoplamiento y podrían ser un objetivo ideal para el tratamiento del SARS-CoV-2. La hesperidina, que se aísla de las cáscaras de naranja de los desechos de alimentos, exhibe la puntuación de acoplamiento más alta (-8.84 Kcal/mol) contra la proteasa principal del SARS-CoV-2 entre los otros compuestos probados. La hesperidina es capaz de reducir los iones de zinc para preparar NP de ZnO con forma hexagonal y tamaño de partículas de aproximadamente 25 nm. Las NP de ZnO mediadas por hesperidina exhiben más actividad antiviral que la propia hesperidina con porcentajes de 44,75 y 58,83 por ciento en la concentración máxima no citotóxica. Se deben realizar más estudios sobre la hesperidina, otros nutracéuticos, compuestos fitofármacos y sus NP de ZnO para encontrar tratamientos seguros, económicos y potenciales para la enfermedad pandémica del SARS-CoV-2.

Contribuciones de los autores Gouda H. Attia, Yasmin S. Moemen, Mahmoud Youns, Ammar M. Ibrahim, Randa Abdou, Mohamed A. El Raey Gouda H. Attia y Mohamed A. El Raey diseñan el manuscrito. Gouda H. Attia, Ammar M. Ibrahim y Mohamed A. El Raey realizaron la separación cromatográfica y elucidaron la estructura de la hesperidina pura aislada Gouda H. Attia, Randa Abdou y Mohamed A. El Raey realizaron la síntesis verde de ZnO NPs y describir sus características. Yasmin S. Moemen realizó todos los estudios de acoplamiento molecular y Mohamed A. El-Raey sugirió la proteína.

Mahmoud Youns y Randa Abdou realizaron los ensayos antivirales y de citotoxicidad y su análisis de datos. Todos los autores fueron responsables de redactar y escribir la versión final del manuscrito y aprobar el manuscrito final.

Fondos

No se recibió financiación para este trabajo.

Ética de la investigación

Además, confirmamos que cualquier aspecto del trabajo cubierto en este manuscrito que haya involucrado a pacientes humanos se ha realizado con la aprobación ética de todos los organismos pertinentes y que dichas aprobaciones se reconocen en el manuscrito.

Se obtuvo la aprobación del IRB (requerido para estudios y series de 3 o más casos)

Se obtuvo el consentimiento por escrito de los pacientes o sus tutores legales para publicar información potencialmente identificable, como detalles del caso y fotografías.

Declaración de interés en competencia

Los autores no reportan declaraciones de interés.

Expresiones de gratitud

Agradecemos al Decanato de Investigación Científica de la Universidad de Najran, KSA, por proporcionar los fondos para realizar este proyecto (NU/MID/18/024).

Apéndice A. Datos complementarios

El material complementario relacionado con este artículo se puede encontrar, en la versión en línea, en DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111724.

Gouda H. Attiaa,b , Yasmine S. Moemenc , Mahmud Younsd , Ammar M.Ibrahime ,  randa abdouf,g , Mohamed A. El Raeyh, *  

a Departamento de Farmacognosia, Facultad de Farmacia, Universidad de Najran, Najran, Arabia Saudita
b Departamento de Farmacognosia, Facultad de Farmacia, Universidad Kafr El-Shiekh, Kafr El-Shiekh, Egipto
c Departamento de Patología Clínica, Instituto Nacional del Hígado, Universidad de Menoufia, Menoufia, Egipto
d Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Facultad de Farmacia, Universidad de Helwan, El Cairo, Egipto
e Facultad de Ciencias Médicas Aplicadas, Universidad de Najran, Najran, Arabia Saudita
f Departamento de Farmacognosia, Facultad de Farmacia, Universidad Umm Al-Qura, Makkah, Arabia Saudita
g Departamento de Farmacognosia, Facultad de Farmacia, Universidad de Helwan, El Cairo, Egipto
h Departamento de Fitoquímica y Sistemática Vegetal, División Farmacéutica, Centro Nacional de Investigación, Dokki, El Cairo, Egipto

Referencias

[1] Organización Mundial de la Salud, Enfermedad por coronavirus de la OMS (COVID-19), 2020 (consultado el 22 de octubre de 2020), https://www.worldometers. info/coronavirus/#paises.

[2] J. Hunter, S. Arentz, J. Goldenberg, G. Yang, J. Beardsley, D. Mertz, S. Leeder, Protocolo de revisión rápida: zinc para la prevención o tratamiento de COVID-19 y otros Infecciones del tracto respiratorio relacionadas con coronavirus, Integr. Medicina. Res. 9 (2020), 100457. [3] GJ Kotwal, Nutracéuticos antivirales del jugo de granada (Punica granatum), en Handb. Nutracéuticos, vol. I, CRC Press, 2009, págs. 338–346.

[4] L.-T. Lin, W.-C. Hsu, C.-C. Lin, Productos naturales antivirales y medicamentos a base de hierbas, J. Tradit. Complementar. Medicina. 4 (2014) 24–35.

[5] A. Kumar, Y. Kubota, M. Chernov, H. Kasuya, Papel potencial de la suplementación con zinc en la profilaxis y el tratamiento de COVID-19, Med. Hipótesis (2020), 109848.

[6] J. Jiang, J. Pi, J. Cai, El avance de las nanopartículas de óxido de zinc para aplicaciones biomédicas, Bioinorg. química aplicación (2018), https://doi.org/10.1155/2018/ 1062562.

[7] AJW Te Velthuis, SHE van den Worm, AC Sims, RS Baric, EJ Snijder, MJ van Hemert, Zn2 plus inhibe la actividad de la polimerasa de ARN de coronavirus y arterivirus in vitro y los ionóforos de zinc bloquean la replicación de estos virus en cultivo celular, PLoS Pato. 6 (2010), e1001176.

[8] Z. Jin, X. Du, Y. Xu, Y. Deng, M. Liu, Y. Zhao, B. Zhang, X. Li, L. Zhang, C. Peng, Estructura de M pro del SARS- CoV-2 y descubrimiento de sus inhibidores, Nature (2020) 1–5.

[9] A. Grosdidier, V. Zoete, O. Michielin, SwissDock, un servicio web de acoplamiento de moléculas pequeñas de proteínas basado en EADock DSS, Nucleic Acids Res. (2011), https://doi.org/10.1093/nar/gkr366.

[10] A. Kucukelbir, FJ Sigworth, HD Tagare, Cuantificación de la resolución local de los mapas de densidad crio-EM, Nat. Métodos 11 (2014) 63–65.

[11] HH Barakat, M. El-Raey, SA Nada, I. Zeid, M. Nawwar, Fenólicos constitutivos y actividad hepatoprotectora de las hojas de Eugenia supra-axillaris, EJ Chem. 54 (2011) 313–323.

[12] SM Osman, WA El Kashak, M. Wink, MA El Raey, Nuevos derivados de isorhamnetina de Salsola imbricata Forssk. Hojas con marcada actividad antiinflamatoria, Pharmacogn. revista 12 (2016) S47.

[13] GH Attia, HS Alyami, MAA Orabi, AH Gaara, MA El Raey, Actividad antimicrobiana de nanopartículas de plata y zinc mediada por berenjena verde Calyx, Int. J. Pharmacol. 16 (2020) 236–243.

[14] P. Vijayan, C. Raghu, G. Ashok, SA Dhanaraj, B. Suresh, Actividad antiviral de las plantas medicinales de Nilgiris, Indian J. Med. Res. 120 (2004) 24–29.

[15] T. Mosmann, Ensayo colorimétrico rápido para el crecimiento celular y la supervivencia: aplicación a ensayos de proliferación y citotoxicidad, J. Immunol. Métodos 65 (1983) 55–63.

[16] W. Randazzo, J. Piqueras, J. Rodríguez-Díaz, R. Aznar, G. S´anchez, Mejorando la eficiencia de la viabilidad-qPCR para la detección selectiva de VHA infeccioso en muestras de alimentos y agua, J. Appl. Microbiol. 124 (2018) 958–964.

[17] RM Pinto, JM Diez, A. Bosch, Uso de la línea celular de carcinoma de colon CaCo-2 para la amplificación y detección in vivo de virus entéricos, J. Med. Virol. 44 (1994) 310–315.

[18] Z. Ding, G. Sun, Z. Zhu, Comunicación breve La hesperidina atenúa la lesión pulmonar inducida por el virus de la influenza A (H1N1) en ratas a través de su efecto antiinflamatorio, Antivir. El r. 23 (2018) 611–615.

[19] C. Wu, Y. Liu, Y. Yang, P. Zhang, W. Zhong, Y. Wang, Q. Wang, Y. Xu, M. Li, X. Li, Análisis de objetivos terapéuticos para el SARS- CoV-2 y descubrimiento de fármacos potenciales mediante métodos computacionales, Acta Pharm. Pecado. B (2020).

[20] AHD Cataneo, D. Kuczera, AC Koishi, C. Zanluca, GF Silveira, TB de Arruda, AA Suzukawa, LO Bortot, M. Dias-Baruffi, WA Verri, The citrus flavonoid naringenin deteriora la infección in vitro de humanos células por virus Zika, Sci. Rep. 9 (2019) 1–15.

[21] Y.-J. Lin, Y.-C. Chang, N.-O. Hsiao, J.-L. Hsieh, C.-Y. Wang, S.-H. Kung, F.-J. Tsai, Y.-C. Lan, C.-W. Lin, Fisetin and rutin as 3C protease inhibitors of enterovirus A71, J. Virol. Métodos 182 (2012) 93–98.

[22] K. Kaihatsu, M. Yamabe, Y. Ebara, Mecanismo de acción antiviral de la epigalocatequina-3-O-galato y sus ésteres de ácidos grasos, Molecules 23 (2018) 2475.

[23] BU Reddy, R. Mullick, A. Kumar, G. Sharma, P. Bag, CL Roy, G. Sudha, H. Tandon, P. Dave, A. Shukla, Un inhibidor de molécula pequeña natural corilagina bloquea la replicación del VHC y modula el estrés oxidativo para reducir el daño hepático, Antiviral Res. 150 (2018) 47–59.

[24] JT Ortega, AI Su´ arez, ML Serrano, J. Baptista, FH Pujol, HR Rangel, El papel de la fracción glicosilada de los derivados de miricetina en la actividad anti-VIH-1 in vitro, AIDS Res. El r. 14 (2017) 1–6.

[25] RB Teponno, S. Kusari, M. Spiteller, Avances recientes en la investigación sobre lignanos y neolignanos, Nat. Pinchar. Rep. 33 (2016) 1044–1092.

[26] J. Yin, MM Cherney, EM Bergmann, J. Zhang, C. Huitema, H. Pettersson, LD Eltis, JC Vederas, MNG James, Un catión de episulfuro (anillo de tiiranio) atrapado en el sitio activo de la proteinasa HAV 3C inactivado por inhibidores de cetonas basados ​​en péptidos, J. Mol. Biol. 361 (2006) 673–686.

[27] VM Chari, M. Jordan, H. Wagner, PW Thies, Un estudio de 13C-NMR de la estructura de una acil-linarina de Valeriana wallichii, Phytochemistry 16 (1977) 1110–1112.

[28] N. Srinivasan, C. Rangasami, JC Kannan, Estructura de síntesis y propiedades ópticas de nanopartículas de óxido de zinc, Int J Appl Eng Res. 10 (2015) 343–345.

[29] S. Fakhari, M. Jamzad, H. Kabiri Fard, Síntesis verde de nanopartículas de óxido de zinc: una comparación, Green Chem. Letón. Rev. 12 (2019) 19–24.

[30] N. Bala, S. Saha, M. Chakraborty, M. Maiti, S. Das, R. Basu, P. Nandy, Síntesis verde de nanopartículas de óxido de zinc utilizando extracto de hoja de Hibiscus subdariffa: efecto de la temperatura en la síntesis, anti -actividad bacteriana y actividad antidiabética, RSC Adv. 5 (2015) 4993–5003.

[31] H. Zakaryan, E. Arabyan, A. Oo, K. Zandi, Flavonoides: compuestos naturales prometedores contra infecciones virales, Arch. Virol. 162 (2017) 2539–2551.

[32] M. Bouhaddou, D. Memon, B. Meyer, KM White, VV Rezelj, MC Marrero, BJ Polacco, JE Melnyk, S. Ulferts, RM Kaake, El panorama global de fosforilación del SARS-CoV-2 infección, Celda 182 (2020) 685–712.

[33] H. Ghaffari, A. Tavakoli, A. Moradi, A. Tabarraei, F. Bokharaei-Salim, M. Zahmatkeshan, M. Farahmand, D. Javanmard, SJ Kiani, M. Esghaei, Inhibición de la infección por el virus de la influenza H1N1 por nanopartículas de óxido de zinc: otra aplicación emergente de la nanomedicina, J. Biomed. ciencia 26 (2019) 1–10.

[34] SA Read, S. Obeid, C. Ahlenstiel, G. Ahlenstiel, El papel del zinc en la inmunidad antiviral, Adv. Nutrición 10 (2019) 696–710.