Chemistry

Permanent URI for this collection

https://hdl.handle.net/20.500.14540/125

Browse

Browsing Chemistry by Advisor "Dr. Achyut Adhikari"

Now showing 1 - 1 of 1
  • Thumbnail Image
    Item
    Exploration of Antidiabetic, Antioxidant and Anticancer Potential of Zanthoxylum armatum, Sarcococca wallichii and Sarcococca coriacea from Nepal
    (Institute of Science & Technology, 2024-01) Baral, Janaki; Dr. Achyut Adhikari
    The present research aims to explore the bioactive potential of extracts, fractions, and selected compounds from the plants' Zanthoxylum armatum DC as well as Sarcococca coriacea and Sarcococca wallichii. The extract of Z. armatum fruit pericarp from Pyuthan district was subjected to bioassay-guided isolation, in vivo antidiabetic, in vivo toxicity studies, and anticancer activities. Bioassay-guided isolation from Z. armatum yielded seven compounds: tambulin (1), prudomestin (2), cinnamic acid (3), cinnamic ester (4), isovanillic acid (5), isoquercetin (6), and ducosterol (7). The structures of the compounds were elucidated using mass spectrometry and 1D-and 2D-NMR spectroscopy techniques. Bioactivities including anti-inflammatory, antioxidant, and anticancer properties, were investigated for extracts, fractions, and compounds, particularly focusing on flavonoids 1 and 2 due to their higher yield. Essential oil extraction was carried out using the Clevenger apparatus through hydro-distillation from the fruit pericarp collected from three major commercial sites, and their GCMS analysis was used to examine volatile components and enantiomeric composition. The antioxidant activities, measured using DPPH, showed increasing activities with IC50 values of ethanolic extract 174.00 ± 1.01, methanolic extract 169.85 ± 0.244, Ethylacetate fraction 42.94 ± 1.19, compound 1 and 2 as 32.65 ± 0.31, 26.96 ± 0.19 µg/mL respectively. Likewise the reactive oxygen species inhibition activities was found potent of ethanolic extract (IC50= 20.7 ± 0.4 µg/mL), methanolic extract (IC50= 27.7 ± 0.7 µg/mL), hexane fraction (IC50= 26.3 ± 1.1 µg/mL), ethyl acetate fraction (IC50 =17.8 ± 1.1 µg/mL), and compounds 1 and 2 (IC50= 7.5 ± 0.3 and 1.5 ± 0.3) µg/mL, respectively as compared to standard ibuprofen (IC50= 11.2 ± 1.9 µg/mL). Molecular docking study of compounds 1 and 2 with cyclooxygenase-2 exhibited optimal binding affinity, with binding energies of -8.4 and -8.6 kcal/mol, respectively compared to standard ibuprofen (-7.7 kcal/mol). Drug likeliness and ADMET analyses indicated superior gastrointestinal absorption for compounds 1 and 2 without any discernible toxic effects. Both the extracts’, hexane fraction, and cinnamic acid (3) possess activity against breast cancer cell line (MCF-7) while extract and hexane fraction were also active against cervical cancer HeLa as measured through MTT assay. Compounds 1 and 2 demonstrated the highest insulin secretion activities at 200 mM and 50 mM, respectively at optimal stimulatory glucose (11-25 mM). Molecular docking and simulation studies of compound 2 with an insulin-secreting target were performed and found to be binding with excellent stability. The GC-MS analysis of essential oil indicated linalool as the major constituent. The hexane fraction’s odorant and olfactory sensory molecules exhibited the qualities of a bio-pesticide. Acute toxicity results showed an LD50 value of 565.68 mg/kg body weight in the case of healthy Swiss albino mice and the histopathological studies indicated inflammatory changes and polymorphs in the pancreas and kidney, and liver necrosis in higher doses. The extract was nontoxic to healthy Long Evans Rats. In vivo antidiabetic studies on Long Evans Rats revealed significant results in lowering blood glucose at (p<0.041, p<0.023, and p<0.003) 25 mg/Kg, 50 mg/Kg, and the standard drug respectively. A dose of 25 mg/Kg significantly (p<0.02) increased hepatic glycogen while 50 mg was significant in hyperlipidemia and in increasing HDL. Bioassay-guided isolation of Sarcococca wallichii Staph. dichloromethane fraction yielded four different compounds Na-Methylepipachysamine D (8), taraxerol (9), beta-sitosterol (10), and oleanolic acid (11). Hydro-methanoic extract of S. coriacea leaf Sc-A, steam Sc-S, and chloroform fraction of S. wallichii at pH 7 (Sw-D) were evaluated for various bioassays and found to be good to potent active. Specifically, Sc-A exhibited notable inhibition against digestive enzymes α-glucosidase (IC50= 39.92 ± 2.52 μg/mL) and α-amylase (IC50= 224.3 ± 1.87 μg/mL), while Sw-D inhibited α-amylase (IC50= 2.116 ± 0.058 μg/mL) exceeding the standard acarbose (IC50= 6.18 ± 0.97μg/mL). Furthermore, antioxidant activities were observed in Sc-A (IC50= 24.56±3.3 μg/mL), Sc-S (IC50= 28.90 ± 5.22 μg/mL) and Sw-D (IC50= 53.79 ± 2.50 μg/mL). Cytotoxicity assessment against breast cancer (MCF-7) revealed an (IC50= 11.50 ± 0.50 μg/mL) for a basic fraction (Sc-B) of S. coriacea while its neutral chloroform fraction (Sc-N) exhibited an (IC50 =68.42±5 μg/mL). Anticancer activity against cervical cancer (HeLa) was observed for Sc-B (IC50 =36.33 ± 10) and Sc-N (IC50 =85.5 ± 5). Sc-B also possesses remarkable antibacterial activities against S. aureus, E. coli, Salmonella typhi. यस् विद्यावारीधी सोधकार्र्यको उद्देश्य वनस्पति जान्थोक्साइम आर्माटम डिसि,सार्कोकोका वालिची स्टाफ र सार्कोकोका कोरिएसि हुक एफ मा रहेका जैविक क्रियाशीलता बिषेसगरी एन्टीडाइबेटीक, एन्टीअक्सीडेन्ट र एन्टीक्यान्सर गुणको खोज गर्नु हो। प्युठान जिल्लाबाट संकलन गरिएको बिज निकालिएको टिमुरको दानाबाट मिथानोलिक र इथानोलिक एक्स्ट्रायाक्ट बनाईएको थियो उत्त इथानोलिक एक्स्ट्रायाकलाई बिभिन्न पोलारिटीको रसाइनिक तत्वमा घोलेर बिभाजन गरियो। उक्त बिभाजनबाट बायोएसे निर्देशनमा इथाइलएसिटेट फ्राक्सनको कोलम क्रोम्याटोग्राफी गरी बिभिन्न सात यौगिकहरु प्राप्त भए । ती यौगिकहरु क्रमसः टाम्बुलिन (१), प्रुडोमेस्टिन (२),सिनामिक एसिड (३), सिनामिक एस्टर (४), इसोव्यानिलिक एसिड (५), इसोक्वर्सेटिन (६),र ड्यूकोस्टेरोल(७) रहेका छन् । यी यौगिकहरुको संरचनाहरुलाई मास स्पेक्ट्रौमेट्री र १–डी र २–डी–एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी उपकरण द्वारा पत्ता लगाइयको थियो । एक्सट्रयाक्टहरु, भागहरु र फ्लाभोनोइड यौगिकहरु १ र २ को उच्च मात्राको कारणले थप जैव गतिविधिहरु, गरिएको थियो । तीन मुख्य व्यापारिक स्थलहरु म्याग्दी, सुर्खेत, र सल्यानबाट संकलन गरिएको टीमुरको बिज निकालिएको बोक्राबाट तेल निकाल्नका लागि क्लेभेन्जर उपकरणको प्रयोग गरिएको थियो । सो तेलको जीसीएमएसको माध्यमबाट उद्वेगी यौगिकहरु र एनान्सियोमेरिक संरचना परीक्षण गरिएको थियो। डीपीपीएचद्धारा मापन गरिएको एन्टीआँक्सिडेन्ट एक्टिभिटि,क्रमसः एथानोलिक एक्सट्रयाक्ट आइसि फिप्टी भ्यालु १७४.००±१.०१ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि., मेथानोलिक एक्सट्रयाक्टको आइसि फिफ्टी भ्यालु १६९.८५ ± ०.२४४ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि., इथाइलेसेटेट फ्रायाक्शनको आइसि फिफ्टी भ्यालु ४२.९४± १ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. तथा योगिक १ र २ को आइसी फिफ्टीभ्यालु क्रमस (३२.६५±०.३१, २६.९६ ±०.१९) माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. पाईयो । त्यसैगरी, रिएक्टिभ अक्सीजन स्पेसिस (आरओएस्) गतिविधिमा एथानोलिक एक्सट्रयाक्ट प्रवल पाईयो, आइसी फिफ्टी भ्यालु २०.७ ±०.४ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि., मेथानोलिक एक्सट्रयाक्टको आइसी फिफ्टी भ्यालु २७.७ ± ०.७ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि., हेक्सेन फ्रायाक्शनको आइसी फिफ्टी भ्यालु २६.३ ± १.१ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि., इथाइलेसेटेट फ्र्याक्शनको आइसी फिफ्टी भ्यालु १७.८± १.१ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि., र सो एक्टीभिटी बढीप्रदर्सन गर्नेहरुमा क्रमस योगिक १ र २ पाईयो आइसी फिफ्टी भ्यालु ७.५±०.३ र १.५± ०.३० माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. भने स्टैण्डर्ड आइब्रोफनको आइसी फिफ्टी भ्यालु ११.२ ± १.९ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. थियो। यौगिकहरु १ र २ को साइक्लोआँक्सीजनेज २ (सीओएक्स–२) सँगको मोलेकुलर डोकिङ्ग अध्ययनले श्रेष्ठ बाइनिडङ एफिनिटि पदर्शन गरेकोमा यौगिकहरु १ र २ को बाइन्डिङ ऊर्जा –८.४ र –८.६ किलोक्यालोरिेप्रति मोल देखायको थियो, जवकी आइब्रोफेनको -७.७ किलोक्यालोरी प्रति मोल थियो। ड्रगलाईकलिनेस् र एडमेट बिश्लेषणले पनि यि दुबै यौगिकहरु १ र २ लाई औसधिय तत्वमा सामेल गर्न निर्देसित गरेको थियो। उत्त एक्स्ट्रायकहरु, हेक्सेन बिभाजन र सिनामिक एसिडले (३) स्तनको क्यान्सर (एमसीएफ–७) बिरुद्ध साइटोटोक्सिक गतिबिधि देखाए। एक्स्ट्रायकहरु, र हेक्सेन बिभाजनले गर्भाशयको क्यान्सर (होला) बिरुद्ध पनि राम्रो गतिबिधि देखाए । योग १ र २ ले सिर्स इन्सुलिन सेक्रेसन गतिबिधिहरु २०० मिमो र ५० मिमोमा उत्तम प्रेरित गुल्कोज(११–२५) मिमोमा देखाए । यौगिक २ सँग इन्सुलिन सेक्रेसनको मोलेकुलर डोकिङ र सिमुलेसन अध्ययनले उत्कृष्ट स्थिरतासहित बाइन्डिङ गरेको देखायो । प्रसोधन गरिएको तेलको जीसी–एमयस बिश्लेषणले लिनालुललाई प्रमुख घटकको रुपमा देखाएको थियो । हेक्सेन भागको सुगंध र अणुहरुले बायो–कीटनाशकको गुण प्रदर्शन गरेको थियो। ऐक्युट बिषमता परीक्षणका परिणामले स्वास्थ्य स्विस आल्बिनो माइसहरुमा शरीरभारको ५६५.६८ मिलीग्राम प्रतिकिलोग्रामको एलडीफिफ्टी भ्यालु प्रदर्शन गरेको थियो, र हिस्टोप्यथोलोजिकल अध्यययनले पेनक्रीयाज र कलेजोमा सुजन रहेको तथा कलेजोमा नेक्रोसिस देखाएको थियो । एक्सट्रयाक्टको असर स्वस्थ लङ इभान्स मुसामा देखीएन । लङ इभान्स डाइबेटिक मुसाहरुमा गरेको इन भिभो अध्ययनले २५ मिग्राप्रतिकिलो, ५० मिग्राप्रतिकिलो मिथानोलिक एक्सट्रयाक्ट र स्ट्यान्डर्ड ग्लीकाजाइडले रक्त ग्ल्युकोजमा क्रमसः कमी गरेको थियो (पि < ०.०४१, पि < ०. ०२३, र पि < ०.००३) । २५ मिग्राप्रतिकिलो डोजले हेपाटिक ग्लाइकोजन उच्च परिणाम प्रदर्शन गरेको थियो (पि <०.०२), जवकी ५० मिग्राप्रतिकिलोले हाइपरलिपिडेमिया र एच्.डी.एल.वृद्धिमा प्रमुख भुमिका देखाएको थियो । पूर्वअध्ययनको आधारमा रहेर अनुसन्धान सुचारु गरीएको वनस्पति सार्कोकोका कोरिएसि हुक एफ, र सार्कोकोका वाल्लिची स्टाफ ले उत्कृष्ट गतिबिधिहरु जस्तै एन्टीडायबेटिक, एन्टीआँक्सीडेन्ट, साइटोटोक्सिक र एन्टीब्याक्टीरियल देखाए।सार्कोकोक्सा वालिची स्टाफ डीसिएम भागको कोलम् क्रोमाटोग्राफीद्वारा चार बिभिन्न यौगहरु, एनए-मेथाइलइपिपासस्यामिन डी (८), टारक्सेरोल (९),बेटा-साइटोस्टेरोल (१०), र ओलिएनोलिक एसिड (११) प्रदान गरेको थियो । एस्. कोरिएसि, एस्–ए र एस्– बीएसको पात र डाँठको हाइड्रौ मेथानोइक एक्सट्रयाक्ट र एस् कोरिएसि क्लोरोफर्म फ्राक्सन् पिएच् सात र एस् वालिचिको डीसीएम् फ्राक्सन् (एस् डबलु डि) लाई बिभिन्न गतिबिधिहरुको मापन गर्दा राम्रो तथा उत्कृस्ट देखियो । खासगरी एस्सि ए ले पाचन प्रकृयाको इन्जायम् अल्फाग्ल्यूकोसिडेज बिरुद्ध आईसि फिफ्टी भ्यालु ३९.९२ ± २.५२ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. र एल्फाअमाईलेज बिरुद्ध आईसि फिफ्टी भ्यालु २२४.३ ± १.८७ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. अवरोध देखाए जवकि, एस्डब्लू डीले एल्फाअमाईलेज बिरुद्ध आईसि फिफ्टी भ्यालु २.११६ ± ०.०५८ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. र स्टान्डरड एकारबोजको आईसि फिफ्टी भ्यालु ६.१८ ± ०.९७ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. थियो । एन्टीआँक्सीडेन्ट मापनले देखायको प्रतिफल अनुसार एस्सि ए आईसि फिटि भ्यालु २४.५६±३.३ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि एस्सी बिएस आईसि फिफ्टी भ्यालु २८.९० ± ५.२२ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. र एसडब्लु डीले आईसि फिफ्टी भ्यालु ५३.७९ ± २.५० माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. मा प्रदर्शन गरेको थियो । स्तनको क्यान्सर (एमसीएफ–७) बिरुद्ध साइटोटोक्सिक अध्ययनले एससी बी भागले आईसि फिफ्टी भ्यालु ११.५० ± ०.५० माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. र तत्कालीन न्यूटर्ल क्लोरोफर्म भागले आईसि फिफ्टी भ्यालु ६८.४२±५ माइक्रोग्राम प्रति मि.लि. प्रदर्शन गरेको थियो । गर्भाशयको क्यान्सर (होला) बिरुद्ध को अनुसन्धानले एससी बीको आईसि फिफ्टी भ्यालु ३६.३३ ± १० र एससी एनले आईसि फिफ्टी भ्यालु ८५.५ ±५ प्रदर्शन गरेको थियो । एस. बी. ले राम्रो आन्टिबक्टरियल गतिबिदी देखियो बिशेस गरी बाक्टएरिया अ एस. औरेअस्, ई. कोली, र सल्मोनेल्ल टाईय्फी बक्टएरियाहरुमा ।