Published December 29, 2023 | Version v1
Publication Open

Enhancing Nematicidal Effect of Prodigiosin via Nano-Encapsulation Using Chitosan as a Novel Carrier Substance

Creators

  • 1. Thai Nguyen University

Description

Abstract In this study, Chitosan (CS) was newly found as an effective carrier for nano-encapsulation of Pg by spray drying technique for enhancing its bioactivity. Among various tested polymers, CS was screened as the most suitable substance for creating encapsulated Pg/CS nanoparticles (E-Pg/CS-NPs) with high recovery yield and good nanoscale properties. CS was further combined with other carbohydrate polymers and used for nano-encapsulation of Pg, however, no enhancing yield or better properties of encapsulated Pg NPs were found. Further experiments indicated that the size of the spaying needle of 55µm and the Pg concentration used at 0.05% were the most effective for producing E-Pg/CS-NPs. In nanoscale properties characterization, the E-Pg/CS-NPs were found spherical with smooth surfaces, good stability (Zeta potential of + 80.1mV), and average sizes at 529.5nm. Especially, the E-Pg/CS-NPs demonstrated a potent nematicidal effect against both J2-nematodes and their egg-hatching, besides, the activity of E-Pg/CS-NPs was improved by about 4-fold compared with pure Pg. The molecular docking and enzyme inhibition assays suggested the possible path-way of the nematicidal effect of Pg released from E-Pg/CS-NPs via inhibition of acetylcholinesterase. This study thus provides a novel and effective protocol to produce E-Pg/CS-NPs with potential use for managing black pepper nematodes.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة في هذه الدراسة، تم العثور على الكيتوزان (CS) حديثًا كحامل فعال للتغليف النانوي لـ Pg عن طريق تقنية التجفيف بالرش لتعزيز نشاطه الحيوي. من بين البوليمرات المختبرة المختلفة، تم فحص CS باعتبارها المادة الأكثر ملاءمة لإنشاء جسيمات نانوية Pg/CS مغلفة (E - Pg/CS - NPs) ذات عائد استرداد مرتفع وخصائص نانوية جيدة. تم دمج CS أيضًا مع بوليمرات الكربوهيدرات الأخرى واستخدامها للتغليف النانوي لـ Pg، ومع ذلك، لم يتم العثور على أي محصول محسن أو خصائص أفضل لـ Pg NPs المغلفة. أشارت تجارب أخرى إلى أن حجم إبرة التعقيم 55 ميكرومتر وتركيز الجرام المستخدم عند 0.05 ٪ كانا الأكثر فعالية لإنتاج E - Pg/CS - NPs. في توصيف الخصائص النانوية، تم العثور على E - Pg/CS - NPs كروية ذات أسطح ملساء، وثبات جيد (إمكانات زيتا + 80.1 مللي فولط)، ومتوسط أحجام عند 529.5 نانومتر. على وجه الخصوص، أظهرت E - Pg/CS - NPs تأثيرًا قويًا مبيدًا للديدان الخيطية ضد كل من الديدان الخيطية J2 وتفقيس البيض، إلى جانب ذلك، تم تحسين نشاط E - Pg/CS - NPs بحوالي 4 أضعاف مقارنة بـ Pg النقي. اقترحت فحوصات الالتحام الجزيئي وتثبيط الإنزيم المسار المحتمل لتأثير مبيد الديدان الخيطية لـ Pg المنطلق من E - Pg/CS - NPs عبر تثبيط أستيل كولينستراز. وبالتالي توفر هذه الدراسة بروتوكولًا جديدًا وفعالًا لإنتاج E - Pg/CS - NPs مع الاستخدام المحتمل لإدارة الديدان الخيطية ذات الفلفل الأسود.

Translated Description (French)

Résumé Dans cette étude, le chitosane (CS) a récemment été trouvé comme un support efficace pour la nano-encapsulation du Pg par une technique de séchage par pulvérisation pour améliorer sa bioactivité. Parmi les divers polymères testés, le CS a été criblé comme la substance la plus appropriée pour créer des nanoparticules de Pg/CS encapsulées (E-Pg/CS-NPs) avec un rendement de récupération élevé et de bonnes propriétés à l'échelle nanométrique. Le CS a en outre été combiné avec d'autres polymères d'hydrates de carbone et utilisé pour la nano-encapsulation du Pg, cependant, aucun rendement d'amélioration ou de meilleures propriétés des NP de Pg encapsulés n'a été trouvé. D'autres expériences ont indiqué que la taille de l'aiguille de stérilisation de 55 µm et la concentration de Pg utilisée à 0,05% étaient les plus efficaces pour produire des E-Pg/CS-NPs. Dans la caractérisation des propriétés à l'échelle nanométrique, les E-Pg/CS-NPs ont été trouvés sphériques avec des surfaces lisses, une bonne stabilité (potentiel Zeta de + 80,1 mV) et des tailles moyennes à 529,5 nm. En particulier, les E-Pg/CS-NPs ont démontré un effet nématicide puissant contre les nématodes J2 et leur éclosion d'œufs, en outre, l'activité des E-Pg/CS-NPs a été améliorée d'environ 4 fois par rapport à la Pg pure. Les essais d'amarrage moléculaire et d'inhibition enzymatique ont suggéré la voie possible de l'effet nématicide du Pg libéré par l'E-Pg/CS-NPs via l'inhibition de l'acétylcholinestérase. Cette étude fournit ainsi un protocole nouveau et efficace pour produire des E-Pg/CS-NP avec une utilisation potentielle pour la gestion des nématodes du poivre noir.

Translated Description (Spanish)

Resumen En este estudio, se descubrió recientemente que el quitosano (CS) es un portador eficaz para la nanoencapsulación de Pg mediante la técnica de secado por pulverización para mejorar su bioactividad. Entre los diversos polímeros probados, el CS se seleccionó como la sustancia más adecuada para crear nanopartículas de Pg/CS encapsuladas (E-Pg/CS-NP) con un alto rendimiento de recuperación y buenas propiedades a nanoescala. El CS se combinó adicionalmente con otros polímeros de carbohidratos y se usó para la nanoencapsulación de Pg, sin embargo, no se encontró un rendimiento mejorado o mejores propiedades de las NP de Pg encapsuladas. Otros experimentos indicaron que el tamaño de la aguja de esterilización de 55 µm y la concentración de Pg utilizada al 0.05% fueron los más efectivos para producir E-Pg/CS-NP. En la caracterización de propiedades a nanoescala, los E-Pg/CS-NP se encontraron esféricos con superficies lisas, buena estabilidad (potencial Zeta de + 80.1mV) y tamaños promedio a 529.5nm. Especialmente, los E-Pg/CS-NP demostraron un potente efecto nematicida contra los nematodos J2 y su eclosión de huevos, además, la actividad de los E-Pg/CS-NP mejoró aproximadamente 4 veces en comparación con el Pg puro. Los ensayos de acoplamiento molecular e inhibición enzimática sugirieron la posible vía del efecto nematicida de Pg liberado de E-Pg/CS-NP a través de la inhibición de la acetilcolinesterasa. Por lo tanto, este estudio proporciona un protocolo novedoso y efectivo para producir E-Pg/CS-NP con un uso potencial para el manejo de los nematodos de la pimienta negra.

Files

latest.pdf.pdf

Files (6.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:6485534394950b9c44d1804f96f539cb
6.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تعزيز تأثير مبيد الديدان الخيطية من بروديجيوسين عن طريق تغليف النانو باستخدام الشيتوزان كمادة حاملة جديدة
Translated title (French)
Amélioration de l'effet nématicide de la prodigiosine par nano-encapsulation en utilisant le chitosane comme nouvelle substance porteuse
Translated title (Spanish)
Mejora del efecto nematicida de la prodigiosina a través de la nanoencapsulación utilizando quitosano como nueva sustancia portadora

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4390365958
DOI
10.21203/rs.3.rs-3729993/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W3109122827 (Other)
https://openalex.org/W3017630690 (Other)
https://openalex.org/W2564879859 (Other)
https://openalex.org/W2316978273 (Other)
https://openalex.org/W2298630361 (Other)
https://openalex.org/W2120330316 (Other)
https://openalex.org/W2088502203 (Other)
https://openalex.org/W2069304402 (Other)
https://openalex.org/W1988749793 (Other)
https://openalex.org/W1915386939 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W2069646660
  • https://openalex.org/W2088502203
  • https://openalex.org/W2169551919
  • https://openalex.org/W2312545818
  • https://openalex.org/W2337052708
  • https://openalex.org/W2517268481
  • https://openalex.org/W2525191223
  • https://openalex.org/W2562290286
  • https://openalex.org/W2569434276
  • https://openalex.org/W2585757313
  • https://openalex.org/W2602845604
  • https://openalex.org/W2608542563
  • https://openalex.org/W2781733595
  • https://openalex.org/W2910146782
  • https://openalex.org/W2913081100
  • https://openalex.org/W2977933778
  • https://openalex.org/W2982207094
  • https://openalex.org/W2985936941
  • https://openalex.org/W2993069315
  • https://openalex.org/W2993562196
  • https://openalex.org/W3031087027
  • https://openalex.org/W3034495067
  • https://openalex.org/W3035723386
  • https://openalex.org/W3044780964
  • https://openalex.org/W305981779
  • https://openalex.org/W3120424429
  • https://openalex.org/W3159130412
  • https://openalex.org/W3180925505
  • https://openalex.org/W3186661446
  • https://openalex.org/W3198270524
  • https://openalex.org/W3198509218
  • https://openalex.org/W4200277798
  • https://openalex.org/W4205190508
  • https://openalex.org/W4293511859
  • https://openalex.org/W4294775287
  • https://openalex.org/W4297147594
  • https://openalex.org/W4304689204