Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 102-135.

This comprehensive investigative study explores the multifaceted roles of nanotechnology and selected medical plants from Egypt and Morocco in managing diabetes and potential therapeutic applications. The research encompassed an intricate multi-stage approach, focusing on three primary medical plants (Henna: Lawsonia inermis, Turmeric: Curcuma longa, Quinoa: Chenopodium quinoa Willd) and various propolis formulations, including nano propolis. Methodological Framework: The study was strategically divided into two principal experimental phases. Part 1 concentrated on rigorous initial material analysis, involving: Comprehensive chemical composition screening of plant materials, Nano-material characterization experiments, Advanced chemical compound identification using Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS), and High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) analyses of propolis and plant extracts. Part 2 focused on biological investigations, specifically: Developing experimental protocols to assess substances' effects on diabetic rat models, evaluating antimicrobial properties of material extracts, Conducting cytotoxicity assessments against specific cancer cell lines. Chemical Composition Findings: Nutritional profiling revealed distinctive characteristics: Quinoa: Highest protein content (15.08%) , Turmeric: Maximum ash content (12.06%), indicating rich mineral composition, Henna: Highest carbohydrate levels (71.8%), Nano Propolis Characterization: Average particle size: 11.57 nm, Refractive index: 1.59, Zeta potential: -10.4 mV, Polydispersity index: 0.246 demonstrated promising nanoparticle stability and potential enhanced bioavailability. Bioactive Compound Identification: 1. Henna Leaves: Predominant compound: α-Linolenic acid (15.07%), Potential benefits: Anti-inflammatory, cardioprotective, potential antidiabetic effects, 2. Quinoa Seeds: Primary compound: Linoleic acid (28.08%), Potential health benefits: Inflammation reduction, cardiovascular support 3. Turmeric: Unique sesquiterpene hydrocarbon profile, Notable compounds: α-Tumerone (18.01%), demonstrating anti-inflammatory and potential anticancer properties. Biological Experimental Outcomes: Glucose Management: Nano Propolis, Turmeric, and Moroccan Propolis most effectively lowered blood glucose levels, Quinoa exhibited gradual, consistent glucose level reduction. Lipid Profile Modifications: Turmeric and Quinoa treatments showed potential cholesterol and triglyceride reduction, Maintained or increased HDL-C. Organ Function Assessments: Turmeric and Moroccan Propolis suggested potential kidney function improvements, Minimal significant impacts on liver function observed. Antimicrobial activity of propolis and plant extracts against four pathogenic bacteria. Nano propolis demonstrated superior efficacy with inhibition zones of 12-80 mm across all tested pathogens. Moroccan propolis extracts and ethyl formulations showed enhanced activity compared to Egyptian and water-based variants. Turmeric extract exhibited strong anti-Gram-positive activity, while quinoa and henna showed moderate to minimal effects. The mechanism of action involved synergistic effects of phenolic compounds, membrane disruption, and enhanced bioavailability through nano formulation. Cytotoxicity Investigations: Nano Propolis: PANC-1 cell line: IC50 of 26.4 µg/ml, MRC-5 cell line: CC50 of 61.7 µg/ml, demonstrated selective cytotoxicity towards cancer cells. Egyptian Propolis: PANC-1 cell line: IC50 of 117 µg/ml, MRC-5 cell line: CC50 of 232 µg/ml. Significant Implications: This research provides unprecedented insights into the potential therapeutic applications of nanotechnology and medical plants, particularly in diabetes management and potential anticancer interventions. The study highlights the complex interactions between nano-formulations, plant-derived compounds, and biological systems. Recommendations: While demonstrating promising results, the researchers emphasize the need for further investigation to: Confirm long-term effects, understand precise mechanisms of action, Explore potential translational applications in human health. This multidisciplinary study bridges pharmacological, botanical, and nanotechnological domains, offering a novel perspective on natural compound-based therapeutic strategies.

تستكشف هذه الدراسة الشاملة الأدوار المتعددة لتكنولوجيا النانو وبعض النباتات الطبية المختارة من مصر والمغرب في إدارة مرض السكري وتطبيقاته العلاجية المحتملة. شملت الدراسة نهجاً متعدد المراحل، مركزةً على ثلاث نباتات طبية رئيسية الحِنّاء: Lawsonia inermis، الكركم: Curcuma longa، الكينوا: Chenopodium quinoa ومستخلصات مختلفة من البروبوليس، بما في ذلك نانو بروبوليس. الإطار المنهجي: قسمت الدراسة استراتيجياً إلى مرحلتين تجريبيتين رئيسيتين. ركز الجزء الأول على التحليل الدقيق للمواد الأولية، متضمناً: فحص شامل للتكوين الكيميائي لمواد النباتات وتجارب توصيف المواد النانوية وتحديد المركبات الكيميائية المتقدمة باستخدام كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS)و تحليلات كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء (HPLC) للبروبوليس ومستخلصات النباتات. بينما ركز الجزء الثاني على التجارب البيولوجية، خاصة: تطوير بروتوكولات تجريبية لتقييم تأثيرات المواد على نماذج الفئران المصابة بالسكري وتقييم خصائص المواد المستخلصة المضادة للميكروبات وإجراء تقييمات السمية الخلوية ضد الخلايا السرطانية. نتائج التحليل الكيميائي الأساسية لاجزاء النباتات: أظهرت نتائج التحليل الغذائي خصائص مميزة: الكينوا: أعلى محتوى بروتين (15,08%) والكركم: أعلى محتوى رماد (12.06%)، مما يدل على تركيبة معدنية غنية والحناء: أعلى مستويات الكربوهيدرات ( 71,8%). توصيف نانو بروبوليس: متوسط حجم الجسيمات: 11.57 نانومتر ومعامل الانكسار: 1.59 وجهد زتا: -10.4 ميلي فولت ومؤشر التشتت: 0.246 و ذلك أظهر استقراراً واعداً للجسيمات النانوية واحتمال تزايد التوافر البيولوجي. تم تحديد المركبات النشطة بيولوجياً: 1. أوراق الحناء: المركب السائد: حمض ألفا-لينولينيك (15,07%) الفوائد المحتملة: مضاد للالتهابات، حماية القلب، آثار محتملة ضد السكري 2.بذور الكينوا: المركب الرئيسي: حمض اللينوليك (28,08%) الفوائد الصحية المحتملة: تقليل الالتهابات، دعم القلب والأوعية الدموية 3. الكركم: تركيبة فريدة من الهيدروكربونات السيسكويتربينية المركبات البارزة: ألفا-توميرون (18.01%)، مما يظهر خصائص مضادة للالتهابات وأثار محتملة مضادة للسرطان. وكانت نتائج التجربة البيولوجية: معاملات السكري نانو بروبوليس، الكركم، وبروبوليس المغربي كانوا الأكثر فاعلية في خفض مستويات الجلوكوز في الدم وأظهرت الكينوا انخفاضاً تدريجياً وثابتاً في مستويات الجلوكوز. بالنسبة للدهون: أظهرت علاجات الكركم والكينوا احتمال تقليل الكوليسترول والدهون الثلاثية والحفاظ على مستويات الكوليسترول الجيد (HDL) بالنسبة وظائف الأعضاء: أظهر الكركم وبروبوليس المغربي احتمال تحسين وظائف الكلى ولوحظت تأثيرات طفيفة على وظائف الكبد. النشاط المضاد للميكروبات للبروبوليس والمستخلصات النباتية ضد أربعة بكتيريا ممرضة. أظهر البروبوليس النانوي فعالية فائقة بمناطق تثبيط تراوحت من 12-80 مم عبر جميع مسببات الأمراض المختبرة. أظهرت مستخلصات البروبوليس المغربية والتركيبات الإيثيلية نشاطاً معززاً مقارنة بالبروبليس المصري و مستخلصه المائي. أظهر مستخلص الكركم نشاطاً قوياً مضاداً للبكتيريا موجبة الجرام، بينما أظهر الكينوا والحناء تأثيرات متوسطة إلى ضئيلة. تضمنت آلية العمل التأثيرات المتكاملة للمركبات الفينولية، وتعطيل الأغشية، وتحسين التوافر الحيوي من خلال التركيب النانوي.تاثيرات السمية الخلوية: النانو بروبوليس: مع خلايا PANC-1 IC50 26,4 ميكروغرام/مل بينما كانت خلايا CC50:MRC-5 61,7ميكروغرام/مل وأظهر انتقائية في السمية تجاه الخلايا السرطانية. اما البروبوليس المصري: فكانت خلايا PANC-1 IC50 117 ميكروغرام/مل وخلايا MRC-5 CC50 232 ميكروغرام/مل. تداعيات كبيرة: توفر هذه الدراسة رؤى محتملة غير مسبوقة حول التطبيقات العلاجية المحتملة لتكنولوجيا النانو والنباتات الطبية، خاصة في إدارة السكري والتدخلات المحتملة ضد السرطان. تسلط الدراسة الضوء على التفاعلات المعقدة بين التركيبات النانوية والمركبات المشتقة من النباتات والأنظمة البيولوجية. القيود والاتجاهات المستقبلية: بينما أظهرت النتائج واعدة، يؤكد الباحثون على الحاجة إلى مزيد من التحقيقات لـ:تأكيد التأثيرات طويلة الأمد وفهم آليات العمل الدقيقة واستكشاف التطبيقات الانتقالية المحتملة في صحة الإنسان تقدم هذه الدراسة متعددة التخصصات منظورًا جديدًا حول استراتيجيات العلاج القائمة على المركبات الطبيعية.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.