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Etudes et propriétés du cuivre calciné en Ayurveda

Étude sur les propriétés physiques de Tamra Bhasma ayurvédique (particules nanocristallines de cuivre calciné) à l’aide d’outils scientifiques modernes

Résumé

Tamra Bhasma est dérivé du cuivre métallique qui est recommandé pour différents maux du foie et de la rate, l’hydropisie, les douleurs abdominales, les maladies cardiaques, la colite, les tumeurs, l’anémie, la perte d’appétit, la tuberculose et les problèmes oculaires.

Objectifs

La connaissance de la taille des cristallites et des ingrédients actifs dans les matériaux Bhasma est limitée, ce qui limite son utilisation en tant que nano-médecine à l’ère moderne. En outre, le prix Nobel de médecine 2015 a motivé de nombreux chercheurs vers les médicaments traditionnels. Par conséquent, les différentes propriétés chimiques et physiques de Tamra Bhasma préparé ont été étudiées à l’aide d’outils expérimentaux modernes (spectromètre DRX, VSM, SEM, FTIR et PL) et les tests préliminaires de nanoparticules de Tamra Bhasma ont été examinés sur des bactéries.
matériaux et méthodes

Le Bhasma est préparé avec des métaux et des minéraux, selon trois procédures, par exemple: Shodhana, Bhavana et Marana. Dans le présent travail, pour la préparation de Tamra Bhasma, un fil de cuivre pulvérisé a été utilisé et préparé selon le principe de Puta (incinération) dans un four à électrique à moufle (FEM).

Résultats

L’analyse par diffraction des rayons X et les résultats de la microscopie électronique à balayage ont révélé que la taille des cristallites de la poudre de Bhasma était inférieure à 100 nm et celle des nano-cristallites de taille agglomérées, au micromètre. La mesure par magnétomètre confirme sa valeur médicinale. Les propriétés de photoluminescence (PL) d’une poudre de Bhasma nanocristalline ont été étudiées dans la région UV-NIR et montrent une luminescence dans la région visible. L’étude antimicrobienne de Tamra Bhasma montre son efficacité sur les bactéries et pourrait être utile pour contrôler la maladie infectieuse bactérienne.

Conclusion

Les données scientifiques obtenues à l’aide d’outils et de preuves scientifiques modernes pourraient aider à utiliser l’ancienne sagesse indienne de l’Ayurveda pour le développement de nouveaux médicaments en tant que nano-médecine moderne et dans d’autres applications technologiques possibles.

  1. IntroductionComme mentionné dans la tradition védique de l’Inde, tout le système de santé préventive et curative s’appelle «Ayurveda», c’est-à-dire la science de la vie. Il s’agit du système de guérison traditionnel et naturel. Il est considéré comme le plus ancien système médicinal scientifique du sous-continent indien depuis les temps anciens. Il utilise des herbes, des métaux, des minéraux et des formulations à des fins thérapeutiques [1], [2], [3]. C’est une science de la vie ou une façon de vivre avec le rythme de la nature, c’est-à-dire la connexion de la connectivité physique, mentale et spirituelle du corps humain. Selon ce système, les «Bhasmas» sont des médicaments à base de métal ou d’oxydes métalliques [4], [5]. Le métal / oxyde de métal dans le domaine de la médecine a obtenu le statut pendant la période «Samhita» dans son sens. Une procédure complexe et élaborée pour la préparation du bhasma a été décrite par Nagarjun vers 800 de notre ère à Rasashastra. Selon la métallurgie ayurvédique, le bhasma est un produit du procédé herbo-métallique et contient des ingrédients à la fois métalliques et à base de plantes. Il s’agit essentiellement d’une forme calcinée de métaux / minéraux traités aux herbes. Ce processus est strictement suivi jusqu’à la date [2], [3]. On pense que les Bhasmas sont une partie ancienne de l’Inde en tant que nanomédecine et sont plus efficaces que tout autre système de guérison. En effet, leurs particules nanométriques (10−9 m) insolubles peuvent absorber et entrer dans la circulation sanguine et sont plus biocompatibles par rapport à toute entité produite chimiquement en raison de son rapport taille / volume. La taille des nanoparticules est comprise entre 1 et 100 nm au moins dans une dimension [6]. Les Bhasmas, par rapport à leurs homologues à base de plantes médicinales, sont stables sur une longue période, nécessitent une dose plus faible, sont faciles à stocker et offrent une disponibilité durable. Il existe actuellement un besoin urgent pour les praticiens des systèmes modernes et traditionnels de standardiser la procédure de synthèse, une analyse scientifique rigoureuse de la qualité et la sécurité de ces bhasmas à base de métal. Tamra Bhasma est l’un des médicaments ayurvédiques à base d’oxydes métalliques largement utilisés. Tamra Bhasma est dérivé du cuivre métallique et est recommandé pour différents maux du foie et de la rate, l’hydropisie, les douleurs abdominales, les maladies cardiaques, la colite, les tumeurs, l’anémie, la perte d’appétit, la tuberculose et les problèmes oculaires. Les textes médicaux égyptiens anciens mentionnent l’utilisation du cuivre dans le but de stériliser une blessure à la poitrine et des preuves de la première utilisation du cuivre peuvent être trouvées dans ces papyrus. Greek a également appliqué la poudre sèche d’oxyde de cuivre et de sulfate de cuivre sur les plaies. Des voies inorganiques de synthèse du cuivre se sont avérées efficaces dans le traitement de l’eczéma, de l’impétigo, des infections tuberculeuses, etc. [7], [8]. Le cuivre est présent dans tous les tissus des animaux et favorise la synthèse de l’hémoglobine, reliant le métabolisme des tissus et la croissance des os [9].

    Dans ce travail, notre objectif est d’explorer les propriétés physiques de Tamra Bhasma à l’aide de techniques scientifiques modernes et de rassembler des preuves scientifiques permettant de corroborer l’authenticité de ce bhasma en tant que nanomédecine moderne, l’ancienne sagesse indienne. Par conséquent, le présent article peut aider à concevoir un médicament à partir de nanocristallin Tamra Bhasma à l’avenir.

    2. Matériels et méthodes

    2.1. Procédé pharmaceutique de fabrication de Bhasma

    Selon Rasatarangin, édité par Pandit Kasinath Shastri (publication Motilal Banarshidas, Delhi).

    दलानि निम्बूद्रवम पिष्टेश्र्वर गन्धलेपात्।

    प्रटितानि ॥२५॥

    Vishudhshulbsy Dalani Nimbudrawam Pisheshwar Gandhlepat

    Vishashay Dharme Pratitani Nunan Wartrayenoh Mritim Prayanti॥25॥

    Le Bhasma est préparé avec des métaux et des minéraux selon trois procédures, par exemple Shodhana, Bhavana et Marana [10], [11]. Dans le présent travail, pour la préparation de Tamra Bhasma, un fil de cuivre pulvérisé a été utilisé et préparé selon le principe de Puta (incinération) dans un four à moufle électrique (FEM). Samaguna Kajjali égal à la quantité de Tamra pure a été mélangé à une trituration humide avec du jus de citron (Nimbu Swarasa Bhavana) jusqu’à ce qu’une consistance pâteuse soit apparue et ait été enduit de Tamra patra. Après séchage à l’ombre, il a été placé dans une Sharava (soucoupe en terre), qui était recouverte par une autre Sharava et la jonction a été scellée par plusieurs plis de multani mitti avec des vêtements maculés. Il a été soumis pour Puta à la FEM. Le lendemain, après avoir refroidi automatiquement Sharava, Samputa a été séparé et le matériau a été collecté et trituré pour un autre Puta. Le même processus a été répété et un total de cinq Puta ont été donnés pour achever la préparation de Bhasma. Le modèle de température suivant a été suivi: 1er Puta – 700 ° C pendant 60 min, 2ème Puta – 600 ° C pendant 45 min, 3ème Puta – 500 ° C pendant 30 min, 4ème et 5ème Puta – 500 ° C pendant 25 min. Le diagramme 1 est présenté ci-dessous et les matériaux utilisés sont mentionnés dans le tableau 1.

Flow chart 1

Organigramme 1. Préparation de Tamra Bhasma.

Tableau 1. Matériaux utilisés pour la préparation du bhasma.

Objectifs des matériaux

Til Taila et Takra (lait au beurre)                               Samanya Shodhana (Purification)
Gomutra et Kanji                                                            Vishesha Shodhana (potentialisation)
Gandhak (Soufre)                                                           Marana (Calcination)
Nimbhu Swarasa (jus de citron)                                Bhavana (Levigation)

  1. Résultats3.1. Mesure cristalline et micro-structurelle

    L’analyse de la phase cristallographique du matériau Tamra Bhasma préparé a été réalisée à l’aide d’un diffractomètre de rayons X Rigaku TTRX-III, Japon, avec source de rayonnement Cu-Kα (λ = 1,5418 Å). Elle est représentée à la Fig.1. La taille moyenne des cristallites établie à ~ 88 nm a été calculée à l’aide de la formule de Scherrer (d = Kλ / β cos θ, où K est une constante de valeur 0,9; β est la largeur minimale complète (FWHM), θ est celle de Bragg. et λ est la longueur d’onde du rayonnement Cu-Kα.

Fig. 1

Fig. 1. Modèle de DRX de Tamra Bhasma.

Les pics de mesure dans le spectre DRX peuvent être indexés sur différents oxydes et sels de Cu avec différents états d’oxydation, présentés dans le tableau 2 et illustrant la recherche dans la base de données ICDD. Les formules chimiques sont également énumérées dans le tableau 2. Des résultats similaires ont été rapportés par d’autres groupes de recherche [12].

Table 2. The ICDD data base card numbers with chemical formula and corresponding compounds are present in Tamara Bhasma (XRD peak position analysis).

No. 2θ (deg) Chemical formula ICDD card number
1 26.65 (7) Fe2 O3, Zn S 01-074-6271,01-074-5014
2 28.39 (3) Cu4 O3, Zn S 01-083-1665,01-074-5014
3 29.427 (6) Na2 S O3, Zn S 01-075-2067,01-074-5014
4 31.84 (5) Cu4 O3, Zn S, K O2 01-083-1665,01-074-5014,01-077-0137
5 32.84 (4) Cu O, Fe2 O3, Na2 SO3, Zn S 03-065-2309,01-074-6271,01-075-2067,01-074-5014
6 35.64 (5) Cu4 O3, Cu O, Fe2 O3, Zn S 01-083-1665,03-065-2309,01-074-6271,01-074-5014
7 46.69 (4) Cu O 03-065-2309
8 46.98 (2) Cu4 O3, Fe2 O3, Zn S 01-083-1665,01-074-6271,01-074-5014
9 47.209 (14) K O2 01-077-0137
10 47.43 (3) Zn S 01-074-5014
11 48.13 (7) Mg O, Zn S 01-075-9567,01-074-5014
12 48.74 (7) Cu4 O3, Fe2 O3, Zn S 01-083-1665,01-074-6271,01-074-5014
13 49.116 (12) Cu O, Na2 S O3 03-065-2309,01-075-2067
14 58.6 (3) Cu4 O3, Cu O, Fe2 O3, Na2 S, Zn S 01-083-1665,03-065-2309,01-074-6271,01-075-2067,01-074-5014
15 79.6 (3) Cu4 O3, Cu O, Fe2 O3, Na2 S O3 01-083-1665,03-065-2309,01-074-62

La taille des grains et l’observation morphologique des matériaux de bhasma préparés, illustrés à la figure 2, ont été réalisées à l’aide de la technique SEM en utilisant des recherches Evo 18 et des équipements à source d’électrons de tungstène Zeiss. Le Bhasma a été revêtu d’un alliage d’or et de palladium électriquement conducteur électriquement conducteur et ultra-mince, déposé sur l’échantillon par pulvérisation cathodique avec le dispositif de pulvérisation par pulvérisation Hummer V. Les micrographies ont été obtenues avec un faisceau d’électrons de 10,00 kv appliqué et la distance entre l’échantillon et la source d’électrons était d’un grossissement de 4,5 mm de 50 kx. Les micrographies MEB révèlent que la taille des particules est en micromètre (~ 30 µm) d’agglomération de nano-cristallites.

Fig. 2

Fig. 2. Micrographie MEB de nanoparticules de Tamra Bhasma.

3.2. Mesure FTIR

La mesure FTIR de l’échantillon de Tamra Bhasma a été préparée par la méthode du palais KBr. Dans cette méthode, l’échantillon obtenu était correctement broyé et mélangé avec du bromure de potassium (KBr) à un rapport de masse d’environ 1:20 à l’aide d’un mortier et d’un pilon. Le mélange a ensuite été pressé pour former de minces pellets avec du palatalizer et appliqué jusqu’à une pression de 6,5 tonnes. Les spectres ont été observés avec le modèle Perkin-Elmer (Frontier, Thermo fisher) à la température ambiante. Les bandes d’absorption FTIR des solides cristallins sont généralement attribuées aux vibrations des ions dans le réseau cristallin. Les empreintes digitales FTIR sont illustrées à la Fig.3. Dans le cas de Tamra Bhasma, la liaison simple carbone et chlore (C-Cl) avec vibration d’étirement était comprise entre 80 et 700 cm-1. Les vibrations de la liaison d’étirement carbone-oxygène (C-O-C) ont été trouvées à 1200 cm-1 et un certain nombre de groupes inorganiques tels que sulfate, phosphate et carbonate ont également été observés à un nombre de vagues inférieur à 1200 cm-1. Le nombre de vagues et les détails du groupe fonctionnel sont présentés dans le tableau 3.

Fig. 3. Spectre FTIR de Tamra Bhasma.

Fig. 3

Table 3. FTIR absorption wave number and corresponding functional groups.

Wavenumber (cm−1) 517 590 675 749 854 1120 1190 1233 1375 1465 1652 1702 1741
Functional Group Alkanes CCl CH CH Stretching CH CO Ether CO Ester COC CH CC CO CC CO

3.3. Mesure magnétique

Les paramètres magnétiques ont été mesurés à l’aide du magnétomètre à échantillon vibrant (7410, LakeShore, USA) à la température ambiante. La boucle d’hystérésis M-H est représentée sur la figure 4. On a constaté que l’aimantation de ce matériau était de 18 ému / g pour Tamra Bhasma. Ainsi, les nanomatériaux Tamra Bhasma présentent également des propriétés magnétiques.

Fig. 4

Fig. 4. Boucle d’hystérésis MH de Tamra Bhasma.

3.4. Mesure de luminescence

La couleur dans la méthodologie ayurvédique indique la formation de composés spécifiques. Les spectres de photoluminescence (PL) de Tamra Bhasma à la température ambiante ont été mesurés en utilisant le spectromètre à fluorescence (LS-55, PerkinElmer, U.K.). Les spectres PL pris dans la plage de longueurs d’onde de 200 à 900 nm et excités par un photon de longueur d’onde de 200 nm et de 225 nm sont représentés sur les figures 5.1 et 5.2 respectivement. Un spectre de luminescence caractéristique est présenté avec 18 pics avec des intensités différentes dans les régions UV, visible-NIR, comme illustré à la Fig. 5.1 par excitation d’une source laser à 200 nm et 10 pics avec une source d’excitation à 225 nm.

Fig. 5

Fig. 5. (1) PL à 200 nm. Excitation. (2) PL à 225 nm Source d’excitation.

3.5 Test antimicrobien

Des essais préliminaires des nanoparticules de Tamra Bhasma ont été menés sur des bactéries à Gram négatif (P. aeruginosa, K. pneumoniae) et à Gram positif (S. aureus). Les résultats sont illustrés à la Fig.6. La détermination de la propriété antimicrobienne de Tamra Bhasma a été observée par la méthode de diffusion sur disque de Kirby – Bauer. Dans cette méthode, une suspension standard de bactéries à tester a été ensemencée à la surface de plaques de Mueller-Hinton Agar (MHA). On a utilisé 40 µL de solution acétonique Tamra Bhasma ayant une concentration de 25 mg / ml. Les zones d’inhibition sont indiquées dans le tableau 4.

Fig. 6

Fig. 6. Test antimicrobien de Tamra bhasma sur P. aeruginosa, S aureus et K. pneumoniae (A, B, C,).

Table 4. Zone of inhibition of Tamra Bhasma against bacteria.

S.N. Name of bacteria Zone of inhibition
1. P. aeruginosa 30 mm
2. K. pneumoniae 22 mm
3. S. aureus 15 mm
  1. DiscussionSur la base des résultats de diffraction des rayons X (DRX) présentés sur la figure 1, le Tamra Bhasma ayurvédique préparé de nature nanocristalline avait une taille inférieure à 100 nm; Cependant, la micrographie au microscope électronique à balayage (MEB), illustrée à la figure 2, révèle la formation d’échantillons micrométriques due à l’agloromation de nanocristallites. Tamra Bhasma est également sous forme polycristalline. Dans une même particule, il peut exister plusieurs joints de grains cristallographiques. Cela peut être dû à un traitement thermique répété plusieurs fois (Puta) et à un mélange avec différentes plantes comme le citron, l’aloe vera, etc. La différence entre la taille des cristallites obtenue à partir de DRX et la taille des particules obtenue à partir de SEM a été observée par d’autres chercheurs. comparable à ces résultats [13], [14], [15]. La mesure des pics d’intensités différentes dans la DRX peut être indexée sur différents oxydes et sels de cuivre avec différents états d’oxydation, présentés dans le tableau 2 et illustrant les pics de recherche de la base de données ICDD. Les formules chimiques sont également énumérées dans le tableau 2. Ainsi, cette étude révèle que le bhasma préparé contient des matériaux nanocristallins de taille moyenne inférieure à 100 nm.

    Les résultats FTIR, présentés à la Fig. 3, corroborent les différents ingrédients présents dans les nanoparticules de Tamra Bhasma [16]. Les liaisons simples carbone et chlore (CCl) avec vibration d’étirement étaient comprises entre 80 et 700 cm – 1. Les vibrations de liaison d’étirement carbone-oxygène (COC) ont été trouvées à 1200 cm – 1 et un certain nombre de groupes inorganiques tels que sulfate, phosphate et carbonate ont également été observés à un nombre de vagues inférieur à 1200 cm – 1. Le nombre de vagues et les détails du groupe fonctionnel sont présentés dans le tableau 3. Ainsi, les données DRX présentées dans le tableau 2 corroborent les résultats du FTIR, présentés dans le tableau 3.

    La boucle de magnétisation (M – H), illustrée à la Fig. 4, suggère la nature super-paramagnétique des nanoparticules de Tamra Bhasma. En outre, l’aimantation sature à faible champ, ce qui est une signature des nanomatériaux magnétiques doux. Par conséquent, ces matériaux peuvent également être utilisés pour des applications magnétiques douces. Cette propriété super-paramagnétique favorise également toutes les valeurs médicinales de la médecine traditionnelle [17], [18]. Le plus souvent, le Cu est un matériau antiferromagnétique à la température ambiante. Mais les moments magnétiques élevés et la boucle d’hystérésis suggèrent la présence d’oxyde de phase magnétique et d’autres éléments présents lors de la préparation. De plus, les DRX montrent (tableau 2) la présence d’oxyde de fer (Fe2O3). Ceci justifie l’apparition d’une boucle d’hystérésis magnétique. Ce bhasma peut être utilisé pour traiter les maladies, où des bhasmas magnétiques sont nécessaires [19].

    La luminescence dans le présent matériau peut être due à la présence de différents produits chimiques, comme indiqué dans le tableau 2 de l’analyse DRX. Il nécessite une analyse théorique et le support d’autres résultats expérimentaux tels que la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS), la résonance de spin électronique (ESR), etc. Notre futur problème de recherche consiste donc à établir le spectre PL de « Tamra Bhasma ». Cette observation d’investigations magnétiques et de luminescence révèle que le «Tamra Bhasma» peut non seulement être utilisé comme un très bon médicament, en particulier pour le traitement des maladies, mais peut également être utilisé comme matériau magnétique pour d’autres applications technologiques. L’avantage est que, la production est naturelle et respectueuse de l’environnement.

L’étude antimicrobienne, illustrée à la figure 6, révèle que Tamra Bhasma est efficace à la fois sur les bactéries gram positives et les bactéries gram négatives. En conséquence, une zone d’inhibition de 30 mm chez P. aeruginosa, de 22 mm chez K. pneumoniae et de 15 mm chez S. aureus a été observée. De telles études bactériennes sur des nanoparticules de Tamra Bhasma ont également été rapportées par quelques groupes de recherche [8], [20], [21], [22], [23]. En général, le mécanisme antimicrobien s’explique par certaines raisons possibles, par ex. modifications de la membrane cellulaire bactérienne empêchant l’absorption d’un antimicrobien, production d’enzymes inactivant les antibiotiques, modification de la cible pour qu’elle n’interagisse plus avec l’agent antimicrobien, altération des ribosomes – méthylation par le plasmide de la fixation du bloc par le ribosome 30s du médicament au ribosome. Par conséquent, les mécanismes mentionnés peuvent être impliqués dans les propriétés antimicrobiennes des nanomatériaux Tamra Bhasma et de nouvelles études sont nécessaires à ce stade. La présente étude révèle que les nanomatériaux Tamra Bhasma peuvent être utilisés dans les maladies par infection bactérienne, tant pour Gram positif que pour Gram négatif. Le bhasma ayurvédique montre que la taille nanométrique avec comportement optique et traitée comme une nanomédecine sont en accord avec les résultats rapportés par d’autres groupes de recherche [24], [25], [26], [27], [28], [29].

5. Conclusion

Sur la base du résultat de la DRX, il est possible de conclure que l’Ayurvedic Tamra Bhasma, de nature nanocristalline, a une taille inférieure à 100 nm; Cependant, la micrographie MEB révèle la formation d’échantillons micrométriques due à l’agloromation de nanocristallites. Les résultats FTIR révèlent que différents oxydes cristallins et sels de Cu sont présents dans ce bhasma ayurvédique. Les propriétés de luminescence de Tamra se trouvent dans une plage visible qui révèle la couleur. La mesure de la VSM révèle la nature super-paramagnétique du bhasma qui soutient sa valeur médicinale. L’étude antimicrobienne de Tamra Bhasma a montré l’efficacité des bactéries tant à Gram positif que négatif et pourrait être utile pour lutter contre les infections bactériennes. Les observations du comportement magnétique et de la luminescence dans les résultats de la région visible révèlent que le «Tamra Bhasma» peut non seulement être utilisé comme un très bon médicament, en particulier pour le traitement des maladies, mais peut également être utilisé comme matériau magnétique pour d’autres applications technologiques. L’avantage est que, la production est naturelle et respectueuse de l’environnement. Ces résultats peuvent aider à établir une relation entre la science et la technologie modernes, la médecine moderne et la médecine ancienne. Dans la présente étude, les données scientifiques et les preuves pourraient aider à utiliser l’ancienne sagesse indienne de l’Ayurveda pour le développement de nouveaux médicaments en tant que nano-médecine moderne.

Sources de financement

Aryabhatta Knowledge University Patna, Bihar, Inde et Département des sciences et technologies, Govt. du Bihar, en Inde.

Remerciements

Les auteurs remercient le Dr RK Kotnala, CSIR-NPL, Delhi, pour sa motivation dans ce travail et son entrée dans la technique VSM de mesure magnétique, le Dr Jitendra Kumar, département de biotechnologie de l’Université Patna pour l’aide à l’étude des antimicrobiens et le Dr Prabhat Kr Dwedi de Govt. Ayurvedic College, Patna pour une discussion fructueuse et un soutien.

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Peer review under responsibility of Transdisciplinary University, Bangalore.