ARTICLE RETRACTÉ : Biosynthèse du Zn

Jul 25, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 9442 (2022) Citer cet article

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Cet article a été retiré le 06 juin 2023

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Des nanoparticules (NP) de CuFe2O4 dopées au Zn ont été synthétisées de manière écologique à l'aide d'extraits de plantes. Ces nanoparticules ont été caractérisées par diffraction des rayons X, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, microscope électronique à balayage (SEM), spectroscopie des rayons X à dispersion d'énergie et analyse gravimétrique thermique (TGA). L'image SEM a montré des NP sphériques avec une plage de taille inférieure à 30 nm. Dans le diagramme EDS, les éléments zinc, cuivre, fer et oxygène sont indiqués. La cytotoxicité et les propriétés anticancéreuses des NP CuFe2O4 dopées au Zn ont été évaluées sur des cellules macrophages normales et des cellules cancéreuses pulmonaires A549. Les effets cytotoxiques des NP CuFe2O4 et CuFe2O4 dopés au Zn sur les lignées cellulaires cancéreuses A549 ont été analysés. Les NP CuFe2O4 et CuFe2O4 dopés au Zn ont démontré des valeurs IC50 de 95,8 et 278,4 µg/mL sur la cellule cancéreuse A549, respectivement. De plus, les NP CuFe2O4 et CuFe2O4 dopés au Zn avaient des valeurs IC80 de 8,31 et 16,1 µg/mL sur la cellule cancéreuse A549, respectivement. Notamment, le dopage de Zn sur les NP CuFe2O4 a montré de meilleurs effets cytotoxiques sur les cellules cancéreuses A549 par rapport aux NP CuFe2O4 seuls. De plus, les nanocristaux de spinelle de CuFe2O4 dopé au Zn (~ 13 nm) avaient une toxicité minimale (CC50 = 136,6 µg/mL) sur les macrophages J774 Cell Line.

La nanotechnologie est une partie de la science et de la technologie dans laquelle les petites dimensions de l'ordre de l'échelle nanométrique jouent un rôle crucial dans cette science1,2,3. La nanotechnologie implique la production et l'utilisation de particules à l'échelle de la taille des molécules et des structures intracellulaires4,5. L'échelle nanométrique est généralement considérée comme traitant des particules dans la gamme de taille < 100 nm (au moins dans une dimension), appelées nanoparticules6,7,8. Les nanostructures ont été utilisées dans tous les différents domaines de la science et de la technologie tels que la nanomédecine9, la délivrance de gènes/médicaments10, l'énergie11,12, l'agriculture13,14,15,16 et même l'espace17. Ainsi, les tendances croissantes actuelles montrent que les nanotechnologies jouent un rôle important dans les révolutions scientifiques. Développements récents en science18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28 et en technologie29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39 même en ingénierie40, 41,42, l'épidémiologie43,44,45,46,47,48,49, les mathématiques50,51,52,53,54 et la géométrie55,56,57,58 ont un impact significatif sur la santé humaine59,60,61 et la vie62,63, 64,65,66,67,68. Des nanoparticules (NP) de différentes formes69,70,71,72,73 et tailles ont été largement fabriquées via un grand nombre de techniques de synthèse physicochimiques et biosourcées74, y compris l'irradiation électronique, la réduction chimique75,76, le sol gel77, la synthèse assistée par micro-ondes78 , et les techniques de synthèse médiée par les plantes79,80,81,82. Cependant, il existe encore plusieurs problèmes difficiles concernant leur stabilité, leur agrégation/sédimentation, leur distribution par taille et le contrôle de la morphologie83,84,85.

La synthèse de NPs aux propriétés physico-chimiques uniques et multifonctionnelles font partie des sujets d'intérêt pour les chercheurs86,87,88. Les NP multimétalliques ont récemment retenu l'attention dans les domaines médicaux et biomédicaux89. Ces NP ont illustré une stabilité, une multifonctionnalité et une applicabilité appropriées pour divers appareils cliniques et biomédicaux90. Parmi eux, les NP de ferrite de cuivre magnétique (CuFe2O4) en tant que matériaux céramiques spinelles91 ont démontré des effets antioxydants appropriés et une bonne biodégradabilité. Les ferrites spinelles ont la formule générale "MFe2O4" où "M" représente un cation divalent (Zn, Cu, Mn, Co, Mg, Ni, etc.)92. De plus, ces NP peuvent être utilisées pour le marquage cellulaire, l'hyperthermie et les applications anticancéreuses. Les NP de ferrite de cuivre ont causé la nécrose des cellules cancéreuses HepG2 du foie (in vitro) en augmentant le stress oxydatif et l'activité de la caspase-31. De plus, ces particules magnétiques multimétalliques ont de faibles coûts de production, et peuvent être recyclées dans le traitement de l'eau90,93.

Les ferrites magnétiques de zinc (ZnFe2O4) sont des catalyseurs recyclables et biocompatibles à forte activité anti-inflammatoire94. Les NP de ferrite de zinc ont démontré une bonne biocompatibilité et une bonne hémocompatibilité avec les fibroblastes dermiques humains (HDF) et les globules rouges (RBC), respectivement. D'autre part, ils ont une toxicité élevée contre les bactéries Gram-positives et Gram-négatives en augmentant le stress réactif en oxygène (ROS)95. Les ferrites multimétaux tels que la ferrite de nickel-zinc et la ferrite de cuivre-chrome ont montré une applicabilité clinique et biomédicale prometteuse en raison de leurs caractéristiques physico-chimiques uniques. Les propriétés antibactériennes des NP de ferrite de cuivre et de chrome sont supérieures à celles des NP de ferrite de cuivre. Avec l'ajout de chrome métallique, le rapport surface/volume des NP de ferrite de cuivre et de chrome a été augmenté, et ces NP avaient une activité plus dommageable contre les membranes bactériennes96. Des études in vitro ont démontré que les NP de ferrite de nickel et de zinc avaient une cytotoxicité dépendante du temps et de la concentration contre les cellules cancéreuses HT29 du côlon, MCF7 du sein et HepG2 du foie. Ils pourraient augmenter l'apoptose des cellules cancéreuses par des dommages mitochondriaux et chromosomiques. La mort cellulaire maximale dans les cellules cancéreuses du foie était à une concentration de 100 µg/mL, et elle a également été observée dans les cellules cancéreuses du côlon et du sein à une concentration de 1000 µg/mL97.

Ici, pour la première fois, des NP de ferrite de cuivre dopé au Zn (CuFe2O4 dopé au Zn) ont été synthétisées de manière écologique à l'aide d'extraits de plantes. L'extrait de capucine a été utilisé comme précurseur principal pour la synthèse de nanostructures à faible toxicité et à haute stabilité. Les propriétés physicochimiques des nanostructures synthétisées en appliquant l'extrait de Nasturtium officinale ont été évaluées par diffraction des rayons X sur poudre (XRD), microscopie électronique à balayage (SEM), spectroscopie des rayons X à dispersion d'énergie (EDX), spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), et analyse gravimétrique thermique (ATG). Des études in vitro de nanostructures de ferrite de cuivre dopées au Zn contre des cellules d'adénocarcinome pulmonaire humain A549 ont été réalisées sur la base de la méthode au bromure de 3-(4, 5-diméthylthiazol-2-yl)-2, 5-diphényltétrazolium (MTT).

Le colorant tétrazolium (MTT) et le diméthylsulfoxyde (DMSO) ont été obtenus auprès de Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA). Une solution saline tamponnée au phosphate (PBS), le milieu Eagle modifié de Dulbecco (DMEM) et une solution de pénicilline-streptomycine à 1% ont été achetés auprès d'INOCLON (Téhéran, Iran). Le sérum bovin fœtal (FBS) a été acheté chez Biochrome (Berlin, Allemagne). Les sels de nitrate ferrique (Fe (NO3)3. 9H2O, ≥ 98 %), de nitrate de zinc (Zn(NO3)2·6H2O, 98 %) et de chlorure de cuivre (II) (CuCl2·2H2O, ≥ 99,0 %) ont été achetés chez Société Sigma-Aldrich. Toutes les étapes ont été réalisées dans des conditions stériles. De l'eau déminéralisée a été utilisée dans toutes les étapes. Des cellules cancéreuses d'adénocarcinome pulmonaire humain A549 et une lignée cellulaire de macrophages murins (J774-A1) ont été obtenues auprès de la banque cellulaire de l'Institut Pasteur d'Iran (Iran). Les cellules ont été cultivées dans un milieu DMEM additionné de 10 % de FBS, d'un mélange d'antibiotiques à 1 % (pénicilline/streptomycine) et maintenues dans une atmosphère humidifiée dans des conditions standard (37 °C, 5 % de CO2).

Les jeunes feuilles de la plante Capucine ont été lavées avec de l'eau déminéralisée. L'humidité de surface des feuilles a été éliminée à 27 °C et transformée en une poudre molle. 1 g de poudre de plante a été mélangé à 10 mL d'eau déminéralisée et agité à température ambiante pendant 24 h. L'extrait de plante a été filtré sur du papier filtre Whatman (taille n° 40) et centrifugé. Des sels de Fe(NO3)3·9H2O (1,7 g), de Zn(NO3)2·6H2O (0,8 g) et de CuCl2·2H2O (0,8 g) ont été ajoutés à 21 ml d'extrait de plante et dissous à température ambiante sous agitation vigoureuse, respectivement. Après dissolution complète des sels, le pH du mélange est augmenté de 4 à 7 par addition de NaOH 1 M dans les mêmes conditions. Après cela, 15 ml d'eau désionisée ont été ajoutés goutte à goutte au mélange et stérilisés en continu pendant 2 h à température ambiante. Le mélange résultant a été transféré dans un autoclave et placé dans une étuve à 170°C pendant 13 h. Les NPs synthétisés ont été lavés plusieurs fois avec de l'eau déminéralisée. Enfin, la poudre obtenue a été séchée à 80°C pendant 10h et calcinée à 400°C pendant 10h.

Pour l'analyse de cytotoxicité des NP sur la lignée cellulaire de macrophages J774, nous avons déterminé le CC50 (concentration de cytotoxicité pour 50 % des cellules) pour différentes concentrations (1, 5, 10, 50, 100, 500 et 1 000 µg/mL) de Zn- NP dopées CuFe2O4, ZnO98, CuO99 et CuFe2O4 sur les macrophages. Les cellules macrophages ont été étalées à 106 cellules/mL dans un Lab-Tek à 96 puits (Nunc, États-Unis) et laissées adhérer pendant 24 h à 37 °C et 5 % de CO2. Après élimination des cellules non adhérentes par lavage avec du milieu DMEM, les cellules ont été incubées dans des conditions similaires à celles mentionnées précédemment. Par la suite, 190 µL de milieu DMEM complet ont été ajoutés dans chaque puits, puis 10 µL de dilution de NPs ont été ajoutés (comme précédemment préparé dans le milieu). Les macrophages ont été conservés avec les NPs de 1 à 1000 µg/mL pendant 72 h. Le taux de cytotoxicité a été évalué à l'aide du test de viabilité cellulaire colorimétrique WST1 tel que défini précédemment dans le test de sensibilité des promastigotes. Toutes les expériences ont été réalisées en triple exemplaire similaire aux étapes précédentes100.

La cytotoxicité des NP CuFe2O4, ZnO, CuO et CuFe2O4 dopées au Zn (diverses concentrations : 1, 5, 10, 50, 100, 500 et 1000 µg/mL) contre les cellules cancéreuses du poumon A549 a été mesurée sur la base du test MTT pour 72 h. 104 cellules/cm2 ont été ensemencées dans des plaques à 96 puits. Après avoir fixé les cellules à la paroi de la plaque, différentes concentrations de NP ont été ajoutées et incubées à 37 ° C avec 5 % de CO2 pendant 72 h. Après cette procédure, les cellules ont été lavées avec une solution saline de tampon phosphate (PBS) et le milieu a été jeté. Dans ce qui suit, 5 mg/mL de colorant MTT dans du PBS ont été appliqués à chaque puits et la plaque a été incubée pendant 4 h. 100 µL de solution DMSO ont été ajoutés à chaque puits, puis stockés dans un endroit sombre à 25 °C pendant 15 min. Enfin, à l'aide d'un lecteur de microplaques, l'absorbance du formazan dissous a été mesurée à 570 nm (DYNEX MRX, USA). La proportion de cellules viables par rapport aux cellules non traitées a été déployée pour caractériser la viabilité relative des cellules A375. La concentration inhibitrice nécessaire pour une cytotoxicité de 50 % et 80 % (IC50 et IC80) a été évaluée en appliquant le test Probit et en traçant le niveau d'inhibition en fonction de la concentration.

L'analyse XRD a été réalisée à l'aide d'un diffractomètre X'PertPro (Panalytical Company, Hollande) avec une longueur d'onde de faisceau de rayons X de 1,5 Å et un matériau d'anode en Cu. Des mesures XRD ont été réalisées pour déterminer la phase cristalline et la nature des nanostructures biogéniques (gamme 2θ de 10° à 80°). Les données XRD d'extraits de plantes et de nanostructures sont représentées sur les figures 1a, b. La présence de pics forts dans la plage 2θ de 35,7°, 62,5° et 39° a confirmé les phases cristallines des NP de ferrite de cuivre (CuFe2O4)101 et de ferrite de cuivre dopé au zinc (CuFe2O4 dopé au Zn) dans les NP synthétisées, respectivement. Les plans de réflexion 111 (18,5°), 220 (30°), 311 (35,7°), 400 (43°), 422 (53,5°), 511 (57°), 440 (62,5°) et 533 (72,5° ) ont vérifié la phase de cristallites de spinelle102 de CuFe2O4 dopé au Zn comme décrit précédemment103,104.

Diagramme DRX de l'extrait végétal (a) et des NP CuFe2O4 dopés au Zn (b).

Dans le diagramme XRD, la réflexion (311) est le pic le plus intense. La constante de réseau a été calculée à l'aide de la distance d'espacement interplanaire et des paramètres respectifs (hkl) en utilisant la relation suivante105 :

La taille des cristallites a été estimée à partir du pic le plus intense des données XRD (311). La taille des cristallites a été calculée en fonction de la teneur en Zn x en utilisant la formule de Debye-Scherrer (D = 0,9λ/β cos θ). Dans cette formule "λ" est la longueur d'onde du rayonnement X, "β" est le demi-maximum pleine largeur et "2θ" est l'angle de diffraction. En conséquence, la taille des cristallites des NP s'est avérée être d'environ 20 nm.

L'analyse FTIR des NP CuFe2O4 dopées au Zn dans la plage de 300 à 4000 cm-1 avec une pastille de KBr a été réalisée par un appareil tenseur II (Bruker Company, Allemagne). L'analyse FTIR a identifié les groupes fonctionnels et les liaisons chimiques présents dans les NP synthétisées (Fig. 2). Les pics 476, 551 et 1049 cm-1 ont établi la liaison d'étirement de l'atome O dans la structure CuFe2O4106,107. Les larges pics de 551 et 1049 cm-1 ont été attribués à la structure spinelle octaédrique des NP CuFe2O4. Le faible transfert de pic de 476 cm−1 vers les deux régions 551 et 1049 cm−1 a confirmé le transfert de la liaison d'étirement O de l'emplacement tétraédrique à l'emplacement octaédrique108,109. Les pics de 3449 et 3346 cm−1 peuvent être attribués à la vibration d'étirement du groupe O–H des composés phénoliques de capucine (plante). Il a été révélé que les composés phénoliques des plantes jouaient un rôle réducteur pour la synthèse des NPs métalliques110.

Spectres FT-IR de NP CuFe2O4 dopés au Zn.

Les évaluations de la composition élémentaire et de la morphologie des NP CuFe2O4 dopés au Zn ont été réalisées à l'aide de FESEM-EDS. Des images de surface avec un grossissement de 50,00 Kx (Fig. 3a) et des composants (Fig. 3b) du CuFe2O4 dopé au Zn ont été obtenues à l'aide de Sigma VP, ZEISS Company équipé d'un détecteur EDS d'Oxford Instruments Company. L'image SEM avec fond clair a montré des NP sphériques avec une plage de taille inférieure à 30 nm. Dans le diagramme EDS, les éléments zinc, cuivre, fer et oxygène sont représentés. La présence d'éléments Cu, Zn, Fe et O dans les spectres EDS a confirmé la formation de ferrite spinelle CuFe2O4 dopée au Zn déposée. La composition élémentaire de tous les échantillons a été corrélée à la composition théorique stoechiométrique de CuFe2O4 dopé au Zn.

Analyse FESEM-EDS : (a) Image SEM (b) Diagramme EDS des NP CuFe2O4 dopés au Zn.

L'analyse thermique des NP CuFe2O4 non calcinés dopés au Zn a été réalisée pour étudier la formation de la phase de ferrite spinelle de la ferrite spinelle préparée, comme décrit précédemment111. Les changements dans le comportement physique des NP CuFe2O4 dopés au Zn ont été évalués à l'aide de la TGA en fonction de la température et du temps à l'aide du dispositif TG 209 F3Tarsus®, NETZSCH Germany Company (Fig. 4). Les évaluations TGA et DTA des NP ont été réalisées sous atmosphère de N2 à une vitesse de chauffage de 10 °C/min dans la plage de température de 25 à 800 °C. La perte de poids à environ 200 °C a été attribuée à la décomposition de l'hydroxyde métallique et à la cristallisation des NP CuFe2O4 dopés au Zn112.

Courbes TGA des NP CuFe2O4 dopés au Zn.

Les propriétés de cytotoxicité des NP CuFe2O4 dopées au Zn ont été évaluées sur des cellules macrophages normales et des cellules cancéreuses du poumon A549 pendant 72 h, respectivement. D'autre part, pour une meilleure évaluation des effets anticancéreux des composants dans les NP CuFe2O4 dopés au Zn, les tests susmentionnés ont été effectués sur les NP ZnO, CuO et CuFe2O4. Les résultats obtenus à partir de l'analyse de cytotoxicité des NP CuFe2O4, ZnO, CuO et CuFe2O4 dopés au Zn sur des macrophages murins, avec des valeurs CC50 de 136, 6, 762, 36, 98, 5 et 309, 3 µg / mL, sont présentés à la Fig. 5a, respectivement. Selon les valeurs CC50, les NP CuFe2O4, ZnO et CuFe2O4 dopés au Zn n'ont montré aucun effet cytotoxique significatif contre les cellules macrophages, mais les NP CuO ont illustré des effets cytotoxiques significatifs contre les cellules macrophages normales. Sur la base de nos résultats, les NP CuFe2O4, ZnO et CuFe2O4 dopés au Zn étaient plus sûrs pour les cellules de mammifères. Selon les résultats, les NP CuO ont provoqué un stress oxydatif et une toxicité génétique dans les cellules normales de mammifères113,114. Les effets cytotoxiques des NP CuFe2O4, ZnO, CuO et CuFe2O4 dopés au Zn exposés à 1 à 1 000 µg/mL sur des lignées cellulaires cancéreuses A549 sont illustrés à la Fig. 5b. Les NP CuFe2O4, ZnO, CuO et CuFe2O4 dopés au Zn ont démontré des valeurs IC50 de 95,8, 113,1, 120,2 et 278,4 µg/mL sur la cellule cancéreuse A549, respectivement. De plus, les NP CuFe2O4, ZnO, CuO et CuFe2O4 dopés au Zn avaient des valeurs IC80 de 8,31, 12,81, 8,7 et 16,1 µg/mL sur la cellule cancéreuse A549, respectivement. Selon les résultats, ces NP avaient des propriétés anticancéreuses contre les cellules cancéreuses du poumon. En raison de la forte toxicité des NP CuO contre les cellules macrophages normales, ces NP ne sont pas des agents thérapeutiques appropriés. D'autre part, d'autres évaluations ont démontré que les NP de ZnO avaient une toxicité significative contre les cellules cancéreuses A549 à 31,2 μg/mL. Par conséquent, la toxicité des NP ZnO dépend de la concentration, du temps et de la taille des NP115. Les NP ZnO ont été synthétisées à l'aide de Mangifera indica et ont illustré de bonnes propriétés anticancéreuses contre les cellules cancéreuses A549116. De plus, les NP CuO ont été fabriquées de manière écologique à l'aide de Ficus religiosa, montrant des propriétés anticancéreuses souhaitables contre les cellules cancéreuses A549 avec une apoptose accrue117.

Analyse de cytotoxicité : (a) la cytotoxicité des NP contre les macrophages murins (cellules J774) et (b) la cytotoxicité des NP sur les cellules cancéreuses du poumon A549.

Dans cette étude, des NP CuFe2O4 dopés au Zn ont été synthétisés à l'aide d'extrait de plante médicinale N. officinale. Les propriétés physicochimiques des NP ont été déterminées par analyse XRD, ETIR, SEM, EDX et TGA. La biocompatibilité et les propriétés anticancéreuses des NP et de leurs composants (NP ZnO, CuO et CuFe2O4) ont été évaluées contre les macrophages J774 Cell Line et les cellules cancéreuses du poumon A549, respectivement, pendant 72 h. L'évaluation XRD et FTIR des NP CuFe2O4 dopés au Zn a confirmé deux phases cristallines de CuFe2O4 et CuFe2O4 dopé au Zn. Les éléments (carbone, zinc, cuivre, fer et oxygène) des NP sphériques synthétisés ont été approuvés par des analyses EDS. Selon les données IC50, les NP CuFe2O4 dopés au Zn avaient les propriétés anticancéreuses les plus élevées. Selon les résultats obtenus à partir de tests anticancéreux, les NP ZnO et CuO ont présenté une mortalité accrue des cellules A549. Cependant, les NP CuO présentaient une toxicité élevée sur les cellules normales des macrophages. Au cours des dernières décennies, l'application de NPs biogéniques avec les composés phénoliques de plantes médicinales peut être considérée comme une alternative intéressante pour le traitement des cancers. N. officinale (famille : brassicaceae) est une plante aquatique qui contient des quantités importantes de fer, de calcium, d'acide folique, de glucosinolates et de vitamines C et A. Cette plante médicinale possède des propriétés anticancéreuses et antioxydantes importantes en raison de ses composés phénoliques118. Il a été démontré que l'extrait méthanolique de cette plante augmente la mortalité des cellules cancéreuses A549 en activant des agents apoptotiques118. D'autre part, les NP multimétalliques ont été ciblées par les chercheurs en raison de la synergie des éléments métalliques et de la multifonctionnalité119,120. De plus, en augmentant les composés phénoliques de l'extrait de capucine, l'activité antioxydante a été améliorée avec la plus faible IC50121.

Des nanopoudres de CuFe2O4 dopées au Zn ont été synthétisées avec succès en une seule étape à l'aide d'extrait de plante Capucine. Les NP ont été caractérisées par XRD, FTIR, EDS, TGA et SEM. La biocompatibilité et la cytotoxicité des NP CuFe2O4 dopés au Zn ont été évaluées sur des lignées cellulaires de macrophages. De plus, les propriétés anticancéreuses des NP CuFe2O4 dopés au Zn contre les cellules cancéreuses du poumon A549 ont été évaluées. En conséquence, le dopage Zn sur les NP CuFe2O4 a montré de meilleurs effets cytotoxiques sur les cellules cancéreuses A549 par rapport aux NP CuFe2O4 seuls. De plus, les cristallites de spinelle de CuFe2O4 dopé au Zn (~ 13 nm) avaient une toxicité minimale (CC50 = 136,6 µg/mL) sur les macrophages J774 Cell Line.

Les CuFe2O4 dopés au Zn sont multimétalliques avec une applicabilité et une biocompatibilité appropriées, qui devraient être étudiées plus avant, en particulier pour le traitement et le diagnostic des cancers et des maladies infectieuses. De plus, ces nanomatériaux aux propriétés optiques et magnétiques uniques peuvent être considérés comme des candidats attractifs pour des applications catalytiques.

Les ensembles de données utilisés et analysés au cours de l'étude actuelle sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Cet article a été retiré. Veuillez consulter l'avis de rétractation pour plus de détails : https://doi.org/10.1038/s41598-023-36215-z

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Ce travail a été soutenu par l'institut Nimad.

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Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit final.

Correspondance à Mehrdad Khatami ou Samira Jamali.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Cet article a été retiré. Veuillez consulter l'avis de rétractation pour plus de détails : https://doi.org/10.1038/s41598-023-36215-z"

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Reçu : 16 février 2022

Accepté : 26 mai 2022

Publié: 08 juin 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-13692-2

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