الجافا سكريبت غير مفعل حاليا في متصفحك.عند تعطيل جافا سكريبت، لن تعمل بعض وظائف هذا الموقع.
قم بتسجيل بياناتك المحددة والأدوية المحددة التي تهمك، وسوف نقوم بمطابقة المعلومات التي تقدمها مع المقالات الموجودة في قاعدة البيانات الشاملة لدينا ونرسل لك نسخة PDF عبر البريد الإلكتروني في الوقت المناسب.
هل الجسيمات النانوية الأصغر حجمًا هي الأفضل دائمًا؟فهم التأثيرات البيولوجية لتجميع جسيمات الفضة النانوية المعتمدة على الحجم في ظل الظروف ذات الصلة بيولوجيًا
المؤلفون: Bélteky P، Rónavári A، Zakupszky D، Boka E، Igaz N، Szerencsés B، Pfeiffer I، Vágvölgyi C، Kiricsi M، Kónya Z
بيتر بيلتكي، 1،* أندريا رونافاري، 1،* دالما زاكوبزكي، 1 إزتر بوكا، 1 نورا إيجاز، 2 بيتينا سزيرينسيس، 3 إيلونا فايفر، 3 كسابا فاغفولجي، 3 مونيكا كيريتشي من الكيمياء البيئية، هنغاريا، المجر كلية العلوم والمعلوماتية جامعة سيجد.2 قسم الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية، كلية العلوم والمعلومات، جامعة سيجد، المجر؛3 قسم الأحياء الدقيقة، كلية العلوم والمعلومات، جامعة سيجد، المجر؛4MTA-SZTE مجموعة أبحاث حركية التفاعل وكيمياء السطح، سيجيد، المجر* ساهم هؤلاء المؤلفون بالتساوي في هذا العمل.الاتصالات: قسم زولتان كونيا للكيمياء التطبيقية والبيئة، كلية العلوم والمعلوماتية، جامعة سيجد، ريريش سكوير 1، سيجيد، H-6720، هنغاريا الهاتف +36 62 544620 البريد الإلكتروني [حماية البريد الإلكتروني] الغرض: جسيمات الفضة النانوية (AgNPs) هي واحدة من المواد النانوية الأكثر دراسةً، خاصة بسبب تطبيقاتها الطبية الحيوية.ومع ذلك، بسبب تجميع الجسيمات النانوية، غالبًا ما يتم اختراق سميتها الخلوية الممتازة ونشاطها المضاد للبكتيريا في الوسائط البيولوجية.في هذا العمل، تمت دراسة سلوك التجميع والأنشطة البيولوجية ذات الصلة لثلاث عينات مختلفة من جسيمات الفضة النانوية المنتهية بالسيترات بمتوسط ​​قطر 10 و20 و50 نانومتر.الطريقة: استخدم المجهر الإلكتروني النافذ لتصنيع وتوصيف الجسيمات النانوية، وتقييم سلوكها التجميعي عند قيم الأس الهيدروجيني المختلفة وتركيزات كلوريد الصوديوم والجلوكوز والجلوتامين عن طريق تشتيت الضوء الديناميكي والتحليل الطيفي فوق البنفسجي المرئي.بالإضافة إلى ذلك، تعمل مكونات وسط زراعة الخلايا مثل Dulbecco على تحسين سلوك التجميع في مصل النسر المتوسط ​​ومصل العجل الجنيني.النتائج: أظهرت النتائج أن الرقم الهيدروجيني الحمضي ومحتوى الإلكتروليت الفسيولوجي يحفز بشكل عام تراكم ميكرون، والذي يمكن أن يتوسط من خلال تكوين الهالة الجزيئية الحيوية.ومن الجدير بالذكر أن الجسيمات الأكبر حجمًا تظهر مقاومة أعلى للتأثيرات الخارجية مقارنة بنظيراتها الأصغر.تم إجراء اختبارات السمية الخلوية والمضادة للبكتيريا في المختبر عن طريق معالجة الخلايا ذات مجاميع الجسيمات النانوية في مراحل التجميع المختلفة.الاستنتاج: تكشف نتائجنا عن وجود علاقة عميقة بين الاستقرار الغروي وسمية AgNPs، حيث يؤدي التجميع الشديد إلى فقدان كامل للنشاط البيولوجي.إن الدرجة الأعلى من مقاومة التجميع التي لوحظت في الجزيئات الأكبر حجمًا لها تأثير كبير على السمية في المختبر، لأن هذه العينات تحتفظ بمزيد من نشاط الخلايا المضادة للميكروبات والثدييات.تؤدي هذه النتائج إلى استنتاج مفاده أنه على الرغم من الرأي العام في الأدبيات ذات الصلة، فإن استهداف أصغر الجسيمات النانوية الممكنة قد لا يكون أفضل مسار للعمل.الكلمات المفتاحية: النمو بوساطة البذور، الاستقرار الغروي، سلوك التجميع المعتمد على الحجم، سمية ضرر التجميع
مع استمرار تزايد الطلب على المواد النانوية وإنتاجها، يتم إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام لسلامتها الحيوية أو نشاطها البيولوجي.تعد الجسيمات النانوية الفضية (AgNPs) واحدة من أكثر ممثلي هذه الفئة من المواد تصنيعًا وبحثًا واستخدامًا بسبب خصائصها التحفيزية والبصرية والبيولوجية الممتازة.1 من المعتقد بشكل عام أن الخصائص الفريدة للمواد النانوية (بما في ذلك AgNPs) تعزى أساسًا إلى مساحة سطحها الكبيرة المحددة.ولذلك، فإن المشكلة الحتمية هي أي عملية تؤثر على هذه الميزة الرئيسية، مثل حجم الجسيمات أو طلاء السطح أو التجميع، وما إذا كانت ستؤدي إلى تلف شديد لخصائص الجسيمات النانوية التي تعتبر بالغة الأهمية لتطبيقات محددة.
تعد تأثيرات حجم الجسيمات والمثبتات من الموضوعات التي تم توثيقها جيدًا نسبيًا في الأدبيات.على سبيل المثال، الرأي المقبول عمومًا هو أن الجسيمات النانوية الأصغر حجمًا أكثر سمية من الجسيمات النانوية الأكبر حجمًا.2 تمشيًا مع الأدبيات العامة، أظهرت دراساتنا السابقة نشاط الفضة النانوية المعتمد على الحجم على خلايا الثدييات والكائنات الحية الدقيقة.3–5 طلاء السطح هو سمة أخرى لها تأثير واسع على خصائص المواد النانوية.بمجرد إضافة أو تعديل المثبتات على سطحها، قد يكون لنفس المادة النانوية خصائص فيزيائية وكيميائية وبيولوجية مختلفة تمامًا.غالبًا ما يتم تطبيق عوامل السد كجزء من تخليق الجسيمات النانوية.على سبيل المثال، تعد جسيمات الفضة النانوية المنتهية بالسيترات واحدة من أكثر الجسيمات النانوية AgNPs أهمية في البحث، والتي يتم تصنيعها عن طريق تقليل أملاح الفضة في محلول مثبت محدد كوسيلة للتفاعل.6 يمكن أن تستفيد السيترات بسهولة من تكلفتها المنخفضة، وتوافرها، وتوافقها الحيوي، وتقاربها القوي مع الفضة، وهو ما يمكن أن ينعكس في مختلف التفاعلات المقترحة، بدءًا من الامتزاز السطحي القابل للعكس إلى التفاعلات الأيونية.تُستخدم الجزيئات الصغيرة والأيونات متعددة الذرات بالقرب من 7,8، مثل السيترات والبوليمرات والكهارل المتعددة والعوامل البيولوجية أيضًا بشكل شائع لتثبيت الفضة النانوية وإجراء وظائف فريدة عليها.9-12
على الرغم من أن إمكانية تغيير نشاط الجسيمات النانوية عن طريق تغطية السطح المتعمد هي مجال مثير للاهتمام للغاية، إلا أن الدور الرئيسي لهذا الطلاء السطحي لا يكاد يذكر، مما يوفر الاستقرار الغروي لنظام الجسيمات النانوية.إن المساحة السطحية الكبيرة المحددة للمواد النانوية ستنتج طاقة سطحية كبيرة، مما يعيق القدرة الديناميكية الحرارية للنظام للوصول إلى الحد الأدنى من الطاقة.13 وبدون التثبيت المناسب، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تكتل المواد النانوية.التجميع هو تكوين مجاميع من الجزيئات ذات الأشكال والأحجام المختلفة التي تحدث عندما تلتقي الجزيئات المشتتة وتسمح التفاعلات الديناميكية الحرارية الحالية للجزيئات بالالتصاق ببعضها البعض.ولذلك، يتم استخدام المثبتات لمنع التجميع عن طريق إدخال قوة تنافر كبيرة بما فيه الكفاية بين الجزيئات لمواجهة جاذبيتها الديناميكية الحرارية.14
على الرغم من أن موضوع حجم الجسيمات والتغطية السطحية قد تم استكشافه بدقة في سياق تنظيم الأنشطة البيولوجية الناجمة عن الجسيمات النانوية، فإن تجميع الجسيمات يعد مجالًا مهملاً إلى حد كبير.لا توجد دراسة شاملة تقريبًا لحل مشكلة الاستقرار الغروي للجسيمات النانوية في ظل الظروف ذات الصلة بيولوجيًا.10،15-17 بالإضافة إلى ذلك، هذه المساهمة نادرة بشكل خاص، حيث تمت أيضًا دراسة السمية المرتبطة بالتجميع، حتى لو كانت قد تسبب ردود فعل سلبية، مثل تخثر الأوعية الدموية، أو فقدان الخصائص المرغوبة، مثل سميتها، كما مبين في الشكل 1.18، 19 موضح.في الواقع، إحدى الآليات القليلة المعروفة لمقاومة جسيمات الفضة النانوية ترتبط بالتجميع، لأنه تم الإبلاغ عن أن بعض سلالات الإشريكية القولونية والزائفة الزنجارية تقلل من حساسيتها للفضة النانوية عن طريق التعبير عن بروتين فلاجيلين، فلاجيلين.لديها انجذاب كبير للفضة، مما يؤدي إلى التجميع.20
هناك عدة آليات مختلفة تتعلق بسمية جسيمات الفضة النانوية، ويؤثر التجميع على كل هذه الآليات.الطريقة الأكثر مناقشة للنشاط البيولوجي لـ AgNP، والتي يشار إليها أحيانًا باسم آلية "حصان طروادة"، تعتبر AgNPs بمثابة حاملات Ag+.1،21 يمكن لآلية حصان طروادة ضمان زيادة كبيرة في تركيز Ag+ المحلي، مما يؤدي إلى توليد ROS وإزالة استقطاب الغشاء.22-24 قد يؤثر التجميع على إطلاق Ag+، وبالتالي يؤثر على السمية، لأنه يقلل من السطح الفعال الفعال الذي قد تتأكسد فيه أيونات الفضة وتذوب.ومع ذلك، لن تظهر AgNPs سمية فقط من خلال إطلاق الأيونات.يجب النظر في العديد من التفاعلات ذات الصلة بالحجم والتشكل.من بينها، حجم وشكل سطح الجسيمات النانوية هي الخصائص المميزة.4،25 يمكن تصنيف مجموعة هذه الآليات على أنها "آليات السمية المستحثة".من المحتمل أن يكون هناك العديد من تفاعلات الغشاء الميتوكوندريا والسطحية التي يمكن أن تلحق الضرر بالعضيات وتسبب موت الخلايا.25-27 بما أن تكوين الركام يؤثر بشكل طبيعي على حجم وشكل الأجسام المحتوية على الفضة التي تتعرف عليها الأنظمة الحية، فإن هذه التفاعلات قد تتأثر أيضًا.
في ورقتنا السابقة حول تجميع جسيمات الفضة النانوية، أظهرنا إجراء فحص فعال يتكون من تجارب كيميائية وبيولوجية في المختبر لدراسة هذه المشكلة.19 يعد تشتيت الضوء الديناميكي (DLS) هو الأسلوب المفضل لهذه الأنواع من عمليات التفتيش لأن المادة يمكنها تشتيت الفوتونات عند طول موجي مماثل لحجم جزيئاتها.وبما أن سرعة الحركة البراونية للجسيمات في الوسط السائل مرتبطة بالحجم، فيمكن استخدام التغير في شدة الضوء المتناثر لتحديد متوسط ​​القطر الهيدروديناميكي (Z-mean) للعينة السائلة.28 بالإضافة إلى ذلك، من خلال تطبيق جهد على العينة، يمكن قياس إمكانات زيتا (جهد ζ) للجسيمات النانوية بشكل مشابه لقيمة متوسط ​​Z.13،28 إذا كانت القيمة المطلقة لإمكانات زيتا عالية بما فيه الكفاية (وفقًا للمبادئ التوجيهية العامة> ± 30 مللي فولت)، فسوف تولد تنافرًا إلكتروستاتيكيًا قويًا بين الجزيئات لمواجهة التجميع.يعد رنين البلازمون السطحي المميز (SPR) ظاهرة بصرية فريدة من نوعها، تُعزى بشكل أساسي إلى الجسيمات النانوية المعدنية الثمينة (بشكل أساسي Au وAg).29​​ بناءً على التذبذبات الإلكترونية (البلازمونات السطحية) لهذه المواد على المقياس النانوي، من المعروف أن AgNPs الكروية لها ذروة امتصاص مميزة للأشعة فوق البنفسجية بالقرب من 400 نانومتر.30 يتم استخدام كثافة الجسيمات وتحول طولها الموجي لتكملة نتائج DLS، حيث يمكن استخدام هذه الطريقة للكشف عن تراكم الجسيمات النانوية وامتزاز سطح الجزيئات الحيوية.
استناداً إلى المعلومات التي تم الحصول عليها، يتم إجراء بقاء الخلية (MTT) وفحوصات مضادة للبكتيريا بطريقة يتم فيها وصف سمية AgNP كدالة لمستوى التجميع، بدلاً من تركيز الجسيمات النانوية (العامل الأكثر استخدامًا).تسمح لنا هذه الطريقة الفريدة بإظهار الأهمية العميقة لمستوى التجميع في النشاط البيولوجي، لأنه، على سبيل المثال، تفقد AgNPs المنتهية بالسيترات نشاطها البيولوجي تمامًا خلال ساعات قليلة بسبب التجميع.19
في العمل الحالي، نهدف إلى توسيع مساهماتنا السابقة بشكل كبير في استقرار الغرويات ذات الصلة الحيوية وتأثيرها على النشاط البيولوجي من خلال دراسة تأثير حجم الجسيمات النانوية على تجميع الجسيمات النانوية.وهذه بلا شك إحدى دراسات الجسيمات النانوية.منظور رفيع المستوى و31 للتحقيق في هذه المشكلة، تم استخدام طريقة نمو بوساطة البذور لإنتاج AgNPs منتهية بالسيترات في ثلاثة نطاقات مختلفة الحجم (10 و20 و50 نانومتر).6,32 باعتبارها واحدة من الطرق الأكثر شيوعا.بالنسبة للمواد النانوية المستخدمة على نطاق واسع وروتيني في التطبيقات الطبية، يتم اختيار AgNPs المنتهية بالسيترات بأحجام مختلفة لدراسة الاعتماد المحتمل على الحجم للخصائص البيولوجية المرتبطة بالتجميع للفضة النانوية.بعد تجميع AgNPs بأحجام مختلفة، قمنا بتمييز العينات المنتجة بواسطة المجهر الإلكتروني النافذ (TEM)، ثم قمنا بفحص الجزيئات باستخدام إجراء الفحص المذكور أعلاه.بالإضافة إلى ذلك، في ظل وجود ثقافات الخلايا المختبرية في وسط نسر تعديل دولبيكو (DMEM) ومصل الأبقار الجنيني (FBS)، تم تقييم سلوك التجميع المعتمد على الحجم وسلوكه عند قيم الأس الهيدروجيني المختلفة وتركيزات كلوريد الصوديوم والجلوكوز والجلوتامين.يتم تحديد خصائص السمية الخلوية في ظل ظروف شاملة.يشير الإجماع العلمي إلى أنه بشكل عام، يفضل استخدام الجسيمات الأصغر؛يوفر تحقيقنا منصة كيميائية وبيولوجية لتحديد ما إذا كان هذا هو الحال.
تم تحضير ثلاث جسيمات نانوية فضية بأحجام مختلفة باستخدام طريقة النمو بوساطة البذور التي اقترحها وان وآخرون، مع تعديلات طفيفة.6 تعتمد هذه الطريقة على الاختزال الكيميائي، باستخدام نترات الفضة (AgNO3) كمصدر للفضة، وبوروهيدريد الصوديوم (NaBH4) كعامل اختزال، وسيترات الصوديوم كمثبت.أولاً، قم بإعداد 75 مل من محلول مائي سترات 9 ملم من ثنائي هيدرات سترات الصوديوم (Na3C6H5O7 x 2H2O) وقم بتسخينه إلى 70 درجة مئوية.بعد ذلك، تمت إضافة 2 مل من محلول AgNO3 1% وزن/حجم إلى وسط التفاعل، وبعد ذلك تم سكب محلول بوروهيدريد الصوديوم المحضر حديثًا (2 مل 0.1% وزن/حجم) في الخليط قطرة قطرة.تم الاحتفاظ بالمعلق الأصفر البني الناتج عند درجة حرارة 70 درجة مئوية مع التحريك القوي لمدة ساعة واحدة، ثم تم تبريده إلى درجة حرارة الغرفة.يتم استخدام العينة الناتجة (المشار إليها باسم AgNP-I من الآن فصاعدا) كأساس للنمو بوساطة البذور في الخطوة التوليفية التالية.
لتجميع تعليق جسيم متوسط ​​الحجم (يشار إليه بـ AgNP-II)، قم بتسخين 90 مل من محلول سترات 7.6 ملي مولار إلى 80 درجة مئوية، واخلطه مع 10 مل من AgNP-I، ثم قم بخلط 2 مل 1٪ وزن/حجم محلول AgNO3. تم إبقاء العينة تحت التحريك الميكانيكي القوي لمدة ساعة واحدة، ثم تم تبريد العينة إلى درجة حرارة الغرفة.
بالنسبة لأكبر جسيم (AgNP-III)، كرر نفس عملية النمو، ولكن في هذه الحالة، استخدم 10 مل من AgNP-II كتعليق البذور.بعد وصول العينات إلى درجة حرارة الغرفة، قاموا بتعيين تركيز Ag الاسمي بناءً على إجمالي محتوى AgNO3 إلى 150 جزء في المليون عن طريق إضافة أو تبخير مذيب إضافي عند 40 درجة مئوية، وأخيراً تخزينها عند 4 درجات مئوية حتى استخدامها مرة أخرى.
استخدم مجهر إلكترون ناقل الحركة FEI Tecnai G2 20 X-Twin (TEM) (المقر الرئيسي لشركة FEI، هيلسبورو، أوريغون، الولايات المتحدة الأمريكية) مع جهد تسريع 200 كيلو فولت لفحص الخصائص المورفولوجية للجسيمات النانوية والتقاط نمط حيود الإلكترون (ED).تم تقييم ما لا يقل عن 15 صورة تمثيلية (حوالي 750 جسيمًا) باستخدام حزمة برامج ImageJ، وتم إنشاء الرسوم البيانية الناتجة (وجميع الرسوم البيانية في الدراسة بأكملها) في OriginPro 2018 (OriginLab، Northampton، MA، USA) 33، 34.
تم قياس متوسط ​​القطر الهيدروديناميكي (متوسط ​​Z)، وإمكانات زيتا (إمكانات ζ) ورنين البلازمون السطحي المميز (SPR) للعينات لتوضيح خصائصها الغروية الأولية.تم قياس متوسط ​​القطر الهيدروديناميكي وإمكانات زيتا للعينة بواسطة أداة Malvern Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments، Malvern، UK) باستخدام خلايا شعرية مطوية يمكن التخلص منها عند 37 ± 0.1 درجة مئوية.تم استخدام مقياس الطيف الضوئي Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis (Halma PLC، Largo، FL، USA) للحصول على خصائص SPR المميزة من أطياف امتصاص UV-Vis للعينات في حدود 250-800 نانومتر.
خلال التجربة بأكملها، تم إجراء ثلاثة أنواع مختلفة من القياسات المتعلقة بالثبات الغروي في نفس الوقت.استخدم DLS لقياس متوسط ​​القطر الهيدروديناميكي (متوسط ​​Z) وإمكانات زيتا (إمكانات ζ) للجزيئات، لأن متوسط ​​Z يرتبط بمتوسط ​​حجم مجاميع الجسيمات النانوية، وتشير إمكانات زيتا إلى ما إذا كان التنافر الكهروستاتيكي في النظام قوية بما يكفي لتعويض تجاذب فان دير فال بين الجسيمات النانوية.يتم إجراء القياسات في ثلاث نسخ، ويتم حساب الانحراف المعياري لمتوسط ​​Z وإمكانات زيتا بواسطة برنامج Zetasizer.يتم تقييم أطياف SPR المميزة للجسيمات بواسطة التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية والمرئية، لأن التغيرات في كثافة الذروة والطول الموجي يمكن أن تشير إلى التجميع والتفاعلات السطحية.29،35 في الواقع، فإن رنين البلازمون السطحي في المعادن الثمينة له تأثير كبير لدرجة أنه أدى إلى طرق جديدة لتحليل الجزيئات الحيوية.29،36،37 يبلغ تركيز AgNPs في الخليط التجريبي حوالي 10 جزء في المليون، والغرض هو ضبط شدة الحد الأقصى لامتصاص SPR الأولي على 1. تم إجراء التجربة بطريقة تعتمد على الوقت عند 0؛1.5؛3؛6؛12 و 24 ساعة في ظل ظروف بيولوجية مختلفة.يمكن رؤية المزيد من التفاصيل التي تصف التجربة في عملنا السابق.19 باختصار، قيم الأس الهيدروجيني المختلفة (3؛ 5؛ 7.2 و 9)، وتركيز كلوريد الصوديوم المختلفة (10 ملم؛ 50 ملم؛ 150 ملم)، وتركيز الجلوكوز (3.9 ملم؛ 6.7 ملم) والجلوتامين (4 ملم)، و كما أعدت أيضًا وسط النسر المعدل (DMEM) ومصل البقر الجنيني (FBS) الخاص بـ Dulbecco (في الماء وDMEM) كأنظمة نموذجية، ودرست آثارها على السلوك التجميعي لجسيمات الفضة النانوية المركبة.يتم تقييم قيم الرقم الهيدروجيني NaCl والجلوكوز والجلوتامين بناءً على التركيزات الفسيولوجية، في حين أن كميات DMEM وFBS هي نفس المستويات المستخدمة في التجربة المختبرية بأكملها.38-42 تم إجراء جميع القياسات عند درجة حموضة 7.2 و37 درجة مئوية مع تركيز ملح خلفي ثابت قدره 10 ملي مول كلوريد الصوديوم للقضاء على أي تفاعلات جسيمية بعيدة المدى (باستثناء بعض التجارب المتعلقة بدرجة الحموضة وكلوريد الصوديوم، حيث تكون هذه السمات هي المتغيرات تحت يذاكر).28 يتم تلخيص قائمة الشروط المختلفة في الجدول 1. يتم استخدام التجربة المميزة بـ † كمرجع وتتوافق مع عينة تحتوي على 10 ملي مولار كلوريد الصوديوم ودرجة الحموضة 7.2.
تم الحصول على خط خلايا سرطان البروستاتا البشرية (DU145) والخلايا الكيراتينية البشرية الخالدة (HaCaT) من ATCC (Manassas، VA، USA).يتم استزراع الخلايا بشكل روتيني في النسر المتوسط ​​الأساسي الأدنى (DMEM) في Dulbecco الذي يحتوي على 4.5 جم / لتر من الجلوكوز (Sigma-Aldrich، Saint Louis، MO، USA)، مكمل بـ 10٪ FBS، 2 مم L- الجلوتامين، 0.01٪ ستربتومايسين و 0.005٪ البنسلين (سيجما ألدريتش، سانت لويس، ميسوري، الولايات المتحدة الأمريكية).يتم تربيتها الخلايا في حاضنة 37 درجة مئوية تحت 5٪ ثاني أكسيد الكربون و95٪ رطوبة.
من أجل استكشاف التغيرات في السمية الخلوية AgNP الناجمة عن تجميع الجسيمات بطريقة تعتمد على الوقت، تم إجراء فحص MTT من خطوتين.أولاً، تم قياس صلاحية نوعي الخلايا بعد العلاج بـ AgNP-I وAgNP-II وAgNP-III.ولتحقيق هذه الغاية، تم زرع نوعي الخلايا في 96 طبقًا جيدًا بكثافة 10000 خلية / بئر وتم معالجتها بثلاثة أحجام مختلفة من جسيمات الفضة النانوية بتركيزات متزايدة في اليوم الثاني.بعد 24 ساعة من العلاج، تم غسل الخلايا باستخدام PBS واحتضانها بكاشف MTT 0.5 ملغم/مل (SERVA، هايدلبرغ، ألمانيا) المخفف في وسط الاستنبات لمدة ساعة واحدة عند 37 درجة مئوية.تم إذابة بلورات Formazan في DMSO (Sigma-Aldrich، Saint Louis، MO، USA) وتم قياس الامتصاص عند 570 نانومتر باستخدام قارئ لوحة Synergy HTX (BioTek-Hungary، Budapest، المجر).تعتبر قيمة الامتصاص لعينة المراقبة غير المعالجة هي معدل البقاء على قيد الحياة بنسبة 100٪.قم بإجراء 3 تجارب على الأقل باستخدام أربع مكررات بيولوجية مستقلة.يتم حساب IC50 من منحنى الاستجابة للجرعة بناءً على نتائج الحيوية.
بعد ذلك، في الخطوة الثانية، عن طريق احتضان الجزيئات بـ 150 ملي مولار من كلوريد الصوديوم لفترات زمنية مختلفة (0، 1.5، 3، 6، 12، و24 ساعة) قبل معالجة الخلايا، تم إنتاج حالات تجميع مختلفة لجسيمات الفضة النانوية.وفي وقت لاحق، تم إجراء نفس الفحص MTT كما هو موضح سابقا لتقييم التغيرات في بقاء الخلية المتضررة من تجميع الجسيمات.استخدم GraphPad Prism 7 لتقييم النتيجة النهائية، وحساب الأهمية الإحصائية للتجربة عن طريق اختبار t غير المقترن، ووضع علامة على مستواها كـ * (p ≥ 0.05)، ** (p ≥ 0.01)، *** (p ≥ 0.001) ) و **** (ع ≥ 0.0001).
تم استخدام ثلاثة أحجام مختلفة من الجسيمات النانوية الفضية (AgNP-I، وAgNP-II، وAgNP-III) للحساسية المضادة للبكتيريا للمكورات الكريبتوكوكوس نيوفورمانس IFM 5844 (IFM؛ مركز أبحاث الفطريات المسببة للأمراض والسموم الميكروبية، جامعة تشيبا) واختبار Bacillus megaterium SZMC 6031. (SZMC: مجموعة Szeged Microbiology) وE. coli SZMC 0582 في وسط RPMI 1640 (شركة Sigma-Aldrich).من أجل تقييم التغيرات في النشاط المضاد للبكتيريا الناجم عن تجميع الجزيئات، أولاً، تم تحديد تركيزها المثبط الأدنى (MIC) عن طريق التخفيف الدقيق في لوحة ميكروتيتر 96-جيدا.إلى 50 ميكرولتر من تعليق الخلية الموحد (5 × 104 خلية/مل في وسط RPMI 1640)، أضف 50 ميكرولتر من تعليق الجسيمات النانوية الفضية وخفف التركيز بشكل تسلسلي مرتين (في الوسط المذكور أعلاه، يكون النطاق 0 و75 جزء في المليون، أي، تحتوي عينة التحكم على 50 ميكرولتر من تعليق الخلية و50 ميكرولتر من الوسط بدون جسيمات نانوية).بعد ذلك، تم تحضين الطبق عند 30 درجة مئوية لمدة 48 ساعة، وتم قياس الكثافة البصرية للثقافة عند 620 نانومتر باستخدام قارئ لوحة SPECTROstar Nano (BMG LabTech، Offenburg، ألمانيا).تم إجراء التجربة ثلاث مرات في ثلاث نسخ.
باستثناء أنه تم استخدام 50 ميكرولتر من عينات الجسيمات النانوية المجمعة المفردة في هذا الوقت، فقد تم استخدام نفس الإجراء الموصوف سابقًا لفحص تأثير التجميع على النشاط المضاد للبكتيريا على السلالات المذكورة أعلاه.يتم إنتاج حالات تجميع مختلفة لجسيمات الفضة النانوية عن طريق احتضان الجسيمات بـ 150 ملي مولار من كلوريد الصوديوم لفترات زمنية مختلفة (0، 1.5، 3، 6، 12، و24 ساعة) قبل معالجة الخلية.تم استخدام معلق مكمل بـ 50 ميكرولتر من وسط RPMI 1640 كعنصر تحكم في النمو، بينما من أجل التحكم في السمية، تم استخدام تعليق مع جسيمات نانوية غير مجمعة.تم إجراء التجربة ثلاث مرات في ثلاث نسخ.استخدم GraphPad Prism 7 لتقييم النتيجة النهائية مرة أخرى، باستخدام نفس التحليل الإحصائي مثل تحليل MTT.
وقد تميز مستوى التجميع لأصغر الجزيئات (AgNP-I)، وتم نشر النتائج جزئيًا في عملنا السابق، ولكن لإجراء مقارنة أفضل، تم فحص جميع الجزيئات بدقة.يتم جمع البيانات التجريبية ومناقشتها في الأقسام التالية.ثلاثة أحجام من AgNP.19
التحقق من القياسات التي أجراها TEM والأشعة فوق البنفسجية-Vis وDLS التوليف الناجح لجميع عينات AgNP (الشكل 2A-D).وفقا للصف الأول من الشكل 2، يظهر أصغر جسيم (AgNP-I) مورفولوجيا كروية موحدة يبلغ متوسط ​​قطرها حوالي 10 نانومتر.توفر طريقة النمو بوساطة البذور أيضًا AgNP-II وAgNP-III بنطاقات أحجام مختلفة بمتوسط ​​أقطار جسيمات تبلغ حوالي 20 نانومتر و50 نانومتر، على التوالي.ووفقا للانحراف المعياري لتوزيع الجسيمات، فإن أحجام العينات الثلاث لا تتداخل، وهو أمر مهم لتحليلها المقارن.من خلال مقارنة متوسط ​​نسبة العرض إلى الارتفاع ونسبة النحافة لإسقاطات الجسيمات ثنائية الأبعاد المستندة إلى TEM، فمن المفترض أن يتم تقييم كروية الجزيئات بواسطة المكون الإضافي لمرشح الشكل الخاص بـ ImageJ (الشكل 2E).43 وفقًا لتحليل شكل الجزيئات، فإن نسبة أبعادها (الجانب الكبير/الجانب القصير لأصغر مستطيل محيط) لا تتأثر بنمو الجسيمات، ونسبة النحافة (المساحة المقاسة للدائرة المثالية المقابلة/المساحة النظرية) ) يتناقص تدريجيا.وينتج عن ذلك المزيد والمزيد من الجسيمات متعددة السطوح، والتي تكون مستديرة تمامًا من الناحية النظرية، بما يتوافق مع نسبة رقة تبلغ 1.
الشكل 2: صورة المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) (A)، ونمط حيود الإلكترون (ED) (B)، والرسم البياني لتوزيع الحجم (C)، وطيف امتصاص الضوء المميز للأشعة فوق البنفسجية (UV-Vis) (D)، ومتوسط ​​سيترات السائل. تحتوي الجسيمات النانوية الفضية المنتهية ذات القطر الميكانيكي (متوسط ​​Z) وإمكانات زيتا ونسبة العرض إلى الارتفاع ونسبة السمك (E) على ثلاثة نطاقات مختلفة للحجم: AgNP-I هو 10 نانومتر (الصف العلوي)، AgNP -II هو 20 نانومتر (الصف الأوسط) ) ، AgNP-III (الصف السفلي) هو 50 نانومتر.
على الرغم من أن الطبيعة الدورية لطريقة النمو أثرت على شكل الجسيمات إلى حد ما، مما أدى إلى كروية أصغر لـ AgNPs الأكبر، إلا أن العينات الثلاث ظلت شبه كروية.بالإضافة إلى ذلك، كما هو موضح في نمط حيود الإلكترون في الشكل 2ب، النانو لا تتأثر بلورة الجزيئات.تتوافق حلقة الحيود البارزة - والتي يمكن ربطها بمؤشرات ميلر (111) و(220) و(200) و(311) للفضة - بشكل كبير مع الأدبيات العلمية ومساهماتنا السابقة.9، 19،44 يرجع تجزئة حلقة Debye-Scherrer من AgNP-II وAgNP-III إلى حقيقة أن صورة ED تم التقاطها بنفس التكبير، لذا مع زيادة حجم الجسيم، يزداد عدد الجزيئات المنحرفة لكل منها. مساحة الوحدة تزيد وتنقص.
من المعروف أن حجم وشكل الجسيمات النانوية يؤثر على النشاط البيولوجي.3،45 يمكن تفسير النشاط التحفيزي والبيولوجي المعتمد على الشكل من خلال حقيقة أن الأشكال المختلفة تميل إلى تكاثر وجوه بلورية معينة (له مؤشرات ميلر مختلفة)، وهذه الوجوه البلورية لها أنشطة مختلفة.45،46 نظرًا لأن الجزيئات المحضرة توفر نتائج ED مماثلة تتوافق مع خصائص بلورية متشابهة جدًا، فيمكن الافتراض أنه في تجاربنا اللاحقة للثبات الغروي والنشاط البيولوجي، يجب أن تعزى أي اختلافات ملحوظة إلى حجم الجسيمات النانوية، وليس إلى الخصائص المرتبطة بالشكل.
تؤكد نتائج UV-Vis الملخصة في الشكل 2D أيضًا على الطبيعة الكروية الساحقة لـ AgNP المركب، لأن قمم SPR لجميع العينات الثلاثة تبلغ حوالي 400 نانومتر، وهي قيمة مميزة للجسيمات الفضية النانوية الكروية.29،30 أكدت الأطياف التي تم التقاطها أيضًا النمو الناجح للفضة النانوية بوساطة البذور.مع زيادة حجم الجسيمات، فإن الطول الموجي المطابق للحد الأقصى لامتصاص الضوء لـ AgNP-II - وبشكل أكثر بروزًا - وفقًا للأدبيات، شهد AgNP-III انزياحًا نحو الأحمر.6,29
فيما يتعلق بالاستقرار الغروي الأولي لنظام AgNP، تم استخدام DLS لقياس متوسط ​​القطر الهيدروديناميكي وإمكانات زيتا للجسيمات عند درجة الحموضة 7.2.تظهر النتائج الموضحة في الشكل 2E أن AgNP-III يتمتع باستقرار غرواني أعلى من AgNP-I أو AgNP-II، لأن الإرشادات العامة تشير إلى أن إمكانات زيتا البالغة 30 مللي فولت مطلق ضرورية لتحقيق الاستقرار الغروي على المدى الطويل، ويتم دعم هذه النتيجة أيضًا عندما تتم مقارنة القيمة المتوسطة Z (التي تم الحصول عليها كمتوسط ​​القطر الهيدروديناميكي للجسيمات الحرة والمجمعة) بحجم الجسيمات الأولية التي تم الحصول عليها بواسطة TEM، لأنه كلما اقتربت القيمتان، كانت درجة التجمع أكثر اعتدالًا في العينة.في الواقع، فإن متوسط ​​Z لـ AgNP-I وAgNP-II أعلى بشكل معقول من حجم الجسيمات الرئيسي الذي تم تقييمه بواسطة TEM، لذلك بالمقارنة مع AgNP-III، من المتوقع أن تكون هذه العينات أكثر احتمالية للتجمع، حيث تكون إمكانات زيتا سلبية للغاية ويرافقه حجم قريب من قيمة متوسط ​​Z.
تفسير هذه الظاهرة يمكن أن يكون ذو شقين.من ناحية، يتم الحفاظ على تركيز السترات عند مستوى مماثل في جميع خطوات التوليف، مما يوفر كمية عالية نسبيًا من المجموعات السطحية المشحونة لمنع المساحة السطحية المحددة للجزيئات المتنامية من التناقص.ومع ذلك، وفقًا لليفاك وآخرين، يمكن بسهولة تبادل الجزيئات الصغيرة مثل السيترات بواسطة الجزيئات الحيوية الموجودة على سطح الجسيمات النانوية.في هذه الحالة، سيتم تحديد الاستقرار الغروي بواسطة هالة الجزيئات الحيوية المنتجة.31 نظرًا لأن هذا السلوك لوحظ أيضًا في قياساتنا التجميعية (تمت مناقشته بمزيد من التفصيل لاحقًا)، فإن تحديد السترات وحده لا يمكنه تفسير هذه الظاهرة.
ومن ناحية أخرى، فإن حجم الجسيمات يتناسب عكسيا مع ميل التجميع عند مستوى النانومتر.يتم دعم هذا بشكل أساسي من خلال طريقة Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) التقليدية، حيث يتم وصف جذب الجسيمات على أنها مجموع قوى التجاذب والتنافر بين الجزيئات.وفقًا لـ He et al.، فإن القيمة القصوى لمنحنى الطاقة DLVO تتناقص مع حجم الجسيمات النانوية في الجسيمات النانوية الهيماتيت، مما يسهل الوصول إلى الحد الأدنى من الطاقة الأولية، وبالتالي تعزيز التجميع الذي لا رجعة فيه (التكثيف).47 ومع ذلك، فمن المتوقع أن هناك جوانب أخرى تتجاوز حدود نظرية DLVO.على الرغم من أن جاذبية فان دير فال والتنافر الكهروستاتيكي مزدوج الطبقة متشابهان مع زيادة حجم الجسيمات، إلا أن مراجعة أجراها Hotze et al.يقترح أن له تأثيرًا أقوى على التجميع مما يسمح به DLVO.14 ويعتقدون أن انحناء سطح الجسيمات النانوية لم يعد من الممكن تقديره كسطح مستو، مما يجعل التقدير الرياضي غير قابل للتطبيق.بالإضافة إلى ذلك، مع انخفاض حجم الجسيمات، تصبح نسبة الذرات الموجودة على السطح أعلى، مما يؤدي إلى البنية الإلكترونية وسلوك الشحنة السطحية.وتغيرات تفاعلية السطح مما قد يؤدي إلى انخفاض الشحنة الكهربائية في الطبقة المزدوجة وتعزيز التجميع.
عند مقارنة نتائج DLS لـ AgNP-I وAgNP-II وAgNP-III في الشكل 3، لاحظنا أن جميع العينات الثلاثة أظهرت درجة حموضة مماثلة مما أدى إلى التجميع.تعمل البيئة شديدة الحموضة (الرقم الهيدروجيني 3) على تحويل إمكانات زيتا للعينة إلى 0 مللي فولت، مما يتسبب في تكوين الجزيئات مجاميع بحجم ميكرون، بينما يحول الرقم الهيدروجيني القلوي إمكانات زيتا إلى قيمة سالبة أكبر، حيث تشكل الجزيئات مجاميع أصغر (الرقم الهيدروجيني 5) ).و7.2))، أو تبقى غير مجمعة تمامًا (الرقم الهيدروجيني 9).كما لوحظت بعض الاختلافات المهمة بين العينات المختلفة.طوال التجربة، أثبت AgNP-I أنه الأكثر حساسية للتغيرات المحتملة زيتا الناجمة عن الرقم الهيدروجيني، لأن إمكانات زيتا لهذه الجزيئات قد انخفضت عند درجة الحموضة 7.2 مقارنة بالرقم الهيدروجيني 9، في حين أظهر AgNP-II وAgNP-III فقط A تغير كبير في ζ حول الرقم الهيدروجيني 3. بالإضافة إلى ذلك، أظهر AgNP-II تغيرات أبطأ وإمكانات زيتا معتدلة، بينما أظهر AgNP-III السلوك الأكثر اعتدالًا بين الثلاثة، لأن النظام أظهر أعلى قيمة زيتا مطلقة وحركة اتجاه بطيئة، مما يشير إلى AgNP-III الأكثر مقاومة للتجميع الناجم عن الرقم الهيدروجيني.تتوافق هذه النتائج مع متوسط ​​نتائج قياس القطر الهيدروديناميكي.وبالنظر إلى حجم الجسيمات من الاشعال الخاصة بهم، أظهر AgNP-I تجميعًا تدريجيًا ثابتًا في جميع قيم الأس الهيدروجيني، على الأرجح بسبب خلفية كلوريد الصوديوم البالغة 10 مم، بينما أظهر AgNP-II وAgNP-III فقط أهمية عند الرقم الهيدروجيني 3 للتجمع.الفرق الأكثر إثارة للاهتمام هو أنه على الرغم من حجم الجسيمات النانوية الكبيرة، فإن AgNP-III يشكل أصغر الركام عند درجة حموضة 3 خلال 24 ساعة، مما يسلط الضوء على خصائصه المضادة للتجمع.من خلال قسمة متوسط ​​Z لـ AgNPs عند درجة الحموضة 3 بعد 24 ساعة على قيمة العينة المحضرة، يمكن ملاحظة أن الأحجام الإجمالية النسبية لـ AgNP-I وAgNP-II زادت بمقدار 50 مرة، و42 مرة، و22 مرة ، على التوالى.ثالثا.
الشكل 3 يتم التعبير عن نتائج تشتت الضوء الديناميكي لعينة الجسيمات النانوية الفضية المنتهية بالسيترات مع زيادة الحجم (10 نانومتر: AgNP-I، 20 نانومتر: AgNP-II و50 نانومتر: AgNP-III) كمتوسط ​​القطر الهيدروديناميكي (متوسط ​​Z) ) (يمين) في ظل ظروف الأس الهيدروجيني المختلفة، يتغير جهد زيتا (يسار) خلال 24 ساعة.
أثر التجميع المعتمد على الرقم الهيدروجيني الملحوظ أيضًا على رنين البلازمون السطحي المميز (SPR) لعينات AgNP، كما يتضح من أطياف الأشعة فوق البنفسجية.وفقًا للشكل التكميلي S1، فإن تجميع جميع معلقات الجسيمات الفضية النانوية الثلاثة يتبعه انخفاض في شدة قمم SPR وتحول أحمر معتدل.ويتوافق مدى هذه التغييرات كدالة للأس الهيدروجيني مع درجة التجميع التي تنبأت بها نتائج دائرة الأراضي والمساحة، ومع ذلك، فقد لوحظت بعض الاتجاهات المثيرة للاهتمام.وخلافًا للحدس، فقد تبين أن AgNP-II متوسط ​​الحجم هو الأكثر حساسية لتغيرات SPR، في حين أن العينتين الأخريين أقل حساسية.في أبحاث SPR، 50 نانومتر هو الحد النظري لحجم الجسيمات، والذي يستخدم لتمييز الجسيمات بناءً على خصائصها العازلة.يمكن وصف الجسيمات الأصغر من 50 نانومتر (AgNP-I وAgNP-II) بأنها ثنائيات أقطاب عازلة بسيطة، في حين أن الجسيمات التي تصل إلى هذا الحد أو تتجاوزه (AgNP-III) لها خصائص عازلة أكثر تعقيدًا، وينقسم رنينها إلى تغييرات متعددة الوسائط. .في حالة وجود عينتين من الجسيمات الأصغر حجمًا، يمكن اعتبار AgNPs بمثابة ثنائيات أقطاب بسيطة، ويمكن أن تتداخل البلازما بسهولة.مع زيادة حجم الجسيمات، ينتج هذا الاقتران بشكل أساسي بلازما أكبر، وهو ما قد يفسر الحساسية العالية الملحوظة.29 ومع ذلك، بالنسبة للجسيمات الأكبر حجمًا، فإن تقدير ثنائي القطب البسيط لا يكون صالحًا عند احتمال حدوث حالات اقتران أخرى أيضًا، وهو ما يمكن أن يفسر انخفاض ميل AgNP-III للإشارة إلى التغيرات الطيفية.29
في ظل ظروفنا التجريبية، ثبت أن قيمة الرقم الهيدروجيني لها تأثير عميق على الاستقرار الغروي لجسيمات الفضة النانوية المغلفة بالسيترات بأحجام مختلفة.في هذه الأنظمة، يتم توفير الاستقرار من خلال مجموعات -COO- المشحونة سالبًا على سطح AgNPs.يتم بروتون المجموعة الوظيفية الكربوكسيلية لأيون السترات في عدد كبير من أيونات H+، لذلك لم تعد مجموعة الكربوكسيل المولدة قادرة على توفير التنافر الكهروستاتيكي بين الجزيئات، كما هو موضح في الصف العلوي من الشكل 4. وفقًا لمبدأ Le Chatelier، فإن AgNP تتجمع العينات بسرعة عند الرقم الهيدروجيني 3، ولكنها تصبح تدريجيًا أكثر وأكثر استقرارًا مع زيادة الرقم الهيدروجيني.
الشكل 4: آلية تخطيطية للتفاعل السطحي محددة بالتجميع تحت درجة حموضة مختلفة (الصف العلوي)، وتركيز كلوريد الصوديوم (الصف الأوسط)، والجزيئات الحيوية (الصف السفلي).
وفقا للشكل 5، تم فحص الاستقرار الغروي في معلقات AgNP بأحجام مختلفة أيضًا في ظل زيادة تركيزات الملح.استنادًا إلى إمكانات زيتا، يوفر حجم الجسيمات النانوية المتزايدة في أنظمة AgNP المنتهية بالسيترات مرة أخرى مقاومة معززة للتأثيرات الخارجية من كلوريد الصوديوم.في AgNP-I، يكون 10 ملي مول كلوريد الصوديوم كافيًا للحث على تجميع خفيف، ويوفر تركيز الملح بمقدار 50 ملي مولار نتائج مشابهة جدًا.في AgNP-II وAgNP-III، لا يؤثر 10 ملي مولار من كلوريد الصوديوم بشكل كبير على إمكانات زيتا لأن قيمها تظل عند (AgNP-II) أو أقل من (AgNP-III) -30 مللي فولت.إن زيادة تركيز كلوريد الصوديوم إلى 50 ملي مولار وأخيراً إلى 150 ملي مول كلوريد الصوديوم يكفي لتقليل القيمة المطلقة لجهد زيتا في جميع العينات بشكل كبير، على الرغم من أن الجزيئات الأكبر حجمًا تحتفظ بشحنة سالبة أكثر.تتوافق هذه النتائج مع متوسط ​​القطر الهيدروديناميكي المتوقع لـ AgNPs؛تظهر خطوط الاتجاه المتوسطة Z المقاسة على 10 و50 و150 ملي مول كلوريد الصوديوم قيمًا مختلفة ومتزايدة تدريجيًا.وأخيرا، تم الكشف عن المجاميع ميكرون الحجم في جميع التجارب الثلاث 150 ملم.
الشكل 5: يتم التعبير عن نتائج تشتت الضوء الديناميكي لعينة الجسيمات النانوية الفضية المنتهية بالسيترات مع زيادة الحجم (10 نانومتر: AgNP-I، 20 نانومتر: AgNP-II و50 نانومتر: AgNP-III) كمتوسط ​​القطر الهيدروديناميكي (متوسط ​​Z) ) (يمين) وإمكانات زيتا (يسار) تتغير خلال 24 ساعة تحت تركيزات مختلفة من كلوريد الصوديوم.
تظهر نتائج UV-Vis في الشكل التكميلي S2 أن SPR البالغ 50 و 150 ملي كلوريد الصوديوم في جميع العينات الثلاثة له انخفاض فوري وكبير.ويمكن تفسير ذلك عن طريق DLS، لأن التجميع القائم على NaCl يحدث بشكل أسرع من التجارب المعتمدة على الرقم الهيدروجيني، وهو ما يفسره الفارق الكبير بين القياسات المبكرة (0، 1.5، و 3 ساعات).وبالإضافة إلى ذلك، فإن زيادة تركيز الملح سيؤدي أيضًا إلى زيادة السماحية النسبية للوسط التجريبي، مما سيكون له تأثير عميق على رنين البلازمون السطحي.29
تم تلخيص تأثير NaCl في الصف الأوسط من الشكل 4. بشكل عام، يمكن استنتاج أن زيادة تركيز كلوريد الصوديوم له تأثير مماثل لزيادة الحموضة، لأن أيونات Na+ لها ميل للتنسيق حول مجموعات الكربوكسيل، قمع AgNPs زيتا السلبية المحتملة.بالإضافة إلى ذلك، أنتج 150 ملي مولار من كلوريد الصوديوم مجاميع بحجم ميكرون في جميع العينات الثلاثة، مما يشير إلى أن تركيز الإلكتروليت الفسيولوجي يضر بالاستقرار الغروي لـ AgNPs المنتهية بالسيترات.من خلال النظر في تركيز التكثيف الحرج (CCC) من كلوريد الصوديوم على أنظمة AgNP مماثلة، يمكن وضع هذه النتائج بذكاء في الأدبيات ذات الصلة.هيونه وآخرون.حسبت أن CCC لـ NaCl لجسيمات الفضة النانوية المنتهية بالسيترات بمتوسط ​​قطر 71 نانومتر كان 47.6 مم، في حين أن البدوي وآخرون.لاحظ أن CCC البالغ 10 نانومتر AgNPs مع طلاء السترات كان 70 مم.10،16 بالإضافة إلى ذلك، تم قياس CCC المرتفع بشكل ملحوظ بحوالي 300 مم بواسطة He et al.، مما تسبب في اختلاف طريقة التوليف الخاصة بهم عن المنشور المذكور سابقًا.48 على الرغم من أن المساهمة الحالية لا تهدف إلى تحليل شامل لهذه القيم، لأن ظروفنا التجريبية تتزايد في تعقيد الدراسة بأكملها، فإن تركيز كلوريد الصوديوم ذو الصلة بيولوجيًا البالغ 50 مم، وخاصة 150 مم كلوريد الصوديوم، يبدو مرتفعًا جدًا.التخثر المستحث، موضحًا التغيرات القوية المكتشفة.
الخطوة التالية في تجربة البلمرة هي استخدام جزيئات بسيطة ولكنها ذات صلة بيولوجيًا لمحاكاة تفاعلات الجزيئات الحيوية النانوية.استناداً إلى DLS (الشكلان 6 و 7) ونتائج الأشعة فوق البنفسجية (الأشكال التكميلية S3 وS4)، يمكن التأكيد على بعض الاستنتاجات العامة.في ظل ظروفنا التجريبية، لن تؤدي جزيئات الجلوكوز والجلوتامين المدروسة إلى التجميع في أي نظام AgNP، لأن اتجاه متوسط ​​Z يرتبط ارتباطًا وثيقًا بقيمة القياس المرجعية المقابلة.على الرغم من أن وجودها لا يؤثر على التجميع، إلا أن النتائج التجريبية تظهر أن هذه الجزيئات تمتز جزئيًا على سطح AgNPs.وأبرز نتيجة تدعم هذا الرأي هو التغير الملحوظ في امتصاص الضوء.على الرغم من أن AgNP-I لا يُظهر تغيرات ذات معنى في الطول الموجي أو الكثافة، إلا أنه يمكن ملاحظته بشكل أكثر وضوحًا عن طريق قياس الجزيئات الأكبر حجمًا، وهو ما يرجع على الأرجح إلى الحساسية البصرية الأكبر المذكورة سابقًا.بغض النظر عن التركيز، يمكن أن يسبب الجلوكوز تحولًا أحمرًا أكبر بعد 1.5 ساعة مقارنة بقياس التحكم، وهو حوالي 40 نانومتر في AgNP-II وحوالي 10 نانومتر في AgNP-III، مما يثبت حدوث تفاعلات سطحية.وأظهر الجلوتامين اتجاها مماثلا، ولكن التغيير لم يكن واضحا جدا.بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة أيضًا إلى أن الجلوتامين يمكن أن يقلل من إمكانات زيتا المطلقة للجزيئات المتوسطة والكبيرة.ومع ذلك، نظرًا لأن هذه التغييرات في زيتا لا يبدو أنها تؤثر على مستوى التجميع، فيمكن التكهن بأنه حتى الجزيئات الحيوية الصغيرة مثل الجلوتامين يمكن أن توفر درجة معينة من التنافر المكاني بين الجزيئات.
الشكل 6: يتم التعبير عن نتائج تشتت الضوء الديناميكي لعينات الجسيمات الفضية النانوية المنتهية بالسيترات ذات الحجم المتزايد (10 نانومتر: AgNP-I، 20 نانومتر: AgNP-II و50 نانومتر: AgNP-III) بمتوسط ​​القطر الهيدروديناميكي (متوسط ​​Z) (يمين) في ظل الظروف الخارجية لتركيزات الجلوكوز المختلفة، يتغير جهد زيتا (يسار) خلال 24 ساعة.
الشكل 7 يتم التعبير عن نتائج تشتت الضوء الديناميكي لعينة الجسيمات النانوية الفضية المنتهية بالسيترات مع زيادة الحجم (10 نانومتر: AgNP-I، 20 نانومتر: AgNP-II و50 نانومتر: AgNP-III) بمتوسط ​​القطر الهيدروديناميكي (متوسط ​​Z) ) (يمين) في وجود الجلوتامين، يتغير جهد زيتا (يسار) خلال 24 ساعة.
باختصار، لا تؤثر الجزيئات الحيوية الصغيرة مثل الجلوكوز والجلوتامين على الاستقرار الغروي عند التركيز المقاس: على الرغم من أنها تؤثر على إمكانات زيتا ونتائج الأشعة فوق البنفسجية بدرجات متفاوتة، إلا أن متوسط ​​نتائج Z غير متسقة.ويشير هذا إلى أن الامتزاز السطحي للجزيئات يمنع التنافر الكهروستاتيكي، ولكنه في الوقت نفسه يوفر استقرار الأبعاد.
من أجل ربط النتائج السابقة مع النتائج السابقة ومحاكاة الظروف البيولوجية بمهارة أكبر، قمنا باختيار بعض مكونات زراعة الخلايا الأكثر استخداما واستخدمناها كظروف تجريبية لدراسة استقرار الغرويات AgNP.في التجربة المختبرية بأكملها، تتمثل إحدى أهم وظائف DMEM كوسيط في إنشاء الظروف التناضحية اللازمة، ولكن من وجهة نظر كيميائية، فهو محلول ملحي معقد ذو قوة أيونية إجمالية مماثلة لـ 150 ملي مول كلوريد الصوديوم .40 أما بالنسبة لـ FBS فهو خليط معقد من الجزيئات الحيوية -البروتينات بشكل رئيسي- من وجهة نظر الامتزاز السطحي، وله بعض أوجه التشابه مع النتائج التجريبية للجلوكوز والجلوتامين، على الرغم من أن التركيب الكيميائي والتنوع الجنسي أكثر تعقيدا بكثير.19 DLS والأشعة فوق البنفسجية - يمكن تفسير النتائج المرئية الموضحة في الشكل 8 والشكل التكميلي S5، على التوالي، من خلال فحص التركيب الكيميائي لهذه المواد وربطها بالقياسات الواردة في القسم السابق.
الشكل 8 يتم التعبير عن نتائج تشتت الضوء الديناميكي لعينة الجسيمات النانوية الفضية المنتهية بالسيترات مع زيادة الحجم (10 نانومتر: AgNP-I، 20 نانومتر: AgNP-II و50 نانومتر: AgNP-III) بمتوسط ​​القطر الهيدروديناميكي (متوسط ​​Z) ) (يمين) في ظل وجود مكونات زراعة الخلايا DMEM وFBS، تتغير إمكانات زيتا (يسار) خلال 24 ساعة.
إن تخفيف AgNPs بأحجام مختلفة في DMEM له تأثير مماثل على الثبات الغروي لتلك التي لوحظت في وجود تركيزات عالية من كلوريد الصوديوم.أظهر تشتت AgNP في 50 v/v% DMEM أنه تم اكتشاف تجميع واسع النطاق مع زيادة إمكانات زيتا وقيمة متوسط ​​Z والانخفاض الحاد في كثافة SPR.تجدر الإشارة إلى أن الحد الأقصى للحجم الكلي الناجم عن DMEM بعد 24 ساعة يتناسب عكسيا مع حجم الجسيمات النانوية التمهيدية.
التفاعل بين FBS وAgNP يشبه التفاعل الذي لوحظ في وجود جزيئات أصغر مثل الجلوكوز والجلوتامين، ولكن التأثير أقوى.ويظل متوسط ​​Z للجزيئات غير متأثر، بينما يتم الكشف عن زيادة في إمكانات زيتا.أظهرت ذروة SPR تحولًا طفيفًا إلى اللون الأحمر، ولكن ربما يكون الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن كثافة SPR لم تنخفض بشكل كبير كما هو الحال في قياس التحكم.ويمكن تفسير هذه النتائج من خلال الامتزاز الفطري للجزيئات الكبيرة على سطح الجسيمات النانوية (الصف السفلي في الشكل 4)، والذي يُفهم الآن على أنه تكوين الهالة الجزيئية الحيوية في الجسم.49