Kounye a Javascript dezaktive nan navigatè w la.Lè javascript enfim, kèk fonksyon sit entènèt sa a p ap travay.
Anrejistre detay espesifik ou yo ak medikaman espesifik ki enterese w yo, epi n ap matche enfòmasyon ou bay yo ak atik ki nan baz done vaste nou an epi n ap voye yon kopi PDF ba ou pa imel alè.
Èske pi piti nanopartikil toujou pi bon?Konprann efè byolojik agrégasyon gwosè nanopartikil ajan yo nan kondisyon ki enpòtan biyolojik.
Otè: Bélteky P, Rónavári A, Zakupszky D, Boka E, Igaz N, Szerencsés B, Pfeiffer I, Vágvölgyi C, Kiricsi M, Kónya Z
Péter Bélteky,1,* Andrea Rónavári,1,* Dalma Zakupszky,1 Eszter Boka,1 Nóra Igaz,2 Bettina Szerencsés,3 Ilona Pfeiffer,3 Csaba Vágvölgyi,3 Mónika Kiricsi nan Chimi Anviwònman, Ongri, Fakilte Syans ak Enfòmatik Ongri. , University of Szeged;2 Depatman byochimik ak byoloji molekilè, Fakilte Syans ak Enfòmasyon, University of Szeged, Ongri;3 Depatman Mikwobyoloji, Fakilte Syans ak Enfòmasyon, University of Szeged, Ongri;4MTA-SZTE Reaction Kinetics and Surface Chemistry Research Group, Szeged, Ongri* Otè sa yo te kontribye egalman nan travay sa a.Kominikasyon: Zoltán Kónya Depatman Chimi Aplike ak Anviwònman, Fakilte Syans ak Enfòmatik, University of Szeged, Rerrich Square 1, Szeged, H-6720, Ongri Telefòn +36 62 544620 Imèl [Pwoteksyon imel] Objektif: Nanopartikil ajan (AgNPs) yo se youn nan nanomateryo ki pi souvan etidye, espesyalman akòz aplikasyon byomedikal yo.Sepandan, akòz agrégation nan nanopartikul, sitotoksisite ekselan yo ak aktivite anti-bakteri yo souvan konpwomèt nan medya byolojik.Nan travay sa a, yo te etidye konpòtman aggregasyon ak aktivite byolojik ki gen rapò ak twa diferan echantiyon nanopartikul ajan citrate ki gen yon dyamèt mwayèn 10, 20, ak 50 nm.Metòd: Sèvi ak mikwoskòp elèktron transmisyon pou fè sentèz ak karakterize nanopartikil yo, evalye konpòtman agrégasyon yo nan divès valè pH, NaCl, glikoz ak glutamin konsantrasyon pa gaye limyè dinamik ak espektroskopi iltravyolèt-vizib.Anplis de sa, nan eleman yo kilti selil mwayen tankou Dulbecco amelyore konpòtman an agrégation nan Eagle Medium ak Fetal Calf Serum.Rezilta yo: Rezilta yo montre ke pH asid ak kontni elektwolit fizyolojik jeneralman pwovoke micron-echèl agregasyon, ki ka medyatè pa fòmasyon nan corona biomolecular.Li se vo anyen ke patikil pi gwo montre pi wo rezistans nan enfliyans ekstèn pase tokay ki pi piti yo.In vitro cytotoxisite ak tès anti-bakteri yo te fèt pa trete selil yo ak nanopartikul total nan diferan etap agrégation.Konklizyon: Rezilta nou yo revele yon korelasyon pwofon ant estabilite koloidal ak toksisite AgNPs, kòm ekstrèm agrégasyon mennen nan pèt konplè nan aktivite byolojik.Degre ki pi wo nan anti-agregasyon yo obsève pou pi gwo patikil gen yon enpak siyifikatif sou toksisite in vitro, paske echantiyon sa yo kenbe plis aktivite selil antimikwòb ak mamifè.Konklizyon sa yo mennen nan konklizyon ke, malgre opinyon jeneral la nan literati ki enpòtan, vize nanopartikil ki pi piti posib yo pa ka pi bon kou nan aksyon.Mo kle: kwasans semans medyatè, estabilite koloidal, konpòtman agrégasyon ki depann de gwosè, toksisite domaj agrégasyon
Kòm demann lan ak pwodiksyon nan nanomateryo kontinye ogmante, pi plis ak plis atansyon yo peye sou byosekirite yo oswa aktivite byolojik yo.Nanopartikul ajan (AgNPs) se youn nan reprezantan ki pi souvan sentèz, rechèch ak itilize nan klas sa a nan materyèl akòz ekselan pwopriyete katalitik, optik ak byolojik yo.1 Anjeneral yo kwè ke karakteristik inik nan nanomateryèl (ki gen ladan AgNPs) yo sitou atribiye nan gwo sifas espesifik yo.Se poutèt sa, pwoblèm nan inevitableman se nenpòt pwosesis ki afekte karakteristik kle sa a, tankou gwosè patikil, kouch sifas oswa agrégation, si wi ou non li pral grav domaj pwopriyete yo nan nanopartikil ki kritik nan aplikasyon espesifik.
Efè gwosè patikil ak estabilize yo se sijè ki te relativman byen dokimante nan literati a.Pou egzanp, gade nan jeneralman aksepte se ke nanopartikul ki pi piti yo gen plis toksik pase nanopartikil ki pi gwo.2 Konfòm ak literati jeneral, etid anvan nou yo te demontre aktivite nanosilver ki depann de gwosè sou selil mamifè yo ak mikwo-òganis yo.3– 5 Kouch sifas se yon lòt atribi ki gen yon gwo enfliyans sou pwopriyete nanomateryèl yo.Jis pa ajoute oswa modifye estabilize sou sifas li yo, menm nanomateryèl la ka gen pwopriyete fizik, chimik ak byolojik konplètman diferan.Aplikasyon an nan ajan capping pi souvan fèt kòm yon pati nan sentèz nanopartikul.Pou egzanp, sitrat-tèmine nanopartikul ajan yo se youn nan AgNP ki pi enpòtan nan rechèch la, ki fè yo sentèz pa diminye sèl ajan nan yon solisyon estabilize chwazi kòm mwayen reyaksyon an.6 Citrate ka byen fasil pran avantaj de pri ki ba li yo, disponiblite, biocompatibility, ak gwo afinite pou ajan, ki ka reflete nan divès entèraksyon pwopoze, ki soti nan adsorption sifas revèsib nan entèraksyon iyonik.Ti molekil ak iyon poliatomik tou pre 7,8, tankou sitrat, polymère, polyelectrolytes, ak ajan byolojik yo tou souvan itilize estabilize nano-ajan ak fè fonksyonalizasyon inik sou li.9-12
Malgre ke posiblite pou chanje aktivite nan nanopartikul pa entansyonèl sifas capping se yon zòn trè enteresan, wòl prensipal la nan kouch sifas sa a se neglijab, bay estabilite koloidal pou sistèm nan nanopartikul.Gwo sifas espesifik nan nanomateryèl yo pral pwodwi gwo enèji sifas, ki anpeche kapasite tèrmodinamik sistèm nan rive nan enèji minimòm li yo.13 San estabilizasyon apwopriye, sa ka mennen nan aglomerasyon nan nanomateryèl.Agrégation se fòmasyon total de patikil nan divès fòm ak gwosè ki rive lè patikil dispèse rankontre ak aktyèl entèraksyon tèrmodinamik pèmèt patikil yo konfòme yo youn ak lòt.Se poutèt sa, estabilize yo te itilize pou anpeche agrégation pa entwodwi yon fòs repouse ase gwo ant patikil yo pou debat atraksyon tèrmodinamik yo.14
Malgre ke sijè a nan gwosè patikil ak kouvèti sifas yo te byen eksplore nan yon kontèks règleman li yo nan aktivite byolojik deklanche pa nanopartikil, agrégation patikil se yon zòn lajman neglije.Prèske pa gen okenn etid apwofondi pou rezoud estabilite koloidal nanopartikul nan kondisyon biyolojik ki enpòtan.10,15-17 Anplis de sa, kontribisyon sa a se patikilyèman ra, kote toksisite ki asosye ak agrégasyon tou te etidye, menm si li ka lakòz reyaksyon negatif, tankou tronboz vaskilè, oswa pèt nan karakteristik vle, tankou toksisite li yo, tankou yo montre nan Figi 1.18, 19 yo montre.An reyalite, youn nan kèk mekanis li te ye nan rezistans nanopartikul ajan gen rapò ak agrégation, paske sèten E. coli ak Pseudomonas aeruginosa tansyon yo rapòte diminye sansiblite nano-ajan yo lè yo eksprime flagellin nan pwoteyin, flagellin.Li gen yon gwo afinite pou ajan, kidonk pwovoke agrégation.20
Gen plizyè mekanis diferan ki gen rapò ak toksisite nan nanopartikul ajan, ak agrégation afekte tout mekanis sa yo.Metòd ki pi diskite nan aktivite byolojik AgNP, pafwa yo rele mekanis "Trojan Horse", konsidere AgNP kòm pòtè Ag+.1,21 Mekanis chwal Trojan an ka asire yon gwo ogmantasyon nan konsantrasyon lokal Ag +, ki mennen nan jenerasyon ROS ak depolarizasyon manbràn.22-24 Agregasyon ka afekte liberasyon Ag +, kidonk afekte toksisite, paske li diminye sifas efikas aktif kote iyon ajan yo ka soksid ak fonn.Sepandan, AgNP pa pral sèlman montre toksisite atravè lage ion.Anpil gwosè ak entèraksyon ki gen rapò ak mòfoloji dwe konsidere.Pami yo, gwosè ak fòm nan sifas nanopartikul yo se karakteristik ki defini yo.4,25 Koleksyon mekanis sa yo ka klase kòm "mekanis toksisite pwovoke."Gen potansyèlman anpil reyaksyon mitokondriyo ak manbràn sifas ki ka domaje òganèl ak lakòz lanmò selil.25-27 Piske fòmasyon granula natirèlman afekte gwosè ak fòm objè ki gen ajan ke sistèm vivan yo rekonèt, entèraksyon sa yo ka afekte tou.
Nan papye anvan nou an sou agrégation nan nanopartikul ajan, nou te demontre yon pwosedi tès depistaj efikas ki fòme ak eksperyans chimik ak in vitro byolojik pou etidye pwoblèm sa a.19 Dynamic Light Scattering (DLS) se teknik pi pito pou kalite enspeksyon sa yo paske materyèl la ka gaye foton nan yon longèdonn ki konparab ak gwosè patikil li yo.Depi vitès mouvman Brownian nan patikil nan mwayen likid la gen rapò ak gwosè a, yo ka itilize chanjman nan entansite limyè gaye pou detèmine dyamèt mwayèn idrodinamik (Z-mwayèn) echantiyon likid la.28 Anplis de sa, lè w aplike yon vòltaj nan echantiyon an, yo ka mezire potansyèl zeta (ζ potansyèl) nanopartikil la menm jan ak valè mwayèn Z.13,28 Si valè absoli potansyèl zeta a ase wo (dapre direktiv jeneral> ± 30 mV), li pral jenere repouse elektwostatik fò ant patikil yo pou debat totalman an.Karakteristik sifas plasmon sonorite (SPR) se yon fenomèn inik optik, sitou atribiye nan nanopartikul metal presye (sitou Au ak Ag).29​​ Dapre osilasyon elektwonik (plasmon sifas) materyèl sa yo sou nanokal la, li konnen AgNPs esferik yo gen yon pik absòpsyon UV-Vis ki toupre 400 nm.30 Chanjman entansite ak longèdonn patikil yo itilize pou konplete rezilta DLS yo, paske metòd sa a ka itilize pou detekte agrégation nanopartikil ak adsorption sifas biomolekil yo.
Ki baze sou enfòmasyon yo jwenn, viabilite selil (MTT) ak tès anti-bakteri yo fèt nan yon fason ki dekri toksisite AgNP kòm yon fonksyon nan nivo agrégasyon, olye ke (faktè ki pi souvan itilize) konsantrasyon nanopartikul.Metòd inik sa a pèmèt nou demontre enpòtans pwofon nivo agregasyon nan aktivite byolojik, paske, pou egzanp, AgNPs citrate-termined konplètman pèdi aktivite byolojik yo nan kèk èdtan akòz agrégation.19
Nan travay aktyèl la, nou vize anpil elaji kontribisyon anvan nou yo nan estabilite nan koloid ki gen rapò ak biyo ak enpak yo sou aktivite byolojik nan etidye efè a nan gwosè nanopartikul sou agrégation nanopartikul.Sa a se san dout youn nan etid yo nan nanopartikul.Yon pèspektiv ki pi wo ak 31 Pou mennen ankèt sou pwoblèm sa a, yo te itilize yon metòd kwasans semans-medyatè pou pwodwi AgNPs citrate-termined nan twa chenn gwosè diferan (10, 20, ak 50 nm).6,32 kòm youn nan metòd ki pi komen.Pou nanomateryo ki lajman ak regilyèman itilize nan aplikasyon medikal, yo chwazi AgNPs citrate ki gen diferan gwosè pou etidye depandans gwosè posib nan pwopriyete byolojik ki gen rapò ak agrégasyon nanosilver.Apre sentèz AgNPs nan diferan gwosè, nou karakterize echantiyon yo pwodwi pa mikwoskòp elèktron transmisyon (TEM), ak Lè sa a, egzamine patikil yo lè l sèvi avèk pwosedi tès depistaj ki endike anwo a.Anplis de sa, nan prezans nan kilti selil in vitro Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) ak Fetal Bovine Serum (FBS), yo te evalye konpòtman aggregasyon gwosè a ak konpòtman li nan divès valè pH, NaCl, glikoz, ak konsantrasyon glutamin.Karakteristik yo nan sitotoksisite yo detèmine nan kondisyon konplè.Konsantman syantifik la endike ke an jeneral, pi piti patikil yo pi preferab;ankèt nou an bay yon platfòm chimik ak byolojik pou detèmine si se ka sa a.
Twa nanopartikul ajan ak diferan gwosè gwosè yo te prepare pa metòd kwasans pitit pitit ki te pwopoze pa Wan et al., ak ti ajisteman.6 Metòd sa a baze sou rediksyon chimik, lè l sèvi avèk nitrat ajan (AgNO3) kòm sous ajan, borohydride sodyòm (NaBH4) kòm ajan diminye, ak sitrat sodyòm kòm estabilizasyon an.Premyèman, prepare 75 mL nan 9 mM sitrat solisyon akeuz soti nan sitrat sodyòm diidrat (Na3C6H5O7 x 2H2O) epi chofe a 70 °C.Lè sa a, yo te ajoute 2 mL nan 1% w / v solisyon AgNO3 nan medyòm reyaksyon an, ak Lè sa a, solisyon an borohydride sodyòm frèch prepare (2 mL 0.1% w / v) te vide nan melanj la gout.Sispansyon jòn-mawon ki te lakòz yo te kenbe nan 70 ° C ak vibran wòdpòte pou 1 èdtan, ak Lè sa a, refwadi nan tanperati chanm.Echantiyon an ki kapab lakòz (ki refere kòm AgNP-I depi kounye a) yo itilize kòm baz pou kwasans semans medyatè nan pwochen etap sentèz la.
Pou fè sentèz yon sispansyon patikil gwosè mwayen (ki vle di AgNP-II), chofe 90 mL 7.6 mM solisyon sitrat a 80 ° C, melanje l ak 10 mL AgNP-I, epi melanje 2 mL 1% w/v AgNO3 solisyon an. te kenbe anba vibran mekanik wòdpòte pou 1 èdtan, ak Lè sa a, echantiyon an te refwadi nan tanperati chanm.
Pou pi gwo patikil la (AgNP-III), repete menm pwosesis kwasans lan, men nan ka sa a, sèvi ak 10 mL AgNP-II kòm sispansyon grenn lan.Apre echantiyon yo rive nan tanperati chanm, yo mete konsantrasyon AgNO3 nominal yo a 150 ppm lè yo ajoute oswa evapore sòlvan adisyonèl nan 40 °C, epi finalman estoke yo nan 4 °C jiskaske yo itilize plis.
Sèvi ak FEI Tecnai G2 20 X-Twin Transmission Electron Microscope (TEM) (FEI Corporate Headquarters, Hillsboro, Oregon, USA) ak vòltaj akselerasyon 200 kV pou egzamine karakteristik mòfolojik nanopartikil epi pran modèl diffraction elèktron yo (ED).Omwen 15 imaj reprezantan (~750 patikil) yo te evalye lè l sèvi avèk pake lojisyèl ImageJ, ak istogram ki kapab lakòz yo (ak tout graf nan etid la antye) yo te kreye nan OriginPro 2018 (OriginLab, Northampton, MA, USA) 33, 34.
Mwayèn dyamèt idrodinamik (Z-mwayèn), zeta potansyèl (ζ-potansyèl) ak karakteristik sifas plasmon sonorite (SPR) echantiyon yo te mezire pou ilistre premye pwopriyete koloidal yo.Mwayèn dyamèt idrodinamik ak potansyèl zeta echantiyon an te mezire pa enstriman Malvern Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments, Malvern, UK) lè l sèvi avèk selil kapilè jetab ki plwaye nan 37±0.1 °C.Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis spectrophotometer (Halma PLC, Largo, FL, USA) te itilize pou jwenn karakteristik SPR karakteristik nan spectre absòpsyon UV-Vis echantiyon yo nan seri 250-800 nm.
Pandan tout eksperyans la, twa kalite mezi diferan ki gen rapò ak estabilite koloidal yo te pote soti nan menm tan an.Sèvi ak DLS pou mezire mwayèn dyamèt idrodinamik (Z mwayèn) ak zeta potansyèl (ζ potansyèl) nan patikil yo, paske mwayèn Z an gen rapò ak gwosè mwayèn nan granul nanopartikul yo, ak potansyèl zeta a endike si repouse elektwostatik nan sistèm nan. se fò ase yo konpanse Van der Waals atraksyon ant nanopartikil.Mezi yo fèt an triple, epi devyasyon estanda Z vle di ak potansyèl zeta kalkile pa lojisyèl Zetasizer.Spectre SPR karakteristik patikil yo evalye pa UV-Vis spèktroskopi, paske chanjman nan entansite pik ak longèdonn ka endike agrégation ak entèraksyon sifas yo.29,35 An reyalite, sonorite plasmon sifas nan metal presye yo tèlman enfliyan ke li te mennen nan nouvo metòd analiz de biomolekil.29,36,37 Konsantrasyon AgNPs nan melanj eksperimantal la se apeprè 10 ppm, ak objektif la se mete entansite maksimòm absòpsyon SPR inisyal la a 1. Eksperyans lan te pote soti nan yon fason ki depann de tan nan 0;1.5;3;6;12 ak 24 èdtan anba divès kondisyon byolojik ki enpòtan.Plis detay ki dekri eksperyans lan ka wè nan travay anvan nou an.19 Nan ti bout tan, divès valè pH (3; 5; 7.2 ak 9), diferan klori sodyòm (10 mM; 50 mM; 150 mM), glikoz (3.9 mM; 6.7 mM) ak glutamin (4 mM) konsantrasyon, ak tou prepare Dulbecco a modifye Eagle Medium (DMEM) ak Fetal Bovine Serum (FBS) (nan dlo ak DMEM) kòm sistèm modèl, epi etidye efè yo sou konpòtman an agrégation nan nanopartikul yo ajan sentèz.pH Valè, NaCl, glikoz, ak glutamin yo evalye baze sou konsantrasyon fizyolojik, pandan y ap kantite DMEM ak FBS yo menm jan ak nivo yo itilize nan tout eksperyans nan vitro.38-42 Tout mezi yo te fèt nan pH 7.2 ak 37°C ak yon konsantrasyon konstan background sèl nan 10 mM NaCl pou elimine nenpòt entèraksyon patikil long distans (eksepte pou sèten pH ak eksperyans ki gen rapò ak NaCl, kote atribi sa yo se varyab yo anba. etid).28 Lis divès kondisyon yo rezime nan Tablo 1. Eksperyans ki make ak † yo itilize kòm referans epi li koresponn ak yon echantiyon ki genyen 10 mM NaCl ak pH 7.2.
Liy selil kansè pwostat imen (DU145) ak imortalize keratinosit imen (HaCaT) yo te jwenn nan ATCC (Manassas, VA, USA).Selil yo regilyèman kiltive nan mwayen minimòm esansyèl Dulbecco a (DMEM) ki gen 4.5 g / L glikoz (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA), complétée ak 10% FBS, 2 mM L-glutamin, 0.01% Streptomycin ak 0.005% Penisilin (Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA).Selil yo kiltive nan yon enkibatè 37 ° C anba 5% CO2 ak 95% imidite.
Yo nan lòd yo eksplore chanjman ki fèt nan sitotoksisite AgNP ki te koze pa agrégation patikil nan yon fason ki depann de tan, yo te fè yon tès MTT de etap.Premyèman, yo te mezire viabilite de kalite selil yo apre tretman ak AgNP-I, AgNP-II ak AgNP-III.Pou sa ka fèt, de kalite selil yo te simen nan plak 96-byen nan yon dansite 10,000 selil / byen epi yo te trete ak twa gwosè diferan nan nanopartikil ajan nan ogmante konsantrasyon nan dezyèm jou a.Apre 24 èdtan nan tretman, selil yo te lave ak PBS ak enkubasyon ak 0.5 mg / mL reyaktif MTT (SERVA, Heidelberg, Almay) dilye nan mwayen kilti pou 1 èdtan nan 37 ° C.Formazan kristal yo te fonn nan DMSO (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA), epi yo te mezire absòpsyon nan 570 nm lè l sèvi avèk yon lektè plak Synergy HTX (BioTek-Hungary, Budapest, Ongri).Valè absòpsyon echantiyon kontwòl ki pa trete a konsidere kòm pousantaj siviv 100%.Fè omwen 3 eksperyans lè l sèvi avèk kat replike byolojik endepandan.IC50 kalkile apati yon koub repons dòz ki baze sou rezilta vitalite yo.
Apre sa, nan dezyèm etap la, pa enkubasyon patikil yo ak 150 mM NaCl pou diferan peryòd tan (0, 1.5, 3, 6, 12, ak 24 èdtan) anvan tretman selil, diferan eta agrégasyon nan nanopartikil ajan yo te pwodwi.Imedyatman, yo te fè menm tès MTT la jan sa te dekri anvan pou evalye chanjman nan viabilite selil ki afekte nan agrégation patikil yo.Sèvi ak GraphPad Prism 7 pou evalye rezilta final la, kalkile siyifikasyon estatistik eksperyans lan pa tès t ki pa pè, epi make nivo li kòm * (p ≤ 0.05), ** (p ≤ 0.01), *** (p ≤ 0.001). ) Ak **** (p ≤ 0.0001).
Twa diferan gwosè nanopartikul ajan (AgNP-I, AgNP-II ak AgNP-III) yo te itilize pou sansiblite anti-bakteri nan Cryptococcus neoformans IFM 5844 (IFM; Sant Rechèch pou Fongis Patojèn ak Toksikoloji Mikwòb, Chiba University) ak Bacillus Test megaterium SZMC 60311. (SZMC: Koleksyon mikrobyoloji Szeged) ak E. coli SZMC 0582 nan mwayen RPMI 1640 (Sigma-Aldrich Co.).Yo nan lòd yo evalye chanjman ki fèt nan aktivite anti-bakteri ki te koze pa agrégation nan patikil, premye, yo te detèmine minimòm konsantrasyon inhibitory (MIC) pa mikrodilution nan yon plak 96-byen microtiter.Pou 50 μL nan sispansyon selil estanda (5 × 104 selil / mL nan RPMI 1640 mwayen), ajoute 50 μL nan sispansyon nanopartikul ajan ak seri delye de fwa konsantrasyon an (nan mwayen an susmansyone, seri a se 0 ak 75 ppm, Sa vle di, echantiyon kontwòl la gen 50 μL nan sispansyon selil ak 50 μL nan mwayen san nanopartikul).Apre sa, plak la te enkube nan 30 ° C pou 48 èdtan, epi yo te mezire dansite optik nan kilti a nan 620 nm lè l sèvi avèk yon lektè SPECTROstar Nano plak (BMG LabTech, Offenburg, Almay).Eksperyans lan te fèt twa fwa an twa fwa.
Eksepte ke yo te itilize 50 μL nan echantiyon sèl nanopartikul nan moman sa a, yo te itilize menm pwosedi a jan yo dekri deja pou egzamine efè aggregasyon sou aktivite anti-bakteri sou tansyon yo susmansyone yo.Diferan eta agrégasyon nan nanopartikil ajan yo pwodui pa enkubasyon patikil yo ak 150 mM NaCl pou diferan peryòd tan (0, 1.5, 3, 6, 12, ak 24 èdtan) anvan pwosesis selil.Yon sispansyon complétée ak 50 μL nan mwayen RPMI 1640 te itilize kòm yon kontwòl kwasans, pandan y ap yo nan lòd yo kontwole toksisite, yo te itilize yon sispansyon ak nanopartikul ki pa agrégé.Eksperyans lan te fèt twa fwa an twa fwa.Sèvi ak GraphPad Prism 7 pou evalye rezilta final la ankò, lè l sèvi avèk menm analiz estatistik ak analiz MTT la.
Nivo agrégasyon patikil ki pi piti yo (AgNP-I) te karakterize, ak rezilta yo te pasyèlman pibliye nan travay anvan nou an, men pou yon konparezon pi bon, tout patikil yo te byen tès depistaj.Done eksperimantal yo kolekte epi diskite nan seksyon sa yo.Twa gwosè AgNP.19
Mezi ki fèt pa TEM, UV-Vis ak DLS verifye sentèz siksè nan tout echantiyon AgNP (Figi 2A-D).Dapre premye ranje nan Figi 2, patikil ki pi piti a (AgNP-I) montre yon mòfoloji inifòm esferik ak yon dyamèt mwayèn apeprè 10 nm.Metòd kwasans semans-medyatè bay tou AgNP-II ak AgNP-III ak diferan gwosè ak dyamèt mwayèn patikil apeprè 20 nm ak 50 nm, respektivman.Dapre devyasyon estanda nan distribisyon an patikil, gwosè twa echantiyon yo pa sipèpoze, ki enpòtan pou analiz konparatif yo.Lè w konpare rapò aspè mwayèn ak rapò mens nan pwojeksyon 2D patikil ki baze sou TEM, li sipoze ke esferisite patikil yo evalye pa ploge filtè fòm ImageJ a (Figi 2E).43 Dapre analiz fòm patikil yo, rapò aspè yo (gwo bò/kot kout nan pi piti rektang limit la) pa afekte pa kwasans patikil yo, ak rapò mens yo (mezire zòn nan sèk pafè korespondan / zòn teyorik la). ) piti piti diminye.Sa a lakòz plis ak plis patikil polièdrik, ki se parfe wonn nan teyori, ki koresponn ak yon rapò mens nan 1.
Figi 2 Transmisyon elèktron mikwoskòp (TEM) imaj (A), difraksyon elèktron (ED) modèl (B), gwosè distribisyon istogram (C), karakteristik iltravyolèt-vizib (UV-Vis) spectre absòpsyon limyè (D), ak mwayèn likid Sitrat -tèmine nanopartikil ajan ak dyamèt mekanik (Z-mwayèn), zeta potansyèl, rapò aspè ak rapò epesè (E) gen twa chenn gwosè diferan: AgNP-I se 10 nm (ranje tèt), AgNP -II se 20 nm (ranje mitan ), AgNP-III (ranje anba a) se 50 nm.
Malgre ke nati a siklik nan metòd kwasans lan afekte fòm nan patikil nan yon sèten mezi, sa ki lakòz esferisite ki pi piti nan pi gwo AgNPs, tout twa echantiyon yo rete kazi-esferik.Anplis de sa, jan yo montre nan modèl la diffraction elèktron nan Figi 2B, nano kristalinite nan patikil yo pa afekte.Bag diffraction enpòtan-ki ka korelasyon ak (111), (220), (200), ak (311) endis Miller an ajan-se trè konsistan avèk literati syantifik la ak kontribisyon anvan nou yo.9, 19,44 Fragmantasyon bag Debye-Scherrer AgNP-II ak AgNP-III se akòz lefèt ke imaj ED la te kaptire nan menm agrandisman an, kidonk kòm gwosè patikil la ogmante, kantite patikil diffrakte pou chak. sipèfisi inite a ogmante ak diminye.
Yo konnen gwosè ak fòm nanopartikil yo afekte aktivite byolojik.3,45 Katalitik ak aktivite byolojik ki depann de fòm ka eksplike pa lefèt ke diferan fòm yo gen tandans pwopagasyon sèten figi kristal (ki gen diferan endis Miller), ak figi kristal sa yo gen aktivite diferan.45,46 Depi patikil yo prepare bay rezilta ED menm jan an ki koresponn ak karakteristik kristal ki sanble anpil, li ka sipoze ke nan estabilite koloidal ki vin apre ak eksperyans aktivite byolojik nou an, nenpòt diferans obsève yo ta dwe atribiye nan gwosè Nanoparticle, pa pwopriyete ki gen rapò ak fòm.
Rezilta UV-Vis yo rezime nan Figi 2D plis mete aksan sou nati esferik akablan AgNP sentèz la, paske pik SPR nan tout twa echantiyon yo alantou 400 nm, ki se yon valè karakteristik nanopartikil ajan esferik.29,30 spectre yo te kaptire yo konfime tou kwasans siksè nan nanosilver ki gen mwayen pitit pitit.Kòm gwosè a patikil ogmante, longèdonn ki koresponn ak absòpsyon limyè maksimòm AgNP-II-plis evidan-Dapre literati a, AgNP-III ki gen eksperyans yon redshift.6,29
Konsènan estabilite inisyal koloidal sistèm AgNP la, DLS te itilize pou mezire dyamèt idrodinamik mwayèn ak potansyèl zeta patikil yo nan pH 7.2.Rezilta yo montre nan Figi 2E montre ke AgNP-III gen pi wo estabilite koloidal pase AgNP-I oswa AgNP-II, paske direktiv komen yo endike ke yon potansyèl zeta nan 30 mV absoli nesesè pou estabilite koloidal alontèm Konklizyon sa a se plis sipòte lè valè mwayèn Z (jwenn kòm dyamèt idwodinamik mwayèn nan patikil gratis ak total) konpare ak gwosè patikil prensipal la te jwenn pa TEM, paske pi pre de valè yo, se pi modere degre Rasanble nan echantiyon an.An reyalite, mwayèn Z nan AgNP-I ak AgNP-II se rezonab pi wo pase gwosè patikil prensipal yo TEM-evalye, kidonk konpare ak AgNP-III, echantiyon sa yo prevwa yo dwe plis chans yo total, kote potansyèl la zeta trè negatif. se akonpaye pa yon gwosè fèmen valè Z mwayèn.
Eksplikasyon pou fenomèn sa a ka de fwa.Sou yon bò, konsantrasyon sitrat la kenbe nan yon nivo menm jan an nan tout etap sentèz, bay yon kantite relativman wo nan gwoup sifas chaje yo anpeche sifas espesifik patikil k ap grandi yo diminye.Sepandan, dapre Levak et al., ti molekil tankou sitrat ka fasil pou fè echanj pa biomolekil sou sifas nanopartikil yo.Nan ka sa a, estabilite koloidal la pral detèmine pa corona nan biomolekil yo pwodwi.31 Paske yo te obsève konpòtman sa a tou nan mezi agrégasyon nou yo (diskite an plis detay pita), limit sitrat pou kont li pa ka eksplike fenomèn sa a.
Nan lòt men an, gwosè patikil la se envès pwopòsyonèl ak tandans nan agrégation nan nivo nanomèt.Sa a se sitou sipòte pa metòd tradisyonèl Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO), kote atraksyon patikil yo dekri kòm sòm total fòs atire ak repouse ant patikil.Dapre He et al., valè maksimòm koub enèji DLVO a diminye ak gwosè nanopartikul yo nan nanopartikul ematit yo, sa ki fè li pi fasil yo rive jwenn enèji prensipal la minimòm, kidonk ankouraje agrégation irevokabl (kondansasyon).47 Sepandan, yo espekile ke gen lòt aspè ki depase limit teyori DLVO yo.Malgre ke gravite van der Waals ak repouse elèktrostatik doub-kouch yo sanble ak ogmante gwosè patikil, yon revizyon pa Hotze et al.pwopoze ke li gen yon efè pi fò sou agrégation pase DLVO pèmèt.14 Yo kwè ke koub sifas nan nanopartikul yo pa ka estime kòm yon sifas ki plat, sa ki fè estimasyon matematik inaplikab.Anplis de sa, kòm gwosè patikil la diminye, pousantaj atòm prezan sou sifas la vin pi wo, ki mennen nan estrikti elektwonik ak konpòtman chaj sifas yo.Ak sifas reyaksyon chanjman, ki ka mennen nan yon diminisyon nan chaj la nan kouch doub elektrik la ak ankouraje agrégation.
Lè nou konpare rezilta DLS AgNP-I, AgNP-II, ak AgNP-III nan Figi 3, nou te obsève ke tout twa echantiyon yo te montre pH menm jan an pouse agrégation.Yon anviwonman asid lou (pH 3) deplase potansyèl zeta echantiyon an a 0 mV, sa ki lakòz patikil yo fòme granul ki gen gwosè mikron, pandan y ap pH alkalin deplase potansyèl zeta li nan yon pi gwo valè negatif, kote patikil yo fòme pi piti total (pH 5). ).Ak 7.2)), oswa rete konplètman san totalman (pH 9).Gen kèk diferans enpòtan ant diferan echantiyon yo tou obsève.Pandan tout eksperyans lan, AgNP-I te pwouve ke yo pi sansib nan chanjman potansyèl zeta ki lakòz pH, paske potansyèl zeta patikil sa yo te redwi nan pH 7.2 konpare ak pH 9, pandan y ap AgNP-II ak AgNP-III te montre sèlman A. konsiderab chanjman nan ζ se alantou pH 3. Anplis de sa, AgNP-II te montre pi dousman chanjman ak modere zeta potansyèl, pandan y ap AgNP-III te montre konpòtman ki pi modere nan twa a, paske sistèm nan te montre pi wo valè absoli zeta ak mouvman tandans ralanti, ki endike AgNP-III Ki pi rezistan a agrégation pH-induit.Rezilta sa yo konsistan avèk rezilta mezi dyamèt idwodinamik mwayèn yo.Lè ou konsidere gwosè patikil yo nan primè yo, AgNP-I te montre konstan gradyèl agrégation nan tout valè pH, gen plis chans akòz background nan 10 mM NaCl, pandan y ap AgNP-II ak AgNP-III sèlman te montre enpòtan nan pH 3 nan rasanbleman.Diferans ki pi enteresan an se ke malgre gwosè gwo nanopartikul li yo, AgNP-III fòme pi piti total nan pH 3 nan 24 èdtan, mete aksan sou pwopriyete anti-agregasyon li yo.Lè w divize an mwayèn Z AgNPs nan pH 3 apre 24 èdtan pa valè echantiyon an prepare, li ka obsève ke gwosè total relatif AgNP-I ak AgNP-II ogmante pa 50 fwa, 42 fwa, ak 22 fwa. , respektivman.III.
Figi 3 Rezilta yo gaye limyè dinamik nan echantiyon an nanopartikil ajan citrate-termined ak ogmante gwosè (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ak 50 nm: AgNP-III) yo eksprime kòm dyamèt an mwayèn idrodinamik (Z mwayèn. ) (adwat) Anba diferan kondisyon pH, potansyèl zeta (agòch) chanje nan 24 èdtan.
Aggregasyon ki depandan pH yo te obsève tou afekte resonans plasmon sifas karakteristik (SPR) echantiyon AgNP yo, jan sa montre pa spectre UV-Vis yo.Dapre Figi Siplemantè S1, agrégation nan tout twa sispansyon nanopartikul ajan ki te swiv pa yon rediksyon nan entansite nan pik SPR yo ak yon chanjman modere wouj.Kantite chanjman sa yo kòm yon fonksyon pH ki konsistan avèk degre agregasyon rezilta DLS yo prevwa, sepandan, kèk tandans enteresan yo te obsève.Kontrèman ak entwisyon an, li sanble ke AgNP-II gwosè mwayenn ki pi sansib a chanjman SPR, pandan y ap de lòt echantiyon yo mwens sansib.Nan rechèch SPR, 50 nm se limit gwosè patikil teyorik, ki itilize pou distenge patikil ki baze sou pwopriyete dyelèktrik yo.Patikil ki pi piti pase 50 nm (AgNP-I ak AgNP-II) ka dekri kòm dipol dielectric senp, pandan y ap patikil ki rive nan oswa depase limit sa a (AgNP-III) gen pwopriyete dielectric pi konplèks, ak sonorite yo Gwoup la divize an chanjman multimodal. .Nan ka de echantiyon patikil ki pi piti, AgNP yo ka konsidere kòm dipol senp, ak plasma a ka fasil sipèpoze.Kòm gwosè patikil la ogmante, kouple sa a esansyèlman pwodui yon plasma pi gwo, ki ka eksplike pi gwo sansiblite yo obsève.29 Sepandan, pou pi gwo patikil yo, senp estimasyon dipol la pa valab lè lòt eta kouple ka rive tou, sa ki ka eksplike tandans diminye AgNP-III pou endike chanjman espèk yo.29
Anba kondisyon eksperimantal nou an, li pwouve ke valè pH la gen yon efè pwofon sou estabilite koloidal nan nanopartikil ajan sitrat ki kouvwi nan divès gwosè.Nan sistèm sa yo, gwoup -COO- ki chaje negatif sou sifas AgNP yo bay estabilite.Gwoup fonksyonèl carboxylate ion sitrat la pwotonasyon nan yon gwo kantite iyon H +, kidonk gwoup carboxylate pwodwi a pa ka bay repouse elektwostatik ant patikil yo, jan yo montre nan ranje anlè Figi 4. Dapre prensip Le Chatelier a, AgNP. echantiyon yo byen vit total nan pH 3, men piti piti vin pi plis ak plis ki estab kòm pH la ogmante.
Figi 4 Schematic mekanis nan entèraksyon sifas defini pa agrégation anba diferan pH (ranje anwo), konsantrasyon NaCl (ranje mitan), ak byomolekil (ranje anba).
Dapre Figi 5, yo te egzamine estabilite koloidal nan sispansyon AgNP nan diferan gwosè tou anba ogmantasyon sèl konsantrasyon.Ki baze sou potansyèl zeta a, gwosè nanopartikil ogmante nan sistèm AgNP sitrat sa yo ankò bay rezistans amelyore nan enfliyans ekstèn soti nan NaCl.Nan AgNP-I, 10 mM NaCl se ase pou pwovoke agrégation modere, ak yon konsantrasyon sèl nan 50 mM bay rezilta trè menm jan an.Nan AgNP-II ak AgNP-III, 10 mM NaCl pa afekte anpil potansyèl zeta paske valè yo rete nan (AgNP-II) oswa anba a (AgNP-III) -30 mV.Ogmante konsantrasyon NaCl a 50 mM epi finalman a 150 mM NaCl se siyifikativman diminye valè absoli potansyèl zeta a nan tout echantiyon, byenke pi gwo patikil kenbe plis chaj negatif.Rezilta sa yo konsistan avèk dyamèt idrodinamik mwayèn AgNP yo espere;liy tandans mwayèn Z yo mezire sou 10, 50, ak 150 mM NaCl montre valè diferan, piti piti ogmante.Finalman, yo te detekte total micron-gwosè nan tout twa eksperyans 150 mM.
Figi 5 Rezilta yo gaye limyè dinamik nan echantiyon an nanopartikil ajan citrate-termined ak ogmante gwosè (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ak 50 nm: AgNP-III) yo eksprime kòm dyamèt an mwayèn idrodinamik (Z mwayèn. ) (adwat) ak zeta potansyèl (agòch) chanje nan 24 èdtan anba diferan konsantrasyon NaCl.
Rezilta UV-Vis yo nan Figi Siplemantè S2 montre ke SPR nan 50 ak 150 mM NaCl nan tout twa echantiyon yo gen yon diminisyon enstantane ak enpòtan.Sa a ka eksplike pa DLS, paske agrégation ki baze sou NaCl rive pi vit pase eksperyans pH-depandan, ki eksplike pa gwo diferans ki genyen ant mezi yo byen bonè (0, 1.5, ak 3 èdtan).Anplis de sa, ogmante konsantrasyon sèl la ap ogmante tou permittivite relatif medyòm eksperimantal la, ki pral gen yon efè pwofon sou sifas plasmon sonorite.29
Efè NaCl rezime nan mitan ranje Figi 4 la. An jeneral, li ka konkli ke ogmante konsantrasyon nan klori sodyòm gen yon efè menm jan ak ogmante asidite a, paske Na + iyon gen yon tandans kowòdone alantou gwoup yo karboksilat, siprime AgNP potansyèl zeta negatif.Anplis de sa, 150 mM NaCl te pwodwi micron-gwosè total nan tout twa echantiyon, ki endike ke konsantrasyon nan elektwolit fizyolojik se prejidis nan estabilite nan koloidal nan AgNPs citrate-tèmine.Lè nou konsidere konsantrasyon kondansasyon kritik (CCC) NaCl sou sistèm AgNP ki sanble, rezilta sa yo ka malen mete nan literati ki enpòtan yo.Huynh et al.kalkile ke CCC a nan NaCl pou sitrat-tèmine nanopartikul ajan ak yon dyamèt mwayèn nan 71 nm te 47.6 mM, pandan y ap El Badawy et al.obsève ke CCC nan 10 nm AgNPs ak kouch sitrat te 70 mM.10,16 Anplis de sa, He et al. te mezire CCC siyifikativman wo nan apeprè 300 mM, ki te lakòz metòd sentèz yo diferan de piblikasyon ki te mansyone deja a.48 Malgre ke kontribisyon aktyèl la pa vize a yon analiz konplè sou valè sa yo, paske kondisyon eksperimantal nou an ap ogmante nan konpleksite nan etid la tout antye, konsantrasyon nan NaCl ki enpòtan biyolojik nan 50 mM, espesyalman 150 mM NaCl, sanble yo dwe byen wo.Pwovoke koagulasyon, eksplike chanjman yo fò detekte.
Pwochen etap la nan eksperyans polimerizasyon an se sèvi ak molekil ki senp men biyolojik ki enpòtan pou simulation entèraksyon nanopartikil-biomolekil.Ki baze sou rezilta DLS (Figi 6 ak 7) ak UV-Vis (Figi Siplemantè S3 ak S4), kèk konklizyon jeneral ka afime.Anba kondisyon eksperimantal nou yo, molekil etid glikoz ak glutamin yo pa pral pwovoke agrégation nan nenpòt sistèm AgNP, paske tandans Z-meyan an se pre relasyon ak valè mezi referans ki koresponn lan.Malgre ke prezans yo pa afekte agrégation, rezilta eksperimantal yo montre ke molekil sa yo pasyèlman adsorbe sou sifas AgNP yo.Rezilta ki pi enpòtan ki sipòte opinyon sa a se chanjman ki obsève nan absòpsyon limyè.Malgre ke AgNP-I pa montre chanjman siyifikatif nan longèdonn oswa entansite, li ka obsève pi klè lè yo mezire pi gwo patikil, ki gen plis chans akòz pi gwo sansiblite optik mansyone pi bonè.Kèlkeswa konsantrasyon an, glikoz ka lakòz yon pi gwo chanjman wouj apre 1.5 èdtan konpare ak mezi kontwòl la, ki se apeprè 40 nm nan AgNP-II ak apeprè 10 nm nan AgNP-III, ki pwouve ensidan an nan entèraksyon sifas yo.Glutamin te montre yon tandans menm jan an, men chanjman an pa t 'konsa evidan.Anplis de sa, li se tou vo mansyone ke glutamin ka diminye potansyèl la zeta absoli nan patikil mwayen ak gwo.Sepandan, depi chanjman zeta sa yo pa sanble afekte nivo agrégation, li ka espekile ke menm ti biomolekil tankou glutamin ka bay yon sèten degre repouse espasyal ant patikil.
Figi 6 Rezilta yo gaye limyè dinamik nan echantiyon nanopartikil ajan sitrat ki te fini ak ogmante gwosè (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ak 50 nm: AgNP-III) yo eksprime kòm dyamèt an mwayèn idrodinamik (Z mwayèn) (adwat) Anba kondisyon ekstèn nan diferan konsantrasyon glikoz, potansyèl zeta (agòch) chanje nan lespas 24 èdtan.
Figi 7 Rezilta yo gaye limyè dinamik nan echantiyon an nanopartikul ajan sitrat-tèmine ak ogmante gwosè (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ak 50 nm: AgNP-III) yo eksprime kòm dyamèt an mwayèn idrodinamik (Z mwayèn. ) (adwat) Nan prezans glutamin, potansyèl zeta (agòch) chanje nan lespas 24 èdtan.
Nan ti bout tan, ti biomolekil tankou glikoz ak glutamin pa afekte estabilite koloidal nan konsantrasyon an mezire: byenke yo afekte potansyèl la zeta ak rezilta UV-Vis nan diferan degre, rezilta mwayèn Z yo pa konsistan.Sa a endike ke adsorption nan sifas nan molekil inibit repouse elektwostatik, men an menm tan an bay estabilite dimansyon.
Yo nan lòd yo konekte rezilta anvan yo ak rezilta anvan yo ak simulation kondisyon byolojik yo pi abilman, nou chwazi kèk nan eleman yo pi souvan itilize kilti selil yo epi yo itilize yo kòm kondisyon eksperimantal pou etidye estabilite nan koloid AgNP.Nan tout eksperyans nan vitro, youn nan fonksyon ki pi enpòtan nan DMEM kòm yon mwayen se etabli kondisyon osmotik ki nesesè yo, men nan yon pwen de vi chimik, li se yon solisyon sèl konplèks ak yon fòs iyonik total ki sanble ak 150 mM NaCl. .40 Kòm pou FBS, li se yon melanj konplèks nan biomolekil-sitou pwoteyin-soti nan pwen de vi nan sifas adsorption, li gen kèk resanblans ak rezilta yo eksperimantal nan glikoz ak glutamin, malgre konpozisyon chimik la ak divèsite Sèks se pi plis konplike.19 DLS ak UV-Rezilta vizib yo montre nan Figi 8 ak Figi Siplemantè S5, respektivman, ka eksplike lè yo egzamine konpozisyon chimik materyèl sa yo ak korelasyon yo ak mezi yo nan seksyon anvan an.
Figi 8 Rezilta yo gaye limyè dinamik nan echantiyon nan nanopartikul ajan sitrat-tèmine ak ogmante gwosè (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ak 50 nm: AgNP-III) yo eksprime kòm dyamèt an mwayèn idrodinamik (Z mwayèn. ) (adwat) Nan prezans eleman kilti selil DMEM ak FBS, zeta potansyèl (agòch) chanje nan lespas 24 èdtan.
Dilution nan AgNPs nan diferan gwosè nan DMEM gen yon efè ki sanble sou estabilite koloidal ak sa yo obsève nan prezans gwo konsantrasyon NaCl.Dispèsyon AgNP nan 50 v / v% DMEM te montre ke gwo echèl agrégation te detekte ak ogmantasyon nan zeta potansyèl ak Z-mwayèn valè ak diminisyon nan byen file nan entansite SPR.Li se vo anyen ke gwosè a total maksimòm pwovoke pa DMEM apre 24 èdtan se envès pwopòsyonèl ak gwosè a nan nanopartikil Jadendanfan.
Entèraksyon ki genyen ant FBS ak AgNP sanble ak sa yo obsève nan prezans molekil ki pi piti tankou glikoz ak glutamin, men efè a pi fò.Mwayèn Z nan patikil yo rete afekte, pandan y ap detekte yon ogmantasyon nan potansyèl zeta.Pik SPR a te montre yon ti chanjman wouj, men petèt pi enteresan, entansite SPR a pa t diminye anpil tankou nan mezi kontwòl la.Rezilta sa yo ka eksplike pa adsorption natirèl nan makromolekil sou sifas nanopartikul (ranje anba nan Figi 4), ki kounye a konprann kòm fòmasyon nan corona biomolecular nan kò a.49