Javascript қазір браузеріңізде өшірілген.JavaScript өшірілгенде, бұл веб-сайттың кейбір функциялары жұмыс істемейді.
Нақты мәліметтерді және қызығушылық тудыратын нақты препараттарды тіркеңіз, біз сіз берген ақпаратты біздің кең дерекқорымыздағы мақалалармен сәйкестендіреміз және сізге электрондық пошта арқылы PDF көшірмесін уақтылы жібереміз.
Кішкентай нанобөлшектер әрқашан жақсы ма?Биологиялық маңызды жағдайларда күміс нанобөлшектерінің өлшемге тәуелді агрегациясының биологиялық әсерін түсіну
Авторлары: Белтеки П, Ронавари А, Закупсски Д, Бока Е, Игаз Н, Шеренчес Б, Пфайфер I, Вагвёлги С, Киричси М, Конья З
Питер Белтеки,1,* Андреа Ронавари,1,* Далма Закупски,1 Эстер Бока,1 Нора Игаз,2 Беттина Серенчес,3 Илона Пфайфер,3 Чаба Вагвольджи,3 Моника Киричси қоршаған орта химиясы және Венгрия ғылымының қызметкері, , Сегед университеті;2 Биохимия және молекулалық биология кафедрасы, ғылым және ақпарат факультеті, Сегед университеті, Венгрия;3 Микробиология кафедрасы, ғылым және ақпарат факультеті, Сегед университеті, Венгрия;4MTA-SZTE Реакция кинетикасы және беттік химия зерттеу тобы, Сегед, Венгрия* Бұл авторлар осы жұмысқа бірдей үлес қосты.Байланыс: Золтан Конья Қолданбалы және қоршаған орта химиясы кафедрасы, Ғылым және информатика факультеті, Сегед университеті, Реррих алаңы 1, Сегед, H-6720, Венгрия Телефон +36 62 544620 Электрондық пошта [Электрондық поштаны қорғау] Мақсаты: күміс нанобөлшектері (A) ең жиі зерттелетін наноматериалдардың бірі, әсіресе олардың биомедициналық қолданылуына байланысты.Дегенмен, нанобөлшектердің агрегациясына байланысты олардың тамаша цитотоксикалық және бактерияға қарсы белсенділігі биологиялық ортада жиі бұзылады.Бұл жұмыста орташа диаметрі 10, 20 және 50 нм болатын цитратпен аяқталатын күміс нанобөлшектерінің үш түрлі үлгілерінің агрегация тәртібі мен байланысты биологиялық белсенділігі зерттелді.Әдіс: Нанобөлшектерді синтездеу және сипаттау үшін трансмиссиялық электронды микроскопты пайдаланыңыз, олардың әртүрлі рН мәндерінде, NaCl, глюкоза және глютамин концентрацияларында агрегация әрекетін динамикалық жарық шашырауы және ультракүлгін-көрінетін спектроскопия арқылы бағалау.Сонымен қатар, Dulbecco сияқты жасуша дақыл ортасының компоненттері Eagle Medium және Fetal Calf Сарысуындағы агрегация әрекетін жақсартады.Нәтижелер: Нәтижелер қышқылдық рН және физиологиялық электролит мазмұны әдетте биомолекулалық тәждің түзілуі арқылы жүзеге асырылуы мүмкін микрон масштабты агрегацияны тудыратынын көрсетеді.Айта кету керек, үлкенірек бөлшектер кішігірім әріптестеріне қарағанда сыртқы әсерлерге жоғары қарсылық көрсетеді.In vitro цитотоксикалық және бактерияға қарсы сынақтар әртүрлі агрегация сатыларында жасушаларды нанобөлшектердің агрегаттарымен өңдеу арқылы орындалды.Қорытынды: Біздің нәтижелеріміз коллоидтық тұрақтылық пен AgNP улылығы арасындағы терең корреляцияны көрсетеді, өйткені экстремалды агрегация биологиялық белсенділіктің толық жоғалуына әкеледі.Үлкенірек бөлшектер үшін байқалған антиагрегацияның жоғары дәрежесі in vitro уыттылығына айтарлықтай әсер етеді, өйткені мұндай үлгілер микробқа қарсы және сүтқоректілердің жасушаларының белсенділігін көбірек сақтайды.Бұл тұжырымдар тиісті әдебиеттердегі жалпы пікірге қарамастан, мүмкін болатын ең кішкентай нанобөлшектерді нысанаға алу ең жақсы әрекет жолы болмауы мүмкін деген қорытындыға әкеледі.Түйінді сөздер: тұқым арқылы өсу, коллоидтық тұрақтылық, өлшемге тәуелді агрегация мінез-құлқы, агрегация зақымдануының уыттылығы
Наноматериалдардың сұранысы мен өндірісі артып келе жатқандықтан, олардың биоқауіпсіздігіне немесе биологиялық белсенділігіне көбірек көңіл бөлінеді.Күміс нанобөлшектері (AgNPs) тамаша каталитикалық, оптикалық және биологиялық қасиеттеріне байланысты материалдардың осы класының ең жиі синтезделген, зерттелген және қолданылатын өкілдерінің бірі болып табылады.1 Наноматериалдардың (соның ішінде AgNPs) бірегей сипаттамалары негізінен олардың үлкен меншікті бетінің ауданына байланысты деп саналады.Сондықтан, сөзсіз мәселе бөлшектердің өлшемі, бетінің жабыны немесе агрегациясы сияқты осы негізгі мүмкіндікке әсер ететін кез келген процесс, ол нақты қолданбалар үшін маңызды болып табылатын нанобөлшектердің қасиеттеріне қатты зиян келтіреді ме.
Бөлшек өлшемдері мен тұрақтандырғыштардың әсерлері әдебиетте салыстырмалы түрде жақсы құжатталған тақырыптар болып табылады.Мысалы, жалпы қабылданған көзқарас кіші нанобөлшектердің үлкен нанобөлшектерге қарағанда улылығы жоғары.2 Жалпы әдебиеттерге сәйкес біздің алдыңғы зерттеулеріміз сүтқоректілердің жасушалары мен микроорганизмдеріндегі нанокүмістің мөлшерге тәуелді белсенділігін көрсетті.3–5 Беттік жабын – наноматериалдардың қасиеттеріне кең әсер ететін тағы бір атрибут.Тек оның бетіне тұрақтандырғыштарды қосу немесе өзгерту арқылы бір наноматериал мүлдем басқа физикалық, химиялық және биологиялық қасиеттерге ие болуы мүмкін.Жапқыш агенттерді қолдану көбінесе нанобөлшек синтезінің бөлігі ретінде орындалады.Мысалы, цитратпен аяқталатын күміс нанобөлшектері реакция ортасы ретінде таңдалған тұрақтандырғыш ерітіндісіндегі күміс тұздарын қалпына келтіру арқылы синтезделетін зерттеудегі ең өзекті AgNPs бірі болып табылады.6 Цитрат өзінің төмен құнын, қолжетімділігін, биоүйлесімділігін және күміске күшті жақындығын оңай пайдалана алады, бұл әртүрлі ұсынылған өзара әрекеттесулерде, бетінің қайтымды адсорбциясынан иондық өзара әрекеттесулерге дейін көрінуі мүмкін.Сондай-ақ цитраттар, полимерлер, полиэлектролиттер және биологиялық агенттер сияқты 7,8-ге жақын шағын молекулалар мен көп атомды иондар нано-күмісті тұрақтандыру және оған бірегей функцияларды орындау үшін жиі пайдаланылады.9-12
Нанобөлшектердің белсенділігін бетті әдейі жабу арқылы өзгерту мүмкіндігі өте қызықты аймақ болса да, бұл беттік жабынның негізгі рөлі елеусіз, нанобөлшектер жүйесі үшін коллоидтық тұрақтылықты қамтамасыз етеді.Наноматериалдардың үлкен меншікті бетінің ауданы үлкен беттік энергияны шығарады, бұл жүйенің термодинамикалық қабілетіне өзінің минималды энергиясына жетуіне кедергі жасайды.13 Тиісті тұрақтандырусыз бұл наноматериалдардың агломерациясына әкелуі мүмкін.Агрегация - дисперсті бөлшектер кездесіп, ағымдағы термодинамикалық әсерлесулер бөлшектердің бір-біріне жабысуына мүмкіндік бергенде пайда болатын әртүрлі пішіндер мен өлшемдегі бөлшектердің агрегаттарының түзілуі.Сондықтан стабилизаторлар бөлшектердің термодинамикалық тартылуына қарсы тұру үшін олардың арасына жеткілікті үлкен итеруші күш енгізу арқылы агрегацияны болдырмау үшін қолданылады.14
Бөлшектердің мөлшері мен бетін жабу тақырыбы оның нанобөлшектерден туындайтын биологиялық белсенділіктерді реттеу контекстінде мұқият зерттелгенімен, бөлшектердің агрегациясы негізінен назардан тыс қалған аймақ болып табылады.Биологиялық маңызды жағдайларда нанобөлшектердің коллоидтық тұрақтылығын шешу үшін толық зерттеу жоқ дерлік.10,15-17 Бұған қоса, бұл үлес әсіресе сирек кездеседі, агрегациямен байланысты уыттылық, тіпті егер ол тамыр тромбозы сияқты жағымсыз реакцияларды тудыруы мүмкін болса да немесе оның уыттылығы сияқты қажетті сипаттамаларды жоғалтуы мүмкін болса да. 1.18, 19-суретте көрсетілген.Шын мәнінде, күміс нанобөлшектерінің төзімділігінің бірнеше белгілі механизмдерінің бірі агрегациямен байланысты, өйткені кейбір E. coli және Pseudomonas aeruginosa штаммдары флагеллин, флагеллин белоктарын экспрессиялау арқылы өздерінің нано-күміс сезімталдығын төмендететіні хабарланады.Оның күміске жоғары жақындығы бар, осылайша агрегацияны тудырады.20
Күміс нанобөлшектерінің уыттылығына байланысты бірнеше түрлі механизмдер бар және агрегация осы механизмдердің барлығына әсер етеді.AgNP биологиялық белсенділігінің ең көп талқыланатын әдісі, кейде «троялық жылқы» механизмі деп аталады, AgNPs Ag+ тасымалдаушылары ретінде қарастырылады.1,21 Трояндық жылқы механизмі жергілікті Ag+ концентрациясының үлкен ұлғаюын қамтамасыз ете алады, бұл ROS генерациясына және мембраналық деполяризацияға әкеледі.22-24 Агрегация Ag+ бөлінуіне әсер етуі мүмкін, осылайша уыттылыққа әсер етеді, себебі ол күміс иондарының тотығуы және еріуі мүмкін тиімді белсенді бетті азайтады.Дегенмен, AgNPs тек иондарды шығару арқылы уыттылық танытпайды.Көптеген өлшемдер мен морфологияға байланысты өзара әрекеттесулерді ескеру қажет.Олардың ішінде нанобөлшектердің бетінің өлшемі мен пішіні анықтаушы сипаттамалар болып табылады.4,25 Бұл механизмдердің жиынтығын «индукцияланған уыттылық механизмдері» ретінде жіктеуге болады.Органеллаларды зақымдауы және жасушалардың өліміне әкелуі мүмкін көптеген митохондриялық және беткі мембраналық реакциялар бар.25-27 Агрегаттардың түзілуі табиғи түрде тірі жүйелер мойындайтын күмісі бар заттардың мөлшері мен пішініне әсер ететіндіктен, бұл өзара әрекеттесулерге де әсер етуі мүмкін.
Күміс нанобөлшектерін біріктіру туралы алдыңғы жұмысымызда біз осы мәселені зерттеу үшін химиялық және in vitro биологиялық эксперименттерден тұратын тиімді скрининг процедурасын көрсеттік.19 Динамикалық жарық шашырауы (DLS) тексерудің осы түрлері үшін қолайлы әдіс болып табылады, себебі материал бөлшектерінің өлшемімен салыстырылатын толқын ұзындығында фотондарды шашырата алады.Сұйық ортадағы бөлшектердің броундық қозғалыс жылдамдығы өлшемге байланысты болғандықтан, шашыраған жарық қарқындылығының өзгеруін сұйық үлгінің орташа гидродинамикалық диаметрін (Z-орташа) анықтауға болады.28 Сонымен қатар, үлгіге кернеуді қолдану арқылы нанобөлшектің дзета потенциалын (ζ потенциалы) Z орташа мәніне ұқсас өлшеуге болады.13,28 Егер зета потенциалының абсолютті мәні жеткілікті жоғары болса (жалпы нұсқауларға сәйкес> ±30 мВ), ол агрегаттыққа қарсы тұру үшін бөлшектер арасында күшті электростатикалық серпіліс тудырады.Сипаттама беттік плазмонды резонанс (SPR) – негізінен бағалы металдың нанобөлшектеріне (негізінен Au және Ag) жатқызылған бірегей оптикалық құбылыс.29​​ Осы материалдардың наношкаладағы электрондық тербелістеріне (беттік плазмондар) сүйене отырып, сфералық AgNP-тердің 400 нм-ге жақын UV-Vis жұту шыңына ие екендігі белгілі.30 Бөлшектердің қарқындылығы мен толқын ұзындығының ығысуы DLS нәтижелерін толықтыру үшін пайдаланылады, себебі бұл әдіс нанобөлшектердің агрегациясын және биомолекулалардың беттік адсорбциясын анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін.
Алынған ақпарат негізінде жасушаның өміршеңдігі (MTT) және бактерияға қарсы талдаулар AgNP уыттылығы нанобөлшек концентрациясының (ең жиі қолданылатын фактор) емес, агрегация деңгейінің функциясы ретінде сипатталатындай етіп орындалады.Бұл бірегей әдіс биологиялық белсенділіктегі агрегация деңгейінің терең маңыздылығын көрсетуге мүмкіндік береді, өйткені, мысалы, цитратпен аяқталатын AgNP-тер агрегацияға байланысты бірнеше сағат ішінде биологиялық белсенділігін толығымен жоғалтады.19
Ағымдағы жұмыста біз нанобөлшектердің мөлшерінің нанобөлшектердің агрегациясына әсерін зерттеу арқылы био-байланысты коллоидтардың тұрақтылығына және олардың биологиялық белсенділікке әсеріне бұрынғы үлесімізді кеңейтуді мақсат етіп отырмыз.Бұл, сөзсіз, нанобөлшектерді зерттеудің бірі.Жоғары профильді перспектива және 31 Бұл мәселені зерттеу үшін үш түрлі өлшем диапазонында (10, 20 және 50 нм) цитратпен аяқталатын AgNP алу үшін тұқым арқылы өсу әдісі пайдаланылды.6,32 ең кең таралған әдістердің бірі ретінде.Медициналық қолданбаларда кеңінен және жүйелі түрде қолданылатын наноматериалдар үшін нанокүмістің агрегацияға байланысты биологиялық қасиеттерінің ықтимал өлшемдік тәуелділігін зерттеу үшін әртүрлі өлшемдегі цитратпен аяқталатын AgNP таңдалады.Әртүрлі өлшемдегі AgNP синтездеуден кейін біз алынған үлгілерді трансмиссиялық электронды микроскопия (TEM) арқылы сипаттадық, содан кейін жоғарыда аталған скрининг процедурасын қолдана отырып, бөлшектерді зерттедік.Сонымен қатар, Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) және Fetal Bovine Serum (FBS) in vitro жасуша дақылдары болған кезде өлшемге тәуелді агрегация тәртібі және оның мінез-құлқы әртүрлі рН мәндерінде, NaCl, глюкоза және глютамин концентрацияларында бағаланды.Цитоуыттылық сипаттамалары кешенді жағдайларда анықталады.Ғылыми консенсус жалпы алғанда кішірек бөлшектердің қолайлы екенін көрсетеді;Біздің зерттеуіміз бұл жағдайдың бар-жоғын анықтау үшін химиялық және биологиялық платформаны ұсынады.
Әртүрлі өлшем диапазоны бар үш күміс нанобөлшегі Ван және т.б. ұсынған тұқымдық өсу әдісімен, шамалы түзетулермен дайындалды.6 Бұл әдіс күміс көзі ретінде күміс нитратын (AgNO3), тотықсыздандырғыш ретінде натрий боргидридін (NaBH4) және тұрақтандырғыш ретінде натрий цитратын пайдалану арқылы химиялық қалпына келтіруге негізделген.Алдымен натрий цитратының дигидратынан (Na3C6H5O7 x 2H2O) 75 мл 9 мМ цитрат сулы ерітіндісін дайындап, 70°C дейін қыздырыңыз.Содан кейін реакция ортасына 2 мл 1% AgNO3 ерітіндісі қосылды, содан кейін жаңадан дайындалған натрий боргидридінің ерітіндісі (2 мл 0,1% масса/көлем) қоспаға тамшылатып құйылды.Алынған сары-қоңыр суспензия 1 сағат бойы қатты араластыра отырып, 70 ° C температурада ұсталды, содан кейін бөлме температурасына дейін салқындатылды.Алынған үлгі (бұдан былай AgNP-I деп аталады) келесі синтез сатысында тұқым арқылы өсу үшін негіз ретінде пайдаланылады.
Орташа өлшемді бөлшектер суспензиясын (AgNP-II ретінде белгіленеді) синтездеу үшін 90 мл 7,6 мМ цитрат ерітіндісін 80°C дейін қыздырыңыз, оны 10 мл AgNP-I-мен араластырыңыз, содан кейін 2 мл 1% с/а AgNO3 ерітіндісін араластырыңыз. күшті механикалық араластыру кезінде 1 сағат ұсталды, содан кейін үлгі бөлме температурасына дейін салқындатылды.
Ең үлкен бөлшек (AgNP-III) үшін бірдей өсу процесін қайталаңыз, бірақ бұл жағдайда тұқым суспензиясы ретінде 10 мл AgNP-II пайдаланыңыз.Үлгілер бөлме температурасына жеткеннен кейін олар 40°C температурада қосымша еріткіш қосу немесе буландыру арқылы жалпы AgNO3 мазмұнына негізделген өздерінің номиналды Ag концентрациясын 150 ppm дейін орнатады және соңында оларды әрі қарай пайдаланғанша 4°C температурада сақтайды.
Нанобөлшектердің морфологиялық сипаттамаларын зерттеу және олардың электронды дифракция (ED) үлгісін түсіру үшін 200 кВ жеделдету кернеуі бар FEI Tecnai G2 20 X-Twin трансмиссиялық электронды микроскопты (TEM) (FEI Корпоративтік штабы, Хиллсборо, Орегон, АҚШ) пайдаланыңыз.ImageJ бағдарламалық бумасының көмегімен кемінде 15 өкілдік кескін (~750 бөлшектер) бағаланды және алынған гистограммалар (және бүкіл зерттеудегі барлық графиктер) OriginPro 2018 (OriginLab, Northampton, MA, АҚШ) 33, 34-те жасалды.
Үлгілердің бастапқы коллоидтық қасиеттерін көрсету үшін орташа гидродинамикалық диаметрі (Z-орташа), зета потенциалы (ζ-потенциал) және сипаттамалық беттік плазмонды резонанс (SPR) өлшенді.Үлгінің орташа гидродинамикалық диаметрі мен дзета потенциалы Malvern Zetasizer Nano ZS құралымен (Malvern Instruments, Малверн, Ұлыбритания) 37±0,1°C температурада бір реттік бүктелген капиллярлық жасушалар арқылы өлшенді.Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis спектрофотометрі (Halma PLC, Largo, FL, АҚШ) 250-800 нм ауқымындағы үлгілердің UV-Vis жұтылу спектрлерінен тән SPR сипаттамаларын алу үшін пайдаланылды.
Бүкіл эксперимент барысында коллоидтық тұрақтылыққа байланысты үш түрлі өлшеу түрі бір уақытта жүргізілді.Бөлшектердің орташа гидродинамикалық диаметрін (Z орташа) және зета потенциалын (ζ потенциалын) өлшеу үшін DLS пайдаланыңыз, себебі Z орташа мәні нанобөлшек агрегаттарының орташа өлшеміне қатысты және зета потенциалы жүйедегі электростатикалық серпілістің бар-жоғын көрсетеді нанобөлшектердің арасындағы Ван дер Ваальс тартылуын өтеуге жеткілікті күшті.Өлшемдер үш данада орындалады және Z орташа және дзета потенциалының стандартты ауытқуы Zetasizer бағдарламалық құралы арқылы есептеледі.Бөлшектердің сипатты SPR спектрлері UV-Vis спектроскопиясы арқылы бағаланады, себебі ең жоғары қарқындылық пен толқын ұзындығының өзгеруі агрегация мен беттік әрекеттесулерді көрсете алады.29,35 Іс жүзінде асыл металдардағы беттік плазмонды резонанстың ықпалы сонша, ол биомолекулаларды талдаудың жаңа әдістеріне әкелді.29,36,37 Эксперименттік қоспадағы AgNPs концентрациясы шамамен 10 ppm құрайды және мақсаты максималды бастапқы SPR сіңіру қарқындылығын 1-ге орнату. Эксперимент 0-де уақытқа тәуелді түрде жүргізілді;1,5;3;6;Әртүрлі биологиялық маңызды жағдайларда 12 және 24 сағат.Экспериментті сипаттайтын толығырақ біздің алдыңғы жұмысымыздан көруге болады.19 Қысқаша айтқанда, әртүрлі рН мәндері (3; 5; 7,2 және 9), әртүрлі натрий хлориді (10 мМ; 50 мм; 150 мМ), глюкоза (3,9 мМ; 6,7 мМ) және глютамин (4 мМ) концентрациясы және сонымен қатар модельдік жүйелер ретінде Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) және Fetal Bovine Serum (FBS) (суда және DMEM) дайындады және олардың синтезделген күміс нанобөлшектерінің агрегация әрекетіне әсерін зерттеді.pH NaCl, глюкоза және глутамин мәндері физиологиялық концентрациялар негізінде бағаланады, ал DMEM және FBS мөлшері барлық in vitro экспериментінде қолданылатын деңгейлермен бірдей.38-42 Барлық өлшеулер рН 7,2 және 37°C температурада 10 мМ NaCl тұрақты фондық тұз концентрациясы кезінде орындалды (бұл атрибуттар төмендегі айнымалы мәндер болып табылатын белгілі бір рН және NaCl байланысты эксперименттерді қоспағанда) оқу).28 Әртүрлі шарттар тізімі 1-кестеде жинақталған. † белгісімен белгіленген тәжірибе анықтама ретінде пайдаланылады және құрамында 10 мМ NaCl және рН 7.2 бар үлгіге сәйкес келеді.
Адамның қуық асты безінің қатерлі ісігінің жасушалық желісі (DU145) және өлмейтін адам кератиноциттері (HaCaT) ATCC (Manassas, VA, АҚШ) алынды.Жасушалар 10% FBS, 2 мМ L-глютамин, 0,01 % стрептомицин және 0% 0,5 г/л глюкоза (Сигма-Олдрих, Сент-Луис, МО, АҚШ) қосылған Dulbecco's Eagle (DMEM) минималды маңызды ортасында өсіріледі. Пенициллин (Сигма-Олдрих, Сент-Луис, Миссури, АҚШ).Жасушалар 5% CO2 және 95% ылғалдылық астында 37°C инкубаторда өсіріледі.
Бөлшектердің агрегациясынан туындаған AgNP цитоуыттылығындағы өзгерістерді уақытқа байланысты зерттеу үшін екі сатылы MTT талдауы орындалды.Біріншіден, екі жасуша түрінің өміршеңдігі AgNP-I, AgNP-II және AgNP-III өңдеуден кейін өлшенді.Осы мақсатта жасушалардың екі түрі 10 000 ұяшық/ұңғыма тығыздықтағы 96 шұңқырлы пластиналарға себілді және екінші күні жоғары концентрацияда күміс нанобөлшектерінің үш түрлі мөлшерімен өңделді.24 сағаттық өңдеуден кейін жасушалар PBS-пен жуылды және 1 сағат бойы 37°C температурада культуралық ортада сұйылтылған 0,5 мг/мл MTT реагентімен (SERVA, Гейдельберг, Германия) инкубацияланды.Формазан кристалдары DMSO (Сигма-Олдрих, Сент-Луис, МО, АҚШ) ішінде ерітілді және сіңіру Synergy HTX пластинкасын оқу құралы (BioTek-Венгрия, Будапешт, Венгрия) арқылы 570 нм өлшенді.Өңделмеген бақылау үлгісінің сіңіру мәні 100% өмір сүру деңгейі болып саналады.Төрт тәуелсіз биологиялық қайталауды пайдаланып, кемінде 3 тәжірибе жасаңыз.IC50 өміршеңдік нәтижелеріне негізделген доза жауап қисығы бойынша есептеледі.
Содан кейін, екінші қадамда, жасушаларды өңдеуден бұрын бөлшектерді 150 мМ NaCl бар әртүрлі уақыт кезеңдерінде (0, 1,5, 3, 6, 12 және 24 сағат) инкубациялау арқылы күміс нанобөлшектерінің әртүрлі агрегаттық күйлері алынды.Кейінірек бөлшектердің агрегациясынан зардап шеккен жасуша өміршеңдігінің өзгерістерін бағалау үшін бұрын сипатталғандай бірдей MTT талдауы орындалды.Түпкілікті нәтижені бағалау үшін GraphPad Prism 7 пайдаланыңыз, жұпталмаған t-тест арқылы эксперименттің статистикалық маңыздылығын есептеңіз және оның деңгейін * (p ≤ 0,05), ** (p ≤ 0,01), *** (p ≤ 0,001) ретінде белгілеңіз. ) Және **** (p ≤ 0,0001).
Үш түрлі өлшемдегі күміс нанобөлшектері (AgNP-I, AgNP-II және AgNP-III) Cryptococcus neoformans IFM 5844 (IFM; Патогендік саңырауқұлақтар мен микробтық токсикология ғылыми-зерттеу орталығы, Чиба университеті) және Bacillus Me6MC01-ге бактерияға қарсы сезімталдық үшін пайдаланылды. (SZMC: Szeged Microbiology Collection) және RPMI 1640 ортасындағы E. coli SZMC 0582 (Sigma-Aldrich Co.).Бөлшектердің агрегациясынан туындаған бактерияға қарсы белсенділіктің өзгеруін бағалау үшін, біріншіден, олардың ең аз ингибиторлық концентрациясы (МИК) 96 шұңқырлы микротитрлік пластинада микросұйылту арқылы анықталды.50 мкл стандартталған жасуша суспензиясына (RPMI 1640 ортасындағы 5 × 104 ұяшық/мл), 50 мкл күміс нанобөлшек суспензиясын қосып, концентрациясын екі есе сұйылтыңыз (жоғарыда аталған ортада диапазон 0 және 75 ppm, яғни, бақылау үлгісінде 50 мкл жасуша суспензиясы және 50 мкл нанобөлшектері жоқ орта бар).Содан кейін пластина 30°C температурада 48 сағат бойы инкубацияланды және культураның оптикалық тығыздығы SPECTROstar Nano пластинкасын оқу құралы (BMG LabTech, Оффенбург, Германия) арқылы 620 нм өлшенді.Тәжірибе үш рет үш рет орындалды.
Осы уақытта 50 мкл бір жинақталған нанобөлшек үлгілері пайдаланылғанын қоспағанда, жоғарыда аталған штаммдардағы агрегацияның бактерияға қарсы белсенділікке әсерін тексеру үшін бұрын сипатталған процедура қолданылды.Күміс нанобөлшектерінің әртүрлі агрегаттық күйлері бөлшектерді жасушаларды өңдеуден бұрын әртүрлі уақыт кезеңдерінде (0, 1,5, 3, 6, 12 және 24 сағат) 150 мМ NaCl инкубациялау арқылы өндіріледі.Өсуді бақылау ретінде 50 мкл RPMI 1640 ортасымен толықтырылған суспензия пайдаланылды, ал уыттылықты бақылау үшін агрегатталмаған нанобөлшектері бар суспензия пайдаланылды.Тәжірибе үш рет үш рет орындалды.MTT талдауы сияқты статистикалық талдауды пайдаланып, соңғы нәтижені қайта бағалау үшін GraphPad Prism 7 пайдаланыңыз.
Ең кішкентай бөлшектердің (AgNP-I) агрегация деңгейі сипатталды және нәтижелер біздің алдыңғы жұмысымызда ішінара жарияланды, бірақ жақсырақ салыстыру үшін барлық бөлшектер мұқият тексерілді.Эксперименттік деректер жиналады және келесі бөлімдерде талқыланады.AgNP үш өлшемі.19
TEM, UV-Vis және DLS арқылы орындалған өлшеулер барлық AgNP үлгілерінің сәтті синтезін растады (2A-D-сурет).2-суреттің бірінші жолына сәйкес ең кішкентай бөлшек (AgNP-I) орташа диаметрі шамамен 10 нм болатын біркелкі сфералық морфологияны көрсетеді.Тұқым арқылы өсірілетін өсу әдісі сонымен қатар AgNP-II және AgNP-III әр түрлі өлшем диапазондарын қамтамасыз етеді, орташа бөлшектер диаметрлері сәйкесінше шамамен 20 нм және 50 нм.Бөлшектердің таралуының стандартты ауытқуына сәйкес үш үлгінің өлшемдері бір-біріне сәйкес келмейді, бұл олардың салыстырмалы талдауы үшін маңызды.TEM негізіндегі бөлшектердің 2D проекцияларының орташа арақатынасы мен жіңішкелік қатынасын салыстыра отырып, бөлшектердің сфералығы ImageJ пішінді сүзгі қосылатын модулі арқылы бағаланады (2E сурет).43 Бөлшектердің пішінін талдауға сәйкес, олардың арақатынасы (ең кіші шектейтін тіктөртбұрыштың үлкен жағы/қысқа жағы) бөлшектердің өсуіне, ал жұқалық қатынасына (тиісті тамаша шеңбердің өлшенген ауданы/теориялық аудан) әсер етпейді. ) бірте-бірте азаяды.Бұл 1-ге тең жіңішкелік қатынасына сәйкес келетін теориялық тұрғыдан өте жақсы дөңгелек болатын көп қырлы бөлшектердің көбірек болуына әкеледі.
2-сурет Трансмиссиялық электронды микроскоптың (TEM) кескіні (A), электронды дифракцияның (ED) үлгісі (B), өлшемді бөлу гистограммасы (C), ультракүлгін сәуледе көрінетін (UV-көрінетін) жарықты сіңіру спектрі (D) және орташа сұйықтық Цитрат -механикалық диаметрі (Z-орташа), дзета потенциалы, арақатынасы және қалыңдық қатынасы (E) бар соңғы күміс нанобөлшектерінің үш түрлі өлшем диапазоны бар: AgNP-I 10 нм (жоғарғы қатар), AgNP -II 20 нм (ортаңғы қатар) ), AgNP-III (төменгі қатар) 50 нм.
Өсу әдісінің циклдік сипаты бөлшектердің пішініне белгілі бір дәрежеде әсер еткенімен, нәтижесінде үлкен AgNP-тердің сфералық мөлшері аз болды, барлық үш үлгі квазисфералық болып қалды.Сонымен қатар, 2В-суреттегі электронды дифракция үлгісінде көрсетілгендей, нано Бөлшектердің кристалдылығы әсер етпейді.Күмістің (111), (220), (200) және (311) Миллер индекстерімен корреляцияланатын көрнекті дифракциялық сақина ғылыми әдебиеттерге және біздің бұрынғы үлесімізге өте сәйкес келеді.9, 19,44 AgNP-II және AgNP-III Дебай-Шеррер сақинасының фрагментациялануы ED кескінінің бірдей үлкейтуде түсірілуіне байланысты, сондықтан бөлшек өлшемі ұлғайған сайын дифракцияланатын бөлшектердің саны артады. бірлік ауданы артады және азаяды.
Нанобөлшектердің мөлшері мен пішіні биологиялық белсенділікке әсер ететіні белгілі.3,45 Пішінге тәуелді каталитикалық және биологиялық белсенділікті әртүрлі пішіндердің белгілі бір кристалдық беттерді (әртүрлі Миллер индекстері бар) көбейтуге бейімділігімен және бұл кристалдық беттердің әртүрлі белсенділіктерімен түсіндіруге болады.45,46 Дайындалған бөлшектер өте ұқсас кристалдық сипаттамаларға сәйкес келетін ұқсас ED нәтижелерін беретіндіктен, коллоидтық тұрақтылық пен биологиялық белсенділік бойынша кейінгі тәжірибелерімізде кез келген байқалған айырмашылықтар пішінге қатысты қасиеттерге емес, нанобөлшектердің өлшеміне жатқызылуы керек деп болжауға болады.
2D-суретте жинақталған UV-Vis нәтижелері синтезделген AgNP-нің басым сфералық табиғатын одан әрі атап көрсетеді, өйткені барлық үш үлгінің SPR шыңдары шамамен 400 нм құрайды, бұл сфералық күміс нанобөлшектерінің тән мәні.29,30 Түсірілген спектрлер де нанокүмістің тұқым арқылы табысты өсуін растады.Бөлшектердің өлшемі ұлғайған сайын, толқын ұзындығы AgNP-II-нің максималды жарық жұтылуына сәйкес келеді-әдебиеттерге сәйкес, AgNP-III қызыл ығысуды бастан кешірді.6,29
AgNP жүйесінің бастапқы коллоидтық тұрақтылығына қатысты DLS рН 7,2 кезінде бөлшектердің орташа гидродинамикалық диаметрі мен дзета потенциалын өлшеу үшін пайдаланылды.2E суретінде көрсетілген нәтижелер AgNP-III AgNP-I немесе AgNP-II-ге қарағанда жоғары коллоидтық тұрақтылыққа ие екенін көрсетеді, өйткені жалпы нұсқаулар ұзақ мерзімді коллоидтық тұрақтылық үшін 30 мВ абсолюттік зета потенциалы қажет екенін көрсетеді. Z орташа мәні (бос және агрегатталған бөлшектердің орташа гидродинамикалық диаметрі ретінде алынған) TEM арқылы алынған бастапқы бөлшектердің өлшемімен салыстырылады, өйткені екі мән неғұрлым жақын болса, үлгідегі жинау дәрежесі соғұрлым жұмсақ болады.Шындығында, AgNP-I және AgNP-II-нің Z орташа мәні олардың TEM-бағаланған негізгі бөлшектерінің өлшемдерінен айтарлықтай жоғары, сондықтан AgNP-III-мен салыстырғанда, бұл үлгілер жоғары теріс зета-потенциалды біріктіру ықтималдығы жоғары болады деп болжанады. жақын өлшемі Z орташа мәнімен бірге жүреді.
Бұл құбылыстың түсіндірмесі екі түрлі болуы мүмкін.Бір жағынан, цитрат концентрациясы синтездің барлық сатыларында бірдей деңгейде сақталады, бұл өсіп келе жатқан бөлшектердің меншікті бетінің азаюына жол бермеу үшін зарядталған беттік топтардың салыстырмалы түрде жоғары мөлшерін қамтамасыз етеді.Дегенмен, Левак және басқалардың айтуынша, цитрат сияқты шағын молекулалар нанобөлшектердің бетіндегі биомолекулалармен оңай алмасуы мүмкін.Бұл жағдайда коллоидтық тұрақтылық өндірілген биомолекулалардың тәжімен анықталады.31 Бұл мінез-құлық біздің жинақтау өлшемдерімізде де байқалғандықтан (кейінірек толығырақ талқыланады), цитраттарды жабудың өзі бұл құбылысты түсіндіре алмайды.
Екінші жағынан, бөлшектердің өлшемі нанометр деңгейіндегі агрегация үрдісіне кері пропорционал.Бұл негізінен дәстүрлі Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) әдісімен расталады, мұнда бөлшектердің тартылуы бөлшектер арасындағы тартымды және итеруші күштердің қосындысы ретінде сипатталады.He және т.б. сәйкес, DLVO энергия қисығының максималды мәні гематит нанобөлшектерінің нанобөлшектерінің өлшемімен азаяды, бұл ең төменгі бастапқы энергияға жетуді жеңілдетеді, осылайша қайтымсыз агрегацияға (конденсацияға) ықпал етеді.47 Дегенмен, DLVO теориясының шектеулерінен тыс басқа да аспектілер бар деген болжам бар.Ван дер Ваальстың ауырлық күші мен электростатикалық қос қабатты итеру бөлшектердің мөлшерінің ұлғаюымен ұқсас болғанымен, Hotze et al.DLVO рұқсат еткеннен гөрі жинақтауға күштірек әсер ететінін ұсынады.14 Олардың пайымдауынша, нанобөлшектердің бетінің қисықтығы енді тегіс бет ретінде бағаланбайды, бұл математикалық бағалауды қолдануға болмайды.Сонымен қатар, бөлшектердің өлшемі азайған сайын, беттегі атомдардың пайызы жоғары болады, бұл электрондық құрылым мен беттік зарядтың әрекетіне әкеледі.Ал беттік реактивтілік өзгереді, бұл қос электр қабатындағы зарядтың төмендеуіне әкеліп соғады және агрегацияға ықпал етеді.
3-суреттегі AgNP-I, AgNP-II және AgNP-III DLS нәтижелерін салыстырған кезде, біз барлық үш үлгіде ұқсас рН ынталандырушы агрегацияны көрсеткенін байқадық.Қатты қышқылдық орта (рН 3) үлгінің дзета-потенциалын 0 мВ-қа жылжытады, бұл бөлшектердің микрон өлшемді агрегаттар түзуіне әкеледі, ал сілтілі рН өзінің дзета потенциалын үлкенірек теріс мәнге ауыстырады, мұнда бөлшектер кішірек агрегаттар түзеді (рН 5). ).Және 7.2) ) немесе толығымен біріктірілмеген күйде қалады (рН 9).Әртүрлі үлгілер арасындағы кейбір маңызды айырмашылықтар да байқалды.Тәжірибе барысында AgNP-I рН-индукцияланған зета потенциалының өзгерістеріне ең сезімтал болып шықты, өйткені бұл бөлшектердің зета потенциалы рН 9-мен салыстырғанда рН 7,2-де төмендеді, ал AgNP-II және AgNP-III тек A көрсетті. ζ айтарлықтай өзгерісі рН 3 шамасында. Сонымен қатар, AgNP-II баяу өзгерістерді және орташа дзета потенциалын көрсетті, ал AgNP-III үшеуінің ең жұмсақ мінез-құлқын көрсетті, өйткені жүйе ең жоғары абсолютті zeta мәнін және баяу тренд қозғалысын көрсетті, бұл AgNP-III рН-индукцияланған агрегацияға ең төзімді.Бұл нәтижелер орташа гидродинамикалық диаметрді өлшеу нәтижелеріне сәйкес келеді.Олардың праймерлерінің бөлшектерінің өлшемін ескере отырып, AgNP-I барлық рН мәндерінде тұрақты бірте-бірте агрегацияны көрсетті, ең алдымен, 10 мМ NaCl фонына байланысты, ал AgNP-II және AgNP-III жинаудың рН 3 кезінде ғана маңызды болды.Ең қызықты айырмашылығы, үлкен нанобөлшектердің өлшеміне қарамастан, AgNP-III 24 сағат ішінде рН 3-те ең кішкентай агрегаттарды құрайды, бұл оның агрегацияға қарсы қасиеттерін көрсетеді.24 сағаттан кейін рН 3 кезінде AgNPs орташа Z мәнін дайындалған үлгінің мәніне бөлу арқылы AgNP-I және AgNP-II салыстырмалы жиынтық өлшемдері 50 есе, 42 есе және 22 есе өскенін байқауға болады. , тиісінше.III.
3-сурет Өлшемі ұлғайған (10 нм: AgNP-I, 20 нм: AgNP-II және 50 нм: AgNP-III) цитратпен аяқталатын күміс нанобөлшектері үлгісінің динамикалық жарық шашырау нәтижелері орташа гидродинамикалық диаметр (Z орташа) ретінде көрсетілген. ) (оң жақта) Әртүрлі рН жағдайында зета потенциалы (сол жақта) 24 сағат ішінде өзгереді.
Бақыланатын рН-тәуелді агрегация сонымен қатар AgNP үлгілерінің беткі плазмонды резонансына (SPR) әсер етті, бұл олардың UV-Vis спектрлерімен дәлелденді.Қосымша S1 суретіне сәйкес, күміс нанобөлшектерінің барлық үш суспензиясының бірігуі олардың SPR шыңдарының қарқындылығының төмендеуімен және қалыпты қызыл ығысуымен жүреді.Бұл өзгерістердің көлемі рН функциясы ретінде DLS нәтижелері бойынша болжанған біріктіру дәрежесіне сәйкес келеді, дегенмен кейбір қызықты үрдістер байқалды.Түйсікке қарама-қайшы, орташа өлшемді AgNP-II SPR өзгерістеріне ең сезімтал, ал қалған екі үлгі азырақ сезімтал болып шықты.SPR зерттеулерінде 50 нм бөлшектердің диэлектрлік қасиеттеріне негізделген бөлшектерді ажырату үшін қолданылатын теориялық бөлшектер өлшемі шегі болып табылады.50 нм-ден кіші бөлшектерді (AgNP-I және AgNP-II) қарапайым диэлектрлік дипольдер ретінде сипаттауға болады, ал бұл шекке жеткен немесе одан асатын бөлшектер (AgNP-III) күрделі диэлектрлік қасиеттерге ие және олардың резонансы Жолақ мультимодальды өзгерістерге бөлінеді. .Екі кішірек бөлшектер үлгілері жағдайында AgNP қарапайым дипольдер ретінде қарастырылуы мүмкін және плазма оңай қабаттасуы мүмкін.Бөлшектердің өлшемі ұлғайған сайын, бұл байланыс үлкенірек плазманы шығарады, бұл байқалған жоғары сезімталдықты түсіндіре алады.29 Дегенмен, ең үлкен бөлшектер үшін қарапайым дипольді бағалау басқа қосылу күйлері де орын алуы мүмкін болғанда жарамсыз, бұл AgNP-III спектрлік өзгерістерді көрсетуге бейімділігін төмендетеді.29
Біздің тәжірибелік шарттарымызда рН мәні әртүрлі өлшемдегі цитратпен қапталған күміс нанобөлшектерінің коллоидтық тұрақтылығына үлкен әсер ететіні дәлелденді.Бұл жүйелерде тұрақтылықты AgNP бетіндегі теріс зарядталған -COO- топтары қамтамасыз етеді.Цитрат ионының карбоксилат функционалдық тобы H+ иондарының көп санында протондалған, сондықтан түзілген карбоксил тобы 4-суреттің жоғарғы қатарында көрсетілгендей бөлшектер арасындағы электростатикалық итеруді қамтамасыз ете алмайды. Ле Шателье принципі бойынша AgNP үлгілер рН 3 деңгейінде тез біріктіріледі, бірақ рН жоғарылаған сайын бірте-бірте тұрақтырақ болады.
4-сурет Әртүрлі рН (жоғарғы қатар), NaCl концентрациясы (ортаңғы қатар) және биомолекулалар (төменгі қатар) жағдайында агрегация арқылы анықталған беттік әрекеттесудің схемалық механизмі.
5-суретке сәйкес, әртүрлі мөлшердегі AgNP суспензияларындағы коллоидтық тұрақтылық тұз концентрациясының жоғарылауы кезінде де зерттелді.Цитратпен аяқталатын осы AgNP жүйелеріндегі зета потенциалына негізделген нанобөлшектердің ұлғаюы қайтадан NaCl сыртқы әсерлеріне күшейтілген төзімділікті қамтамасыз етеді.AgNP-I-де жұмсақ агрегацияны тудыру үшін 10 мМ NaCl жеткілікті, ал 50 мМ тұз концентрациясы өте ұқсас нәтиже береді.AgNP-II және AgNP-III, 10 мМ NaCl дзета потенциалына айтарлықтай әсер етпейді, өйткені олардың мәндері (AgNP-II) немесе одан төмен (AgNP-III) -30 мВ шамасында қалады.NaCl концентрациясын 50 мМ дейін және ең соңында 150 мМ NaCl дейін арттыру барлық үлгілердегі дзета потенциалының абсолютті мәнін айтарлықтай төмендету үшін жеткілікті, дегенмен үлкенірек бөлшектер теріс зарядты көбірек сақтайды.Бұл нәтижелер AgNPs күтілетін орташа гидродинамикалық диаметріне сәйкес келеді;10, 50 және 150 мМ NaCl өлшенген Z орташа тренд сызықтары әр түрлі, бірте-бірте өсетін мәндерді көрсетеді.Соңында микрон өлшемді агрегаттар 150 мМ барлық үш экспериментте анықталды.
5-сурет Өлшемі ұлғайған (10 нм: AgNP-I, 20 нм: AgNP-II және 50 нм: AgNP-III) цитратпен аяқталатын күміс нанобөлшектері үлгісінің динамикалық жарық шашырау нәтижелері орташа гидродинамикалық диаметр (Z орташа) ретінде көрсетілген. ) (оң жақта) және дзета потенциалы (сол жақта) әртүрлі NaCl концентрацияларында 24 сағат ішінде өзгереді.
S2 қосымша суретіндегі UV-Vis нәтижелері барлық үш үлгідегі SPR 50 және 150 мМ NaCl бірден және айтарлықтай төмендейтінін көрсетеді.Мұны DLS арқылы түсіндіруге болады, себебі NaCl негізіндегі агрегация рН-тәуелді эксперименттерге қарағанда тезірек жүреді, бұл ерте (0, 1,5 және 3 сағат) өлшемдер арасындағы үлкен айырмашылықпен түсіндіріледі.Сонымен қатар, тұз концентрациясының жоғарылауы тәжірибелік ортаның салыстырмалы өткізгіштігін арттырады, бұл беттік плазма резонансына қатты әсер етеді.29
NaCl әсері 4-суреттің ортаңғы қатарында жинақталған. Жалпы алғанда, натрий хлоридінің концентрациясын жоғарылату қышқылдықты арттыруға ұқсас әсер етеді деп қорытынды жасауға болады, өйткені Na+ иондары карбоксилат топтары айналасында координациялануға бейім. теріс zeta потенциалды AgNPs басу.Сонымен қатар, 150 мМ NaCl барлық үш үлгіде микрон өлшемді агрегаттар түзді, бұл физиологиялық электролит концентрациясы цитратпен аяқталатын AgNPs коллоидтық тұрақтылығына зиянын тигізетінін көрсетеді.Ұқсас AgNP жүйелеріндегі NaCl конденсациясының критикалық концентрациясын (CCC) ескере отырып, бұл нәтижелерді тиісті әдебиеттерде ақылды түрде орналастыруға болады.Huynh және т.б.орташа диаметрі 71 нм болатын цитратпен аяқталатын күміс нанобөлшектері үшін NaCl CCC 47,6 мМ болғанын есептеді, ал El Badawy және т.б.цитрат жабыны бар 10 нм AgNPs CCC 70 мМ екенін байқады.10,16 Сонымен қатар, шамамен 300 мМ болатын айтарлықтай жоғары CCC He et al. өлшенді, бұл олардың синтездеу әдісінің бұрын айтылған басылымнан өзгеше болуына себеп болды.48 Қазіргі үлес осы мәндерді жан-жақты талдауға бағытталмаса да, біздің эксперименттік жағдайларымыз бүкіл зерттеудің күрделілігінде артып келе жатқандықтан, 50 мМ, әсіресе 150 мМ NaCl биологиялық маңызды NaCl концентрациясы айтарлықтай жоғары болып көрінеді.Анықталған күшті өзгерістерді түсіндіре отырып, индукцияланған коагуляция.
Полимерлеу тәжірибесінің келесі қадамы нанобөлшек-биомекуланың әрекеттесуін модельдеу үшін қарапайым, бірақ биологиялық маңызды молекулаларды пайдалану болып табылады.DLS (6 және 7-суреттер) және UV-Vis нәтижелері (S3 және S4 қосымша суреттері) негізінде кейбір жалпы қорытындыларды бекітуге болады.Біздің эксперименттік шарттарымызда зерттелген глюкоза мен глутамин молекулалары кез келген AgNP жүйесінде агрегацияны индукцияламайды, өйткені Z-орташа тренд сәйкес анықтамалық өлшем мәнімен тығыз байланысты.Олардың болуы агрегацияға әсер етпесе де, эксперимент нәтижелері бұл молекулалардың AgNP бетінде жартылай адсорбцияланғанын көрсетеді.Бұл көзқарасты қолдайтын ең көрнекті нәтиже - жарық сіңіруінің байқалған өзгерісі.AgNP-I мәнді толқын ұзындығы немесе қарқындылық өзгерістерін көрсетпесе де, оны үлкенірек бөлшектерді өлшеу арқылы анық байқауға болады, бұл, ең алдымен, жоғарыда айтылған оптикалық сезімталдыққа байланысты.Концентрациясына қарамастан, глюкоза бақылау өлшеуімен салыстырғанда 1,5 сағаттан кейін үлкен қызыл ығысуды тудыруы мүмкін, бұл AgNP-II-де шамамен 40 нм және AgNP-III-де шамамен 10 нм, бұл беттік өзара әрекеттесулердің пайда болуын дәлелдейді.Глутамин де осындай үрдісті көрсетті, бірақ өзгеріс соншалықты айқын болмады.Сонымен қатар, глютамин орташа және үлкен бөлшектердің абсолютті зета потенциалын төмендете алатынын атап өткен жөн.Дегенмен, бұл дзета өзгерістері агрегация деңгейіне әсер етпейтін сияқты, глутамин сияқты кішкентай биомолекулалар да бөлшектер арасындағы кеңістіктік итеруді белгілі бір дәрежеде қамтамасыз ете алады деп болжауға болады.
6-сурет Өлшемі ұлғайған (10 нм: AgNP-I, 20 нм: AgNP-II және 50 нм: AgNP-III) цитратпен аяқталатын күміс нанобөлшек үлгілерінің динамикалық жарық шашырау нәтижелері орташа гидродинамикалық диаметр (Z орташа) ретінде көрсетілген. (оң жақта) әртүрлі глюкоза концентрациясының сыртқы жағдайында зета потенциалы (сол жақта) 24 сағат ішінде өзгереді.
7-сурет Өлшемі ұлғайған (10 нм: AgNP-I, 20 нм: AgNP-II және 50 нм: AgNP-III) цитратпен аяқталатын күміс нанобөлшектері үлгісінің динамикалық жарық шашырау нәтижелері орташа гидродинамикалық диаметр (Z орташа) ретінде көрсетілген. ) (оң жақта) Глютаминнің қатысуымен зета потенциалы (сол жақта) 24 сағат ішінде өзгереді.
Қысқаша айтқанда, глюкоза және глутамин сияқты шағын биомолекулалар өлшенген концентрациядағы коллоидтық тұрақтылыққа әсер етпейді: олар зета потенциалына және UV-Vis нәтижелеріне әртүрлі дәрежеде әсер еткенімен, Z орташа нәтижелер сәйкес келмейді.Бұл молекулалардың беттік адсорбциясы электростатикалық итеруді тежейтінін көрсетеді, бірақ сонымен бірге өлшемдік тұрақтылықты қамтамасыз етеді.
Алдыңғы нәтижелерді алдыңғы нәтижелермен байланыстыру және биологиялық жағдайларды анағұрлым шебер модельдеу үшін біз ең жиі қолданылатын жасуша культурасының кейбір компоненттерін таңдап алдық және оларды AgNP коллоидтарының тұрақтылығын зерттеудің тәжірибелік шарттары ретінде пайдаландық.Бүкіл in vitro экспериментінде DMEM-тің орта ретінде маңызды функцияларының бірі қажетті осмостық жағдайларды орнату болып табылады, бірақ химиялық тұрғыдан алғанда, бұл жалпы иондық күші 150 мМ NaCl-ге ұқсас күрделі тұз ерітіндісі. .40 FBS-ке келетін болсақ, бұл беттік адсорбция тұрғысынан биомолекулалардың, негізінен белоктардың күрделі қоспасы, химиялық құрамы мен әртүрлілігіне қарамастан, глюкоза мен глутаминнің тәжірибелік нәтижелерімен кейбір ұқсастықтары бар Жыныс әлдеқайда күрделі.19 DLS және UV-Сәйкесінше 8-суретте және S5 қосымша суретінде көрсетілген көрінетін нәтижелерді осы материалдардың химиялық құрамын зерттеу және оларды алдыңғы бөлімдегі өлшемдермен корреляциялау арқылы түсіндіруге болады.
8-сурет Өлшемі ұлғайған (10 нм: AgNP-I, 20 нм: AgNP-II және 50 нм: AgNP-III) цитратпен аяқталатын күміс нанобөлшектері үлгісінің динамикалық жарық шашырау нәтижелері орташа гидродинамикалық диаметр (Z орташа) ретінде көрсетілген. ) (оң жақта) DMEM және FBS жасуша культурасының құрамдастары болған кезде зета потенциалы (сол жақта) 24 сағат ішінде өзгереді.
DMEM-де әртүрлі мөлшердегі AgNP сұйылтуы, жоғары NaCl концентрациясы болған кезде байқалатындай коллоидтық тұрақтылыққа ұқсас әсер етеді.50 v/v% DMEM-де AgNP дисперсиясы зета потенциалының және Z-орташа мәнінің жоғарылауымен және SPR қарқындылығының күрт төмендеуімен ауқымды агрегация анықталғанын көрсетті.Айта кету керек, DMEM 24 сағаттан кейін индукцияланған максималды агрегат өлшемі праймер нанобөлшектерінің өлшеміне кері пропорционалды.
FBS және AgNP арасындағы өзара әрекеттесу глюкоза және глутамин сияқты кішірек молекулалардың қатысуымен байқалғанға ұқсас, бірақ әсері күштірек.Бөлшектердің Z орташа мәні өзгермейді, бұл ретте зета потенциалының жоғарылауы анықталады.SPR шыңы аздап қызыл ығысуды көрсетті, бірақ ең қызығы, SPR қарқындылығы бақылау өлшеуіндегідей айтарлықтай төмендемеді.Бұл нәтижелерді нанобөлшектердің бетіндегі макромолекулалардың туа біткен адсорбциясымен түсіндіруге болады (4-суреттегі төменгі қатар), бұл қазір организмде биомолекулалық тәждің пайда болуы деп түсініледі.49