Javascript учурда браузериңизде өчүрүлгөн.Javascript өчүрүлгөндө, бул веб-сайттын кээ бир функциялары иштебейт.
Өзүңүздүн конкреттүү маалыматыңызды жана кызыктырган конкреттүү дары-дармектериңизди каттаңыз, биз сиз берген маалыматты биздин кеңири маалымат базабыздагы макалалар менен дал келтирип, PDF көчүрмөсүн өз убагында электрондук почта аркылуу жөнөтөбүз.
Кичинекей нанобөлүкчөлөр ар дайым жакшыбы?Биологиялык тиешелүү шарттарда күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнө жараша агрегациясынын биологиялык таасирин түшүнүү
Авторлору: Белтеки П, Ронавари А, Закупсски Д, Бока Е, Игаз Н, Шеренцес Б, Пфайфер I, Вагвёлгыи С, Киричси М, Конья З
Петер Белтеки,1,* Андреа Ронавари,1,* Далма Закупски,1 Эстер Бока,1 Нора Игаз,2 Беттина Серенчес,3 Илона Пфайффер,3 Чаба Вагвёлги,3 Моника Киричси, экологиялык химия жана Hungary Science of Hunga, , Сегед университети;2 Биохимия жана молекулярдык биология кафедрасы, Илим жана маалымат факультети, Сегед университети, Венгрия;3 Сегед университетинин Илим жана маалымат факультетинин микробиология бөлүмү, Венгрия;4MTA-SZTE Реакция кинетикасы жана беттик химия изилдөө тобу, Сегед, Венгрия* Бул авторлор бул ишке бирдей салым кошушту.Байланыш: Золтан Конья Колдонмо жана айлана-чөйрө химиясы бөлүмү, Илим жана информатика факультети, Сегед университети, Реррих аянты 1, Сегед, H-6720, Венгрия Телефон +36 62 544620 Электрондук почта [Электрондук почтаны коргоо] Максаты: Күмүш нанобөлүкчөлөрү (AgNP) абдан көп изилденген наноматериалдардын бири, айрыкча, алардын биомедициналык колдонмолоруна байланыштуу.Бирок, нанобөлүкчөлөрдүн агрегациясынан улам, биологиялык чөйрөдө алардын эң сонун цитотоксиктиги жана бактерияга каршы активдүүлүгү көп учурда бузулат.Бул иште орточо диаметри 10, 20 жана 50 нм болгон цитрат менен аяктаган күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн үч түрдүү үлгүлөрүнүн агрегация жүрүм-туруму жана ага байланыштуу биологиялык активдүүлүгү изилденген.Метод: Нанобөлүкчөлөрдү синтездөө жана мүнөздөө үчүн трансмиссиялык электрондук микроскопту колдонуңуз, алардын ар кандай рН баалуулуктарында, NaCl, глюкоза жана глютамин концентрацияларында агрегациялык жүрүм-турумун динамикалык жарык чачыратуу жана ультра кызгылт көккө көрүнгөн спектроскопия аркылуу баалаңыз.Мындан тышкары, Dulbecco сыяктуу клетка маданияты чөйрө компоненттери Eagle Medium жана Fetal Calf сывороткасындагы топтоо жүрүм-турумун жакшыртат.Натыйжалар: Натыйжалар көрсөткөндөй, кислоталык рН жана физиологиялык электролит мазмуну жалпысынан микрон масштабдуу агрегацияны жаратат, бул биомолекулярдык коронанын пайда болушу менен шартталган.Белгилей кетчү нерсе, чоңураак бөлүкчөлөр кичи бөлүкчөлөрүнө караганда тышкы таасирлерге көбүрөөк каршылык көрсөтөт.In vitro цитотоксикалык жана антибактериалдык тесттер ар кандай агрегация стадияларында нанобөлүкчөлөр агрегаттары менен клеткаларды дарылоо аркылуу жүргүзүлгөн.Корутунду: Биздин натыйжалар коллоиддик туруктуулук менен AgNPтердин уулуулугунун ортосундагы терең байланышты көрсөтөт, анткени экстремалдык агрегация биологиялык активдүүлүктүн толук жоголушуна алып келет.Чоң бөлүкчөлөр үчүн байкалган антиагрегациянын жогорку даражасы in vitro уулуулугуна олуттуу таасирин тийгизет, анткени мындай үлгүлөр микробго каршы жана сүт эмүүчүлөрдүн клеткаларынын активдүүлүгүн көбүрөөк сактайт.Бул жыйынтыктар, тиешелүү адабияттардагы жалпы пикирге карабастан, мүмкүн болгон эң кичинекей нанобөлүкчөлөрдү бутага алуу эң жакшы иш-аракет болушу мүмкүн эмес деген жыйынтыкка алып келет.Ачкыч сөздөр: үрөн ортомчулугу менен өсүү, коллоиддик туруктуулук, чоңдукка көз каранды агрегация жүрүм-туруму, агрегация зыянынын уулуулугу
Наноматериалдарга суроо-талап жана өндүрүштүн өсүшү уланган сайын, алардын биокоопсуздугуна же биологиялык активдүүлүгүнө көбүрөөк көңүл бурулууда.Күмүш нанобөлүкчөлөрү (AgNPs) эң жакшы каталитикалык, оптикалык жана биологиялык касиеттеринен улам бул класстагы материалдардын эң көп синтезделген, изилденген жана колдонулган өкүлдөрүнүн бири болуп саналат.1 Жалпысынан наноматериалдардын уникалдуу мүнөздөмөлөрү (анын ичинде AgNPs) негизинен алардын чоң спецификалык беттик аянтына байланыштуу деп эсептелет.Ошондуктан, сөзсүз көйгөй бул негизги өзгөчөлүккө таасир этүүчү ар кандай процесс, мисалы, бөлүкчөлөрдүн өлчөмү, беттик каптоо же топтоо, ал нанобөлүкчөлөрдүн өзгөчө колдонмолор үчүн маанилүү болгон касиеттерине олуттуу зыян келтиреби.
Бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнүн жана стабилизаторлордун таасири адабиятта салыштырмалуу жакшы жазылган предметтер.Мисалы, жалпы кабыл алынган көз караш кичинекей нанобөлүкчөлөр чоң нанобөлүкчөлөргө караганда уулуураак болот.2 Жалпы адабияттарга ылайык, биздин мурунку изилдөөлөр сүт эмүүчүлөрдүн клеткалары жана микроорганизмдер боюнча нанокүмүштүн өлчөмүнө жараша активдүүлүгүн көрсөттү.3–5 Наноматериалдардын касиеттерине кеңири таасир этүүчү дагы бир атрибут – беттик каптоо.Жөн гана анын бетине стабилизаторлорду кошуу же өзгөртүү менен, бир эле наноматериал такыр башка физикалык, химиялык жана биологиялык касиеттерге ээ болушу мүмкүн.Каптоочу агенттерди колдонуу көбүнчө нанобөлүкчөлөрдүн синтезинин бир бөлүгү катары жүзөгө ашырылат.Мисалы, цитрат менен аяктаган күмүш нанобөлүкчөлөрү изилдөөдөгү эң актуалдуу AgNPтердин бири болуп саналат, алар реакция чөйрөсү катары тандалган стабилизатор эритмесинде күмүш туздарын азайтуу жолу менен синтезделет.6 Citrate анын арзан баасын, жеткиликтүүлүгүн, биологиялык шайкештигин жана күмүшкө болгон күчтүү жакындыгын жонокой пайдалана алат, бул ар кандай сунушталган өз ара аракеттенүүдө чагылдырылышы мүмкүн, кайра беттик адсорбциядан иондук өз ара аракеттенүүгө чейин.Кичинекей молекулалар жана 7,8 жакын полиатомдук иондор, мисалы, цитраттар, полимерлер, полиэлектролиттер жана биологиялык агенттер, ошондой эле, адатта, нано-күмүш турукташтыруу жана ага уникалдуу functionalizations аткаруу үчүн колдонулат.9-12
Атайылап үстүн жабуу менен нанобөлүкчөлөрдүн активдүүлүгүн өзгөртүү мүмкүнчүлүгү абдан кызыктуу аймак болсо да, бул беттик каптаманын негизги ролу нанобөлүкчөлөр системасы үчүн коллоиддик туруктуулукту камсыз кылуучу мааниге ээ.Наноматериалдардын чоң спецификалык бетинин аянты чоң беттик энергияны пайда кылат, бул системанын термодинамикалык жөндөмүнө минималдуу энергияга жетишине тоскоол болот.13 Тийиштүү турукташтыруу болбосо, бул наноматериалдардын агломерациясына алып келиши мүмкүн.Агрегация – дисперстүү бөлүкчөлөр жолугуп, учурдагы термодинамикалык өз ара аракеттешүү бөлүкчөлөрдүн бири-бирине жабышып калышына жол бергенде пайда болгон ар кандай формадагы жана өлчөмдөгү бөлүкчөлөрдүн агрегаттарынын пайда болушу.Ошондуктан стабилизаторлор бөлүкчөлөрдүн термодинамикалык тартылуусуна каршы туруу үчүн бөлүкчөлөрдүн ортосуна жетишерлик чоң түртүүчү күч киргизүү аркылуу агрегацияны болтурбоо үчүн колдонулат.14
Бөлүкчөлөрдүн өлчөмү жана беттик каптоо предмети нанобөлүкчөлөр козгогон биологиялык активдүүлүктөрдү жөнгө салуу контекстинде кылдат изилденгенине карабастан, бөлүкчөлөрдүн агрегациясы көп көңүл бурулбаган аймак болуп саналат.Биологиялык тиешелүү шарттарда нанобөлүкчөлөрдүн коллоиддик туруктуулугун чечүү үчүн эч кандай кылдат изилдөө дээрлик жок.10,15-17 Мындан тышкары, бул салым өзгөчө сейрек кездешет, агрегация менен байланышкан ууландыргычтык да изилденген, ал тургай, ал тамыр тромбоз сыяктуу терс реакцияларды алып келиши мүмкүн болсо да, же анын уулуулугу сыяктуу керектүү мүнөздөмөлөрдү жоготушу мүмкүн. 1.18, 19-сүрөттө көрсөтүлгөн.Чынында, күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн туруктуулугунун бир нече белгилүү механизмдеринин бири агрегацияга байланыштуу, анткени кээ бир E. coli жана Pseudomonas aeruginosa штаммдары флагеллин, флагеллин белокту билдирүү менен нано-күмүш сезгичтигин төмөндөтөт.Ал күмүшкө жогорку жакындыкка ээ, ошону менен агрегацияны жаратат.20
Күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн уулуулугуна байланыштуу бир нече ар кандай механизмдер бар жана агрегация бул механизмдердин бардыгына таасир этет.AgNP биологиялык активдүүлүгүнүн эң көп талкууланган ыкмасы, кээде “Троя жылкысы” механизми деп аталат, AgNPs Ag+ алып жүрүүчү катары каралат.1,21 Троян жылкы механизми жергиликтүү Ag+ концентрациясынын чоң өсүшүн камсыздай алат, бул ROS жана мембрана деполяризациясын пайда кылат.22-24 Агрегация Ag+тин чыгарылышына таасир этиши мүмкүн, ошону менен уулуулугуна таасир этет, анткени ал күмүш иондору кычкылданышы жана эриши мүмкүн болгон эффективдүү активдүү бетти азайтат.Бирок, AgNPs ион чыгаруу аркылуу уулуулугун гана көрсөтпөйт.Көптөгөн өлчөмдөргө жана морфологияга байланыштуу өз ара аракеттенүүлөрдү эске алуу керек.Алардын арасында нанобөлүкчөлөрдүн бетинин өлчөмү жана формасы аныктоочу мүнөздөмө болуп саналат.4,25 Бул механизмдерди чогултуу "индукцияланган уулуу механизмдер" катары категорияга бөлүүгө болот.Органеллдерге зыян келтирип, клетканын өлүмүнө алып келиши мүмкүн болгон көптөгөн митохондриялык жана беттик мембраналык реакциялар бар.25-27 Агрегаттардын пайда болушу табигый түрдө тирүү системалар тарабынан таанылган күмүш камтыган объектилердин өлчөмүнө жана формасына таасир эткендиктен, бул өз ара аракеттенүүлөр да таасир этиши мүмкүн.
Күмүш нанобөлүкчөлөрүн бириктирүү боюнча мурунку макалабызда биз бул көйгөйдү изилдөө үчүн химиялык жана in vitro биологиялык эксперименттерден турган эффективдүү скрининг процедурасын көрсөттүк.19 Динамикалык жарык чачыратуу (DLS) текшерүүлөрдүн бул түрлөрү үчүн артыкчылыктуу ыкма болуп саналат, анткени материал бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнө окшош толкун узундугунда фотондорду чачырата алат.Суюк чөйрөдөгү бөлүкчөлөрдүн броун кыймылынын ылдамдыгы чоңдукка байланыштуу болгондуктан, чачыранды жарыктын интенсивдүүлүгүнүн өзгөрүүсү суюк үлгүнүн орточо гидродинамикалык диаметрин (Z-орто) аныктоо үчүн пайдаланылышы мүмкүн.28 Мындан тышкары, үлгүгө чыңалууну колдонуу менен нанобөлүкчөнүн zeta потенциалын (ζ потенциалын) Z орточо маанисине окшош өлчөөгө болот.13,28 Эгерде zeta потенциалынын абсолюттук мааниси жетишерлик жогору болсо (жалпы көрсөтмөлөр боюнча> ±30 мВ), ал агрегацияга каршы туруу үчүн бөлүкчөлөрдүн ортосунда күчтүү электростатикалык түртүүнү жаратат.Мүнөздүү беттик плазмондук резонанс (SPR) – уникалдуу оптикалык кубулуш, негизинен баалуу металлдын нанобөлүкчөлөрүнө (негизинен Au жана Ag) таандык.29​​ Бул материалдардын нано масштабдагы электрондук термелүүлөрүнүн (беттик плазмондорунун) негизинде, сфералык AgNPs 400 нмге жакын UV-Vis сиңирүү чокусуна ээ экени белгилүү.30 Бөлүкчөлөрдүн интенсивдүүлүгү жана толкун узундугунун жылышы DLS натыйжаларын толуктоо үчүн колдонулат, анткени бул ыкма нанобөлүкчөлөрдүн агрегациясын жана биомолекулалардын беттик адсорбциясын аныктоо үчүн колдонулушу мүмкүн.
Алынган маалыматтын негизинде клетканын жашоо жөндөмдүүлүгү (MTT) жана антибактериалдык анализдер AgNP уулуулугу нанобөлүкчөлөрдүн концентрациясына эмес, топтоо деңгээлинин функциясы катары сүрөттөлгөн тартипте жүргүзүлөт.Бул уникалдуу ыкма биологиялык активдүүлүктө агрегация деңгээлинин терең маанисин көрсөтүүгө мүмкүндүк берет, анткени, мисалы, цитрат менен аяктаган AgNP агрегациядан улам бир нече сааттын ичинде биологиялык активдүүлүгүн толугу менен жоготот.19
Учурдагы жумушта биз нанобөлүкчөлөрдүн өлчөмүнүн нанобөлүкчөлөрдүн агрегациясына тийгизген таасирин изилдөө менен био-байланышкан коллоиддердин туруктуулугуна жана алардын биологиялык активдүүлүккө тийгизген таасирине мурдагы салымыбызды кеңейтүүнү көздөп жатабыз.Бул нанобөлүкчөлөрдүн изилдөөлөрүнүн бири экени талашсыз.Жогорку профилдеги көз караш жана 31 Бул маселени иликтөө үчүн цитрат менен аяктаган AgNPдерди үч түрдүү өлчөмдөгү диапазондо (10, 20 жана 50 нм) өндүрүү үчүн үрөн аркылуу өстүрүү ыкмасы колдонулган.6,32 таралган ыкмалардын бири катары.Медициналык колдонмолордо кеңири жана үзгүлтүксүз колдонулган наноматериалдар үчүн нанокүмүштүн агрегацияга байланыштуу биологиялык касиеттеринин мүмкүн болгон өлчөмдөрүнө көз карандылыгын изилдөө үчүн ар кандай өлчөмдөгү цитрат менен аяктаган AgNP тандалат.Ар кандай өлчөмдөгү AgNPлерди синтездегенден кийин, биз өндүрүлгөн үлгүлөрдү трансмиссиялык электрондук микроскопия (TEM) менен мүнөздөп, андан кийин жогоруда айтылган скрининг процедурасын колдонуу менен бөлүкчөлөрдү карап чыктык.Кошумчалай кетсек, Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) жана Fetal Bovine Serum (FBS) in vitro клетка культураларынын катышуусунда өлчөмүнө жараша агрегациянын жүрүм-туруму жана анын жүрүм-туруму ар кандай рН баалуулуктарында, NaCl, глюкоза жана глютамин концентрацияларында бааланган.Цитотоксиндүүлүктүн мүнөздөмөлөрү комплекстүү шарттарда аныкталат.Илимий консенсус жалпысынан кичинекей бөлүкчөлөр артыкчылыктуу экенин көрсөтүп турат;Биздин иликтөөбүз мунун бар же жок экенин аныктоо үчүн химиялык жана биологиялык платформаны камсыз кылат.
Ар кандай өлчөмдөгү диапазондогу үч күмүш нанобөлүкчөлөр Ван жана башкалар тарабынан сунушталган үрөн ортомчу өсүү ыкмасы менен бир аз оңдоолор менен даярдалган.6 Бул ыкма күмүш булагы катары күмүш нитраты (AgNO3), калыбына келтирүүчү агент катары натрий боргидрид (NaBH4) жана стабилизатор катары натрий цитраты колдонулган химиялык калыбына келтирүүгө негизделген.Алгач натрий цитратынын дигидратынан (Na3C6H5O7 x 2H2O) 75 мл 9 мМ цитрат суу эритмесин даярдап, 70°Cге чейин ысытыңыз.Андан кийин, реакция чөйрөсүнө 2 мл 1% с/а AgNO3 эритмеси кошулду, андан кийин жаңы даярдалган натрий боргидридинин эритмеси (2 мл 0,1% масса) аралашмага тамчылатып куюлган.Алынган сары-күрөң суспензия 1 саат бою катуу аралаштыруу менен 70°Cде сакталып, андан кийин бөлмө температурасына чейин муздатылган.Натыйжадагы үлгү (мындан ары AgNP-I деп аталат) кийинки синтез баскычында үрөн ортомчулугу менен өсүү үчүн негиз катары колдонулат.
Орточо өлчөмдөгү бөлүкчөлөрдүн суспензиясын (AgNP-II деп белгиленет) синтездөө үчүн 90 мл 7,6 мМ цитрат эритмени 80°Cге чейин ысытыңыз, аны 10 мл AgNP-I менен аралаштырыңыз, андан кийин 2 мл 1% с/а AgNO3 эритмесин аралаштырыңыз. күчтүү механикалык аралаштыруу астында 1 саат кармалып, андан кийин үлгү бөлмө температурасына чейин муздатылган.
Эң чоң бөлүкчө (AgNP-III) үчүн ошол эле өсүү процессин кайталаңыз, бирок бул учурда үрөн суспензиясы катары 10 мл AgNP-II колдонуңуз.Үлгүлөр бөлмө температурасына жеткенден кийин, алар AgNO3 жалпы мазмунуна негизделген номиналдуу Ag концентрациясын 40°C температурада кошумча эриткичти кошуу же буулоо аркылуу 150 промиллеге чейин белгилешет жана акыры аларды 4°Cде андан ары колдонууга чейин сакташат.
Нанобөлүкчөлөрдүн морфологиялык мүнөздөмөлөрүн изилдөө жана алардын электрондук дифракциясынын (ED) үлгүсүн тартуу үчүн FEI Tecnai G2 20 X-Twin өткөрүүчү электрондук микроскопту (TEM) (FEI Корпоративдик штабы, Хилсборо, Орегон, АКШ) 200 кВ тездетүүчү чыңалуу менен колдонуңуз.ImageJ программалык пакетинин жардамы менен кеминде 15 өкүл сүрөт (~ 750 бөлүкчө) бааланып, натыйжада гистограммалар (жана бүт изилдөөдөгү бардык графиктер) OriginPro 2018 (OriginLab, Northampton, MA, АКШ) 33, 34 түзүлдү.
Үлгүлөрдүн орточо гидродинамикалык диаметри (Z-орточо), зета потенциалы (ζ-потенциал) жана мүнөздүү беттик плазмондук резонанс (SPR) алардын баштапкы коллоиддик касиеттерин көрсөтүү үчүн өлчөнгөн.Үлгүнүн орточо гидродинамикалык диаметри жана дзета потенциалы Malvern Zetasizer Nano ZS аспабы (Malvern Instruments, Малверн, Улуу Британия) тарабынан 37±0,1°C температурада бир жолу колдонулуучу бүктөлгөн капиллярдык клеткаларды колдонуу менен өлчөнгөн.Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis спектрофотометри (Halma PLC, Largo, FL, АКШ) 250-800 нм диапазонундагы үлгүлөрдүн UV-Vis жутуу спектрлеринен мүнөздүү SPR мүнөздөмөлөрүн алуу үчүн колдонулган.
Бүткүл эксперименттин жүрүшүндө коллоиддик туруктуулукка байланыштуу үч түрдүү өлчөө бир эле учурда жүргүзүлдү.Бөлүкчөлөрдүн орточо гидродинамикалык диаметрин (Z орточо) жана зета потенциалын (ζ потенциалын) өлчөө үчүн DLS колдонуңуз, анткени Z орточо нанобөлүкчөлөрдүн агрегаттарынын орточо өлчөмүнө байланыштуу, ал эми zeta потенциалы системадагы электростатикалык түртүүнү көрсөтөт. нанобөлүкчөлөрдүн ортосундагы Ван дер Ваальс тартылышын ордун толтурууга жетиштүү күчтүү.Өлчөөлөр үч нускада жүргүзүлөт жана Z орточо жана zeta потенциалынын стандарттык четтөөсү Zetasizer программасы менен эсептелинет.Бөлүкчөлөрдүн мүнөздүү SPR спектрлери UV-Vis спектроскопиясы менен бааланат, анткени эң жогорку интенсивдүүлүктүн жана толкун узундугунун өзгөрүшү агрегацияны жана беттик өз ара аракеттенүүнү көрсөтө алат.29,35 Чындыгында, баалуу металлдардагы беттик плазмондук резонанс ушунчалык таасирдүү болгондуктан, биомолекулалардын анализинин жаңы ыкмаларына алып келди.29,36,37 Эксперименталдык аралашмада AgNPs концентрациясы болжол менен 10 ppm болуп саналат, ал эми максаты максималдуу баштапкы SPR жутулуунун интенсивдүүлүгүн орнотуу болуп саналат 1. Эксперимент 0 боюнча убакытка көз каранды ыкма менен ишке ашырылган;1.5;3;6;ар кандай биологиялык актуалдуу шарттарда 12 жана 24 саат.Экспериментти сүрөттөгөн кененирээк биздин мурунку ишибизден көрүүгө болот.19 Кыскача айтканда, ар кандай рН маанилери (3; 5; 7,2 жана 9), ар кандай натрий хлориди (10 мМ; 50 мм; 150 мМ), глюкоза (3,9 мМ; 6,7 мМ) жана глютамин (4 мМ) концентрациясы жана ошондой эле Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) жана Fetal Bovine Serum (FBS) (сууда жана DMEMде) моделдик системалар катары даярдап, алардын синтезделген күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн агрегациялык жүрүм-турумуна тийгизген таасирин изилдеген.pH NaCl, глюкоза жана глутаминдин маанилери физиологиялык концентрациялардын негизинде бааланат, ал эми DMEM жана FBS өлчөмдөрү бүт in vitro экспериментинде колдонулган деңгээлдер менен бирдей.38-42 Бардык өлчөөлөр рН 7,2 жана 37°Cде 10 мМ NaCl туруктуу фондо туз концентрациясы менен жүргүзүлдү (белгилүү рН жана NaCl менен байланышкан эксперименттерден тышкары, бул атрибуттар төмөнкү өзгөрмөлөр болуп саналат). окуу).28 Ар кандай шарттардын тизмеси 1-таблицада кыскача келтирилген. † менен белгиленген эксперимент шилтеме катары колдонулат жана 10 mM NaCl жана рН 7.2 камтыган үлгүгө туура келет.
Адамдын простата безинин рак клеткаларынын линиясы (DU145) жана өлбөстөн адам кератиноциттери (HaCaT) ATCCден (Манас, VA, АКШ) алынган.Клеткалар 10% FBS, 2 mM L-глутамин, 0,01 % Стрептомицин жана 0% 0 менен толукталган 4,5 г/л глюкоза (Сигма-Олдрих, Сент-Луис, МО, АКШ) камтыган Dulbecco's минималдуу маанилүү чөйрө Eagle (DMEM) менен үзгүлтүксүз өстүрүлөт. Пенициллин (Сигма-Олдрих, Сент-Луис, Миссури, АКШ).Клеткалар 37°C инкубатордо 5% СО2 жана 95% нымдуулукта өстүрүлөт.
AgNP цитотоксиктүүлүгүндөгү бөлүкчөлөрдүн агрегациясынан улам болгон өзгөрүүлөрдү изилдөө үчүн эки баскычтуу MTT анализи жүргүзүлгөн.Биринчиден, эки клетка түрүнүн жашоо жөндөмдүүлүгү AgNP-I, AgNP-II жана AgNP-III менен дарылоодон кийин ченелген.Ушул максатта, клеткалардын эки түрү 10,000 клетка/скважинанын тыгыздыгында 96 уячалуу плиталарга себилген жана экинчи күнү көбөйгөн концентрацияда үч түрдүү көлөмдөгү күмүш нанобөлүкчөлөрү менен мамиле кылган.24 сааттык дарылоодон кийин клеткалар PBS менен жуулду жана 0,5 мг/мл МТТ реагенти (SERVA, Гейдельберг, Германия) менен 37°С 1 саат бою маданий чөйрөдө суюлтулган.Формазан кристаллдары DMSO (Сигма-Олдрих, Сент-Луис, МО, АКШ) менен эритип, сиңирүү Synergy HTX пластинкасын окугучту (BioTek-Венгрия, Будапешт, Венгрия) колдонуу менен 570 нмде өлчөнгөн.Тазаланбаган контролдук үлгүнүн сиңирүү мааниси 100% жашоо көрсөткүчү деп эсептелет.Төрт көз карандысыз биологиялык репликаларды колдонуу менен, жок эле дегенде, 3 эксперимент жүргүзүңүз.IC50 жашоо натыйжаларына негизделген доза жооп ийри сызыгынан эсептелет.
Андан кийин, экинчи этапта, бөлүкчөлөрдү 150 mM NaCl менен ар кандай убакыт аралыгында (0, 1,5, 3, 6, 12 жана 24 саат) клеткаларды дарылоодон мурун инкубациялоо аркылуу күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн ар кандай агрегациялык абалы өндүрүлгөн.Кийинчерээк, ошол эле MTT анализи бөлүкчөлөрдүн агрегациясынан жабыркаган клетканын жашоо жөндөмдүүлүгүндөгү өзгөрүүлөргө баа берүү үчүн мурда сүрөттөлгөндөй аткарылган.Акыркы жыйынтыкты баалоо үчүн GraphPad Prism 7 колдонуңуз, жупташтырылбаган t-тест менен эксперименттин статистикалык маанисин эсептеп, анын деңгээлин * (p ≤ 0,05), ** (p ≤ 0,01), *** (p ≤ 0,001) катары белгилеңиз. ) Жана **** (p ≤ 0,0001).
Үч түрдүү өлчөмдөгү күмүш нанобөлүкчөлөрү (AgNP-I, AgNP-II жана AgNP-III) Cryptococcus neoformans IFM 5844 (IFM; Патогендик козу карындар жана микробдук токсикология боюнча изилдөө борбору, Чиба университети) жана Bacillus Me6MC01 үчүн антибактериалдык сезгичтик үчүн колдонулган. (SZMC: Szeged Microbiology Collection) жана E. coli SZMC 0582 RPMI 1640 чөйрөсүндө (Sigma-Aldrich Co.).Бөлүкчөлөрдүн агрегациясынан келип чыккан антибактериалдык активдүүлүктүн өзгөрүшүнө баа берүү үчүн, биринчиден, алардын минималдуу ингибирлөөчү концентрациясы (МИК) 96 скважиналуу микротитрдик пластинадагы микросуюлтуу жолу менен аныкталган.50 мкл стандартташтырылган клетка суспензиясына (RPMI 1640 чөйрөсүндө 5 × 104 клетка/мл), 50 мкл күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн суспензиясын кошуп, эки эсе концентрацияны сериялык түрдө суюлтуңуз (жогоруда айтылган чөйрөдө диапазон 0 жана 75 промилле, башкача айтканда, контролдоо үлгүсүндө 50 мкл клетка суспензиясы жана 50 мкл нанобөлүкчөлөрү жок чөйрө бар).Андан кийин, пластина 30°C температурада 48 саатка инкубацияланган жана SPECTROstar Nano пластина окугучунун (BMG LabTech, Оффенбург, Германия) жардамы менен маданияттын оптикалык тыгыздыгы 620 нмде өлчөнгөн.Эксперимент үч нускада үч жолу жасалды.
Бул учурда 50 мкл бир агрегаттык нанобөлүкчө үлгүлөрү колдонулганын кошпогондо, жогоруда айтылган штаммдарда антибактериалдык активдүүлүккө агрегациянын таасирин текшерүү үчүн мурда сүрөттөлгөндөй процедура колдонулган.Күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн ар кандай агрегация абалдары бөлүкчөлөрдү 150 mM NaCl менен ар кандай убакыт аралыгында (0, 1,5, 3, 6, 12 жана 24 саат) клетканы кайра иштетүүдөн мурун инкубациялоо менен өндүрүлөт.Өсүүнү көзөмөлдөө үчүн 50 мкл RPMI 1640 чөйрөсү менен толукталган суспензия колдонулду, ал эми уулуулугун көзөмөлдөө үчүн, агрегатталбаган нанобөлүкчөлөрү бар суспензия колдонулган.Эксперимент үч нускада үч жолу жасалды.MTT анализи сыяктуу эле статистикалык анализди колдонуп, акыркы натыйжаны кайра баалоо үчүн GraphPad Prism 7 колдонуңуз.
Эң кичинекей бөлүкчөлөрдүн (AgNP-I) агрегация деңгээли мүнөздөлгөн жана натыйжалар биздин мурунку ишибизде жарым-жартылай жарыяланган, бирок жакшыраак салыштыруу үчүн бардык бөлүкчөлөр кылдат текшерилген.Эксперименталдык маалыматтар чогултулуп, кийинки бөлүмдөрдө талкууланат.AgNP үч өлчөмү.19
TEM, UV-Vis жана DLS тарабынан аткарылган өлчөөлөр бардык AgNP үлгүлөрүнүн ийгиликтүү синтезин ырастады (Figure 2A-D).2-сүрөттүн биринчи сабына ылайык, эң кичинекей бөлүкчө (AgNP-I) орточо диаметри болжол менен 10 нм болгон бирдиктүү сфералык морфологияны көрсөтөт.үрөн ортомчу өсүү ыкмасы, ошондой эле тиешелүүлүгүнө жараша болжол менен 20 нм жана 50 нм орточо бөлүкчөлөрдүн диаметри менен ар кандай өлчөмдөгү диапазондору менен AgNP-II жана AgNP-III камсыз кылат.Бөлүкчөлөрдүн бөлүштүрүлүшүнүн стандарттык четтөөсүнө ылайык, үч үлгүнүн өлчөмдөрү бири-бирине дал келбейт, бул алардын салыштырма анализи үчүн маанилүү.TEM негизиндеги бөлүкчөлөрдүн 2D проекцияларынын орточо аспект жана ичкелик катышын салыштыруу менен, бөлүкчөлөрдүн сфералуулугу ImageJдин фильтр фильтринин плагини тарабынан бааланат (сүрөт 2E).43 Бөлүкчөлөрдүн формасын талдоо боюнча, алардын пропорциясы (эң кичинекей чектеш тик бурчтуктун чоң тарабы/кыска жагы) бөлүкчөлөрдүн өсүшүнө, ал эми ичкеликке (тиешелүү кемчиликсиз айлананын өлчөнгөн аянты/теориялык аймак) таасир этпейт. ) акырындык менен төмөндөйт.Бул теория боюнча кемчиликсиз тегерек, 1 ичкелик катышына туура келген көп кырдуу бөлүкчөлөрдүн көбөйүшүнө алып келет.
2-сүрөт Өткөрүүчү электрондук микроскоптун (TEM) сүрөтү (A), электрондун дифракциясынын (ED) үлгүсү (B), чоңдуктун бөлүштүрүлүшү гистограммасы (C), мүнөздүү ультрафиолет менен көрүнгөн (UV-Vis) нурду жутуу спектри (D) жана орточо суюктук Цитрат -механикалык диаметри (Z-орточо), зета потенциалы, пропорциясы жана калыңдыгы (E) менен аяктаган күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн үч түрдүү өлчөмдөгү диапазону бар: AgNP-I 10 нм (жогорку катар), AgNP -II 20 нм (орточо катар) ), AgNP-III (төмөнкү катар) 50 нм.
Өсүү ыкмасынын циклдик мүнөзү бөлүкчөлөрдүн формасына кандайдыр бир деңгээлде таасир этсе да, натыйжада чоңураак AgNPs азыраак сфералык болуп калды, үч үлгү тең квази-сфералык бойдон калууда.Мындан тышкары, 2B-сүрөттө электрондук дифракция үлгүсүндө көрсөтүлгөндөй, нано Бөлүкчөлөрдүн кристаллдуулугуна таасир этпейт.Күмүштүн (111), (220), (200) жана (311) Миллер индекстери менен байланыштырылышы мүмкүн болгон көрүнүктүү дифракциялык шакек илимий адабияттарга жана биздин мурунку салымдарга абдан шайкеш келет.9, 19,44 AgNP-II жана AgNP-III Дебай-Шеррер шакекчесинин фрагментациясы ED сүрөтү бирдей чоңойтууда тартылгандыктан, бөлүкчөлөрдүн өлчөмү көбөйгөн сайын дифракцияланган бөлүкчөлөрдүн саны бирдик аянты көбөйөт жана азаят.
Нанобөлүкчөлөрдүн өлчөмү жана формасы биологиялык активдүүлүккө таасир этээри белгилүү.3,45 Формага көз каранды каталитикалык жана биологиялык активдүүлүк ар кандай фигуралар белгилүү бир кристалл беттерди (ар түрдүү Миллер индекстерине ээ) көбөйтөт жана бул кристалл беттер ар кандай активдүүлүккө ээ экендиги менен түшүндүрүүгө болот.45,46 Даярдалган бөлүкчөлөр абдан окшош кристаллдык мүнөздөмөлөргө дал келген окшош ED натыйжаларын бергендиктен, биздин кийинки коллоиддик туруктуулук жана биологиялык активдүүлүк эксперименттерибизде байкалган ар кандай айырмачылыктар формага байланыштуу касиеттерге эмес, нанобөлүкчөлөрдүн өлчөмүнө таандык болушу керек деп болжолдоого болот.
2D-сүрөттө жалпыланган UV-Vis натыйжалары синтезделген AgNPдин басымдуу сфералык табиятын андан ары баса белгилейт, анткени бардык үч үлгүнүн SPR чокулары 400 нмге жакын, бул күмүш сфералык нанобөлүкчөлөрүнүн мүнөздүү мааниси.29,30 Тартылган спектрлер да нанокүмүштүн үрөн ортомчулугу менен ийгиликтүү өсүшүн тастыктады.Бөлүкчөлөрдүн өлчөмү көбөйгөн сайын, AgNP-II-нин максималдуу жарык жутуусуна туура келген толкун узундугу көбүрөөк байкалат-Адабият боюнча, AgNP-III кызыл жылууну башынан өткөргөн.6,29
AgNP системасынын баштапкы коллоиддик туруктуулугуна келсек, DLS рН 7,2 бөлүкчөлөрдүн орточо гидродинамикалык диаметрин жана дзета потенциалын өлчөө үчүн колдонулган.2E-сүрөттө сүрөттөлгөн натыйжалар AgNP-III AgNP-I же AgNP-IIге караганда жогору коллоиддик туруктуулукту көрсөтөт, анткени жалпы көрсөтмөлөр узак мөөнөттүү коллоиддик туруктуулук үчүн 30 мВ абсолюттук zeta потенциалы зарыл экенин көрсөтүп турат. Z орточо мааниси (эркин жана агрегацияланган бөлүкчөлөрдүн орточо гидродинамикалык диаметри катары алынган) TEM тарабынан алынган баштапкы бөлүкчөлөрдүн өлчөмү менен салыштырылат, анткени эки маани канчалык жакын болсо, үлгүдөгү чогултуу даражасы ошончолук жумшак болот.Чынында, AgNP-I жана AgNP-IIнин Z орточо мааниси алардын TEM тарабынан бааланган негизги бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнөн кыйла жогору, ошондуктан AgNP-III менен салыштырганда, бул үлгүлөр чогулуп, zeta потенциалы өтө терс болгон жерде көбүрөөк болот деп болжолдонууда. жакын өлчөмү Z орточо мааниси менен коштолот.
Бул көрүнүш үчүн түшүндүрмө эки болушу мүмкүн.Бир жагынан алганда, цитраттын концентрациясы синтездин бардык баскычтарында бирдей деңгээлде сакталып, өсүп жаткан бөлүкчөлөрдүн спецификалык аянтынын азайышына жол бербөө үчүн заряддуу беттик топтордун салыштырмалуу жогорку көлөмүн камсыз кылат.Бирок, Левак жана башкалар ылайык, цитрат сыяктуу кичинекей молекулалар нанобөлүкчөлөрдүн бетиндеги биомолекулалар менен оңой алмаштырылышы мүмкүн.Бул учурда, коллоиддик туруктуулук өндүрүлгөн биомолекулалардын таажы менен аныкталат.31 Бул жүрүм-турум биздин агрегаттык өлчөөлөрүбүздө да байкалгандыктан (кийин кененирээк талкууланат), цитратты жабуу бул көрүнүштү жалгыз түшүндүрө албайт.
Башка жагынан алып караганда, бөлүкчөлөрдүн өлчөмү нанометрдик деңгээлдеги агрегация тенденциясына тескери пропорционалдуу.Бул негизинен салттуу Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) ыкмасы менен колдоого алынат, мында бөлүкчөлөрдүн тартылышы бөлүкчөлөрдүн ортосундагы жагымдуу жана түртүүчү күчтөрдүн суммасы катары сүрөттөлөт.He et al. ылайык, DLVO энергетикалык ийри максималдуу мааниси гематит нанобөлүкчөлөрүнүн нанобөлүкчөлөрдүн өлчөмү менен азаят, ал минималдуу баштапкы энергияга жетүү үчүн жеңил кылып, ошону менен кайтарылгыс агрегация (конденсация) өбөлгө түзөт.47 Бирок, бул DLVO теориясынын чектөөлөрдөн тышкары башка аспектилери бар деп болжолдонууда.Ван дер Ваальстын тартылуу күчү жана электростатикалык кош катмарлуу түртүүлөр бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнүн өсүшү менен окшош болсо да, Hotze et al.ал DLVO уруксат бергенге караганда, топтоо боюнча күчтүүрөөк таасир этет деп сунуш кылат.14 Алар нанобөлүкчөлөрдүн бетинин ийрилигин мындан ары жалпак бет катары баалоо мүмкүн эмес деп эсептешет, бул математикалык баалоону колдонууга мүмкүн эмес.Мындан тышкары, бөлүкчөлөрдүн өлчөмү азайган сайын, бетинде атомдордун пайызы жогору болуп, электрондук түзүлүшкө жана беттик заряддын жүрүм-турумуна алып келет.Жана беттик реактивдүүлүк өзгөрөт, бул электрдик кош катмардагы заряддын азайышына алып келиши мүмкүн жана агрегацияга өбөлгө түзөт.
3-сүрөттөгү AgNP-I, AgNP-II жана AgNP-IIIдин DLS натыйжаларын салыштырганда, биз үч үлгү тең окшош рН түрткү болгон агрегацияны көрсөткөнүн байкадык.Катуу кислоталуу чөйрө (рН 3) үлгүнүн zeta потенциалын 0 мВга жылдырат, бул бөлүкчөлөрдүн микрон өлчөмүндөгү агрегаттарды түзүшүнө алып келет, ал эми щелочтук рН өзүнүн zeta потенциалын чоңураак терс мааниге жылдырат, мында бөлүкчөлөр кичинекей агрегаттарды түзүшөт (рН 5). ).Жана 7.2) ), же толугу менен агрегацияланбаган бойдон калууда (рН 9).Ар кандай үлгүлөрдүн ортосундагы кээ бир маанилүү айырмачылыктар да байкалган.Эксперименттин жүрүшүндө AgNP-I рН-индукцияланган зета потенциалынын өзгөрүшүнө эң сезгич болуп чыкты, анткени бул бөлүкчөлөрдүн zeta потенциалы pH 7,2де рН 9га салыштырмалуу азайган, ал эми AgNP-II жана AgNP-III A гана көрсөткөн. ζ олуттуу өзгөрүүсү pH 3 тегерегинде. Мындан тышкары, AgNP-II жайыраак өзгөрүүлөрдү жана орточо zeta потенциалын көрсөттү, ал эми AgNP-III үчөөнүн эң жумшак жүрүм-турумун көрсөттү, анткени система эң жогорку абсолюттук zeta маанисин жана жай тренд кыймылын көрсөттү. AgNP-III рН-индукцияланган агрегацияга эң туруктуу.Бул натыйжалар орточо гидродинамикалык диаметрди өлчөө натыйжаларына шайкеш келет.Алардын праймерлеринин бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүн эске алуу менен, AgNP-I бардык рН баалуулуктарында туруктуу акырындык менен агрегацияны көрсөттү, кыязы, 10 mM NaCl фонуна байланыштуу, ал эми AgNP-II жана AgNP-III рН 3 жыйноодо гана олуттуу көрсөттү.Эң кызыктуу айырмасы, чоң нанобөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнө карабастан, AgNP-III 24 сааттын ичинде рН 3 боюнча эң кичинекей агрегаттарды түзүп, анын антиагрегациялык касиеттерин баса белгилейт.24 сааттан кийин рН 3 болгон AgNPs орточо Z-ди даярдалган үлгүнүн маанисине бөлүү менен AgNP-I жана AgNP-IIнин салыштырмалуу агрегаттык өлчөмдөрү 50 эсе, 42 эсе жана 22 эсеге көбөйгөнүн байкоого болот. , тиешелүүлүгүнө жараша.III.
3-сүрөт. Өлчөмү (10 нм: AgNP-I, 20 нм: AgNP-II жана 50 нм: AgNP-III) менен цитрат менен аяктаган күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн үлгүсүнүн жарыктын динамикалык чачырашынын натыйжалары орточо гидродинамикалык диаметр (Z орточо) катары көрсөтүлөт. ) (оңдо) Ар кандай рН шарттарында zeta потенциалы (солдо) 24 сааттын ичинде өзгөрөт.
байкалган рН көз каранды агрегация, ошондой эле алардын UV-Vis спектри менен далилденген AgNP үлгүлөрүнүн мүнөздүү беттик плазмондук резонанс (SPR) таасирин тийгизген.Кошумча S1 ​​сүрөтүнө ылайык, бардык үч күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн суспензияларынын агрегациясы алардын SPR чокуларынын интенсивдүүлүгүнүн төмөндөшү жана орточо кызыл жылыш менен коштолот.Бул өзгөрүүлөрдүн деңгээли pH функциясы катары DLS натыйжалары тарабынан алдын ала айтылган агрегациянын даражасына шайкеш келет, бирок, кээ бир кызыктуу тенденциялар байкалган.Интуициядан айырмаланып, орточо AgNP-II SPR өзгөрүүлөрүнө эң сезгич болуп саналат, ал эми калган эки үлгү азыраак сезгич.SPR изилдөөлөрүндө 50 нм бөлүкчөлөрдүн теориялык өлчөмү чеги болуп саналат, ал бөлүкчөлөрдү диэлектрдик касиеттери боюнча айырмалоо үчүн колдонулат.50 нмден кичине бөлүкчөлөрдү (AgNP-I жана AgNP-II) жөнөкөй диэлектрдик диполдор деп айтууга болот, ал эми бул чекке жеткен же андан ашкан бөлүкчөлөр (AgNP-III) татаал диэлектрдик касиеттерге ээ жана алардын резонанстары тилке мультимодалдык өзгөрүүлөргө бөлүнөт. .Эки кичинекей бөлүкчө үлгүлөрүнүн учурда, AgNPs жөнөкөй диполдор катары каралышы мүмкүн жана плазма оңой эле бири-бирине дал келет.Бөлүкчөлөрдүн өлчөмү чоңойгон сайын, бул туташуу чоңураак плазманы пайда кылат, бул байкалган сезгичтиктин жогору болушун түшүндүрүшү мүмкүн.29 Бирок, эң чоң бөлүкчөлөр үчүн жөнөкөй диполдук баалоо жараксыз, башка туташуу жагдайлары да пайда болушу мүмкүн, бул AgNP-III спектрдик өзгөрүүлөрдү көрсөтүү тенденциясынын төмөндөшүн түшүндүрө алат.29
Биздин эксперименттик шарттарда рН мааниси ар кандай өлчөмдөгү цитрат менен капталган күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн коллоиддик туруктуулугуна терең таасир этээри далилденген.Бул системаларда туруктуулукту AgNPs бетиндеги терс заряддуу -COO- топтору камсыз кылат.Цитрат ионунун карбоксилат функционалдуу тобу көп сандагы Н+ иондорунда протондалат, андыктан пайда болгон карбоксил тобу 4-сүрөттүн жогорку сапында көрсөтүлгөндөй, бөлүкчөлөрдүн ортосундагы электростатикалык түртүүнү камсыз кыла албайт. Ле Шательенин принцибине ылайык, AgNP үлгүлөр рН 3 боюнча тез топтолот, бирок рН жогорулаган сайын бара-бара туруктуу болуп калат.
4-сүрөт Ар кандай рН (жогорку катар), NaCl концентрациясы (орто катар) жана биомолекулалар (төмөнкү катар) астында агрегация менен аныкталган беттик өз ара аракеттенүүнүн схемалык механизми.
5-сүрөткө ылайык, ар кандай өлчөмдөгү AgNP суспензияларындагы коллоиддик туруктуулук туздун концентрациясынын жогорулашында да изилденген.Зета потенциалынын негизинде, бул цитрат менен аяктаган AgNP системаларындагы нанобөлүкчөлөрдүн чоңойгон өлчөмү кайрадан NaCl сырткы таасирлерине туруктуулукту жогорулатат.AgNP-Iде 10 мМ NaCl жумшак агрегацияны пайда кылуу үчүн жетиштүү жана 50 мМ туз концентрациясы абдан окшош натыйжаларды берет.AgNP-II жана AgNP-IIIде 10 мМ NaCl zeta потенциалына олуттуу таасир этпейт, анткени алардын маанилери (AgNP-II) же андан төмөн (AgNP-III) -30 мВда сакталат.NaCl концентрациясын 50 мм жана акырында 150 мМ NaCl чейин жогорулатуу бардык үлгүлөрдөгү zeta потенциалынын абсолюттук маанисин олуттуу төмөндөтүү үчүн жетиштүү, бирок чоңураак бөлүкчөлөр терс зарядды көбүрөөк сактап калат.Бул жыйынтыктар AgNPs күтүлгөн орточо гидродинамикалык диаметри менен шайкеш келет;10, 50 жана 150 mM NaCl боюнча өлчөнгөн Z орточо тренд сызыктары ар кандай, бара-бара жогорулаган маанилерди көрсөтөт.Акыр-аягы, микрон өлчөмүндөгү агрегаттар 150 мМ үч эксперименттин бардыгында аныкталган.
5-сүрөт. Өлчөмү (10 нм: AgNP-I, 20 нм: AgNP-II жана 50 нм: AgNP-III) менен цитрат менен аяктаган күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн үлгүсүнүн жарыктын динамикалык чачырашынын натыйжалары орточо гидродинамикалык диаметр (Z орточо) катары көрсөтүлөт. ) (оңдо) жана zeta потенциалы (солдо) ар кандай NaCl концентрациясында 24 сааттын ичинде өзгөрөт.
Кошумча S2 сүрөтүндөгү UV-Vis натыйжалары бардык үч үлгүдөгү SPR 50 жана 150 mM NaCl бир заматта жана олуттуу төмөндөшүн көрсөтүп турат.Муну DLS менен түшүндүрсө болот, анткени NaCl негизиндеги агрегация рНга көз каранды эксперименттерге караганда тезирээк жүрөт, бул эрте (0, 1,5 жана 3 саат) өлчөөлөрдүн ортосундагы чоң айырма менен түшүндүрүлөт.Мындан тышкары, туздун концентрациясын жогорулатуу эксперименталдык чөйрөнүн салыштырмалуу өткөрүмдүүлүгүн жогорулатат, бул жер бетиндеги плазмондук резонанска терең таасирин тийгизет.29
NaCl таасири 4-сүрөттүн ортоңку сапында кыскача келтирилген. Жалпысынан, натрий хлоридинин концентрациясын жогорулатуу кычкылдуулукту жогорулатууга окшош таасирге ээ деген тыянак чыгарууга болот, анткени Na+ иондору карбоксилат топторунун айланасында координацияланууга тенденцияга ээ. терс zeta потенциал AgNPs басуу.Мындан тышкары, 150 mM NaCl бардык үч үлгүдөгү микрон өлчөмүндөгү агрегаттарды түздү, бул физиологиялык электролит концентрациясы цитрат менен аяктаган AgNPs коллоиддик туруктуулугуна зыяндуу экенин көрсөтүп турат.Окшош AgNP системаларында NaCl критикалык конденсациялык концентрациясын (CCC) эске алуу менен, бул натыйжаларды тиешелүү адабияттарга акылдуулук менен жайгаштырууга болот.Huynh жана башкалар.орточо диаметри 71 нм болгон цитрат менен аяктаган күмүш нанобөлүкчөлөрү үчүн NaCl нин CCC 47,6 мм болгон, ал эми El Badawy et al.цитрат каптоо менен 10 нм AgNPs CCC 70 mM болгон байкалган.10,16 Мындан тышкары, болжол менен 300 мм бир кыйла жогорку CCC He et al., өлчөнгөн, алардын синтез ыкмасы мурда айтылган басылмадан айырмаланат.48 Учурдагы салым бул баалуулуктарды ар тараптуу талдоо максатын көздөбөсө да, биздин эксперименталдык шарттар бүткүл изилдөөнүн татаалдыгында жогорулап бараткандыктан, 50 mM, өзгөчө 150 mM NaCl биологиялык жактан тиешелүү NaCl концентрациясы абдан жогору окшойт.Индукцияланган коагуляция, аныкталган күчтүү өзгөрүүлөрдү түшүндүрөт.
Полимерлөө экспериментинин кийинки кадамы нанобөлүкчө-биомолекуланын өз ара аракеттешүүсүн симуляциялоо үчүн жөнөкөй, бирок биологиялык жактан актуалдуу молекулаларды колдонуу болуп саналат.DLS (6 жана 7-сүрөттөр) жана UV-Vis натыйжаларынын негизинде (кошумча S3 жана S4 фигуралары), кээ бир жалпы корутундуларды ырастоого болот.Биздин эксперименталдык шарттарда, изилденген глюкоза жана глутамин молекулалары AgNP системасында агрегацияны жаратпайт, анткени Z-орто тенденциясы тиешелүү маалымдама өлчөө мааниси менен тыгыз байланышта.Алардын болушу агрегацияга таасир этпесе да, эксперименталдык натыйжалар бул молекулалар AgNPs бетинде жарым-жартылай адсорбцияланганын көрсөтүп турат.Бул көз карашты колдогон эң көрүнүктүү натыйжа жарык жутуудагы байкалган өзгөрүү.AgNP-I олуттуу толкун узундугун же интенсивдүү өзгөрүүлөрдү көрсөтпөсө да, аны чоңураак бөлүкчөлөрдү өлчөө аркылуу айкыныраак байкоого болот, бул, кыязы, жогоруда айтылган оптикалык сезгичтикке байланыштуу.Концентрацияга карабастан, глюкоза 1,5 сааттан кийин контролдук өлчөө менен салыштырганда көбүрөөк кызыл жылууну жаратышы мүмкүн, бул AgNP-IIде 40 нм жана AgNP-IIIде болжол менен 10 нм, бул беттик өз ара аракеттешүүлөрдүн болушун далилдейт.Глютамин да ушундай эле тенденцияны көрсөткөн, бирок өзгөрүү анчалык ачык болгон эмес.Мындан тышкары, бул глютамин орто жана ири бөлүкчөлөрдүн абсолюттук zeta дараметин азайтышы мүмкүн экенин да белгилей кетүү керек.Бирок, бул zeta өзгөртүүлөр агрегация деңгээлине таасир этпегендиктен, глутамин сыяктуу кичинекей биомолекулалар да бөлүкчөлөрдүн ортосундагы мейкиндикти түртүүнү белгилүү даражада камсыздай алат деп божомолдоого болот.
Сүрөт 6 Өлчөмү (10 нм: AgNP-I, 20 нм: AgNP-II жана 50 нм: AgNP-III) менен цитрат менен аяктаган күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн үлгүлөрүнүн жарыктын динамикалык чачырашынын натыйжалары орточо гидродинамикалык диаметр (Z орточо) катары көрсөтүлөт. (оңдо) Глюкозанын ар кандай концентрациясындагы тышкы шарттарда zeta потенциалы (солдо) 24 сааттын ичинде өзгөрөт.
Сүрөт 7 Өлчөмү (10 нм: AgNP-I, 20 нм: AgNP-II жана 50 нм: AgNP-III) менен цитрат менен аяктаган күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн үлгүсүнүн жарыктын динамикалык чачырашынын натыйжалары орточо гидродинамикалык диаметр (Z орточо) катары көрсөтүлөт. ) (оңдо) Глютаминдин катышуусунда zeta потенциалы (солдо) 24 сааттын ичинде өзгөрөт.
Кыскача айтканда, глюкоза жана глутамин сыяктуу кичинекей биомолекулалар өлчөнгөн концентрацияда коллоиддик туруктуулукка таасир этпейт: алар zeta потенциалына жана UV-Vis натыйжаларына ар кандай даражада таасир этсе да, Z орточо натыйжалары ырааттуу эмес.Бул молекулалардын беттик адсорбциясы электростатикалык түртүүнү токтотот, бирок ошол эле учурда өлчөмдүк туруктуулукту камсыз кылат.
Мурунку натыйжаларды мурунку натыйжалар менен байланыштыруу жана биологиялык шарттарды чеберчилик менен моделдөө үчүн биз көбүнчө клетка маданиятынын компоненттерин тандап алдык жана аларды AgNP коллоиддеринин туруктуулугун изилдөө үчүн эксперименталдык шарттар катары колдондук.Бүтүндөй in vitro экспериментинде DMEMдин чөйрө катары эң маанилүү функцияларынын бири зарыл осмотикалык шарттарды түзүү болуп саналат, бирок химиялык көз караштан алганда, ал 150 mM NaCl окшош жалпы иондук күч менен татаал туз эритмеси болуп саналат. .40 ФБСга келсек, ал беттик адсорбция көз карашынан алганда биомолекулалардын, негизинен белоктордун татаал аралашмасы, химиялык курамына жана ар түрдүүлүгүнө карабастан, глюкоза менен глютаминдин эксперименталдык натыйжалары менен айрым окшоштуктары бар.19 DLS жана UV - 8-сүрөттө жана кошумча S5-сүрөттө көрсөтүлгөн көрүнгөн натыйжалар, тиешелүүлүгүнө жараша, бул материалдардын химиялык курамын изилдөө жана аларды мурунку бөлүмдөгү өлчөөлөр менен байланыштыруу менен түшүндүрсө болот.
Сүрөт 8 Өлчөмү (10 нм: AgNP-I, 20 нм: AgNP-II жана 50 нм: AgNP-III) менен цитрат менен аяктаган күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн үлгүсүнүн жарыктын динамикалык чачырашынын натыйжалары орточо гидродинамикалык диаметр (Z орточо) катары көрсөтүлөт. ) (оңдо) DMEM жана FBS клетка маданиятынын компоненттери болгондо, zeta потенциалы (солдо) 24 сааттын ичинде өзгөрөт.
DMEM ар кандай өлчөмдөгү AgNPs суюлтуу жогорку NaCl концентрациясынын катышуусу менен байкалган коллоиддик туруктуулук боюнча окшош таасир этет.50 v/v% DMEMде AgNP дисперсиясы zeta потенциалынын жана Z-орточо маанисинин жогорулашы жана SPR интенсивдүүлүгүнүн кескин төмөндөшү менен масштабдуу агрегация аныкталганын көрсөттү.Белгилей кетчү нерсе, DMEM тарабынан 24 сааттан кийин индукцияланган максималдуу агрегаттын өлчөмү праймер нанобөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнө тескери пропорционалдуу.
FBS жана AgNP ортосундагы өз ара аракеттенүү глюкоза жана глутамин сыяктуу кичинекей молекулалардын катышуусунда байкалганга окшош, бирок таасири күчтүүрөөк.Бөлүкчөлөрдүн Z орточо мааниси өзгөрбөйт, ал эми zeta потенциалынын жогорулашы аныкталат.SPR чокусу бир аз кызыл жылышты көрсөттү, бирок, балким, андан да кызыгы, SPR интенсивдүүлүгү контролдук өлчөөдөгүдөй азайган жок.Бул жыйынтыктарды нанобөлүкчөлөрдүн бетиндеги макромолекулалардын тубаса адсорбциясы менен түшүндүрүүгө болот (4-сүрөттө төмөнкү катар), бул азыр организмде биомолекулярдык коронанын пайда болушу деп түшүнүлөт.49