Javascript सध्या तुमच्या ब्राउझरमध्ये अक्षम आहे.जावास्क्रिप्ट अक्षम केल्यावर, या वेबसाइटची काही कार्ये कार्य करणार नाहीत.
तुमचे विशिष्ट तपशील आणि स्वारस्य असलेल्या विशिष्ट औषधांची नोंदणी करा आणि आम्ही आमच्या विस्तृत डेटाबेसमधील लेखांसह तुम्ही प्रदान केलेल्या माहितीशी जुळवून घेऊ आणि तुम्हाला वेळेवर ईमेलद्वारे PDF प्रत पाठवू.
लहान नॅनोकण नेहमीच चांगले असतात का?जैविकदृष्ट्या संबंधित परिस्थितीत चांदीच्या नॅनोकणांच्या आकार-आश्रित एकत्रीकरणाचे जैविक परिणाम समजून घ्या
लेखक: Bélteky P, Rónavári A, Zakupszky D, Boka E, Igaz N, Szerencsés B, Pfeiffer I, Vágvölgyi C, Kiricsi M, Kónya Z
पीटर बेल्टेकी, 1, * अँड्रिया रोनावरी, 1, * डॅल्मा झाकुप्सस्की, 1 एस्स्टर बोका, 1 नोरा इगाझ, 2 बेट्टीना सेरेन्सेस, 3 इलोना फेफर, 3 कॅसाबा वाग्व्होल्गी, 3 पर्यावरणीय रसायनशास्त्राच्या मोनिका किरीसी, विज्ञान विज्ञान आणि आरोग्यशास्त्र विज्ञान, , झेगेड विद्यापीठ;2 बायोकेमिस्ट्री आणि आण्विक जीवशास्त्र विभाग, विज्ञान आणि माहिती संकाय, झेगेड विद्यापीठ, हंगेरी;3 मायक्रोबायोलॉजी विभाग, विज्ञान आणि माहिती संकाय, झेगेड विद्यापीठ, हंगेरी;4MTA-SZTE रिअॅक्शन किनेटिक्स अँड सरफेस केमिस्ट्री रिसर्च ग्रुप, झेगेड, हंगेरी* या लेखकांनी या कामात तितकेच योगदान दिले.संप्रेषण: Zoltán Kónya डिपार्टमेंट ऑफ अप्लाइड आणि एन्व्हायर्नमेंट केमिस्ट्री, फॅकल्टी ऑफ सायन्स अँड इन्फॉर्मेटिक्स, युनिव्हर्सिटी ऑफ झेगेड, रेरिच स्क्वेअर 1, झेगेड, H-6720, हंगेरी फोन +36 62 544620 ईमेल [ईमेल संरक्षण] उद्देश: सिल्व्हर नॅनोपार्टिकल्स आहेत सर्वात सामान्यपणे अभ्यासलेल्या नॅनोमटेरियलपैकी एक, विशेषत: त्यांच्या बायोमेडिकल अनुप्रयोगांमुळे.तथापि, नॅनोकणांच्या एकत्रीकरणामुळे, जैविक माध्यमांमध्ये त्यांची उत्कृष्ट साइटोटॉक्सिसिटी आणि बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ क्रियाकलाप अनेकदा तडजोड केला जातो.या कामात, 10, 20, आणि 50 nm च्या सरासरी व्यासासह तीन वेगवेगळ्या साइट्रेट-टर्मिनेटेड सिल्व्हर नॅनोपार्टिकल नमुन्यांचे एकत्रीकरण वर्तन आणि संबंधित जैविक क्रियाकलापांचा अभ्यास केला गेला.पद्धत: डायनॅमिक लाइट स्कॅटरिंग आणि अल्ट्राव्हायोलेट-दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपीद्वारे विविध pH मूल्ये, NaCl, ग्लुकोज आणि ग्लूटामाइन सांद्रता येथे नॅनोकणांचे संश्लेषण आणि वैशिष्ट्यीकृत करण्यासाठी ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप वापरा.याव्यतिरिक्त, सेल कल्चरमध्ये डल्बेको सारखे माध्यम घटक ईगल मीडियम आणि फेटल कॅल्फ सीरममध्ये एकत्रीकरण वर्तन सुधारतात.परिणाम: परिणाम दर्शवितात की आम्लीय pH आणि शारीरिक इलेक्ट्रोलाइट सामग्री सामान्यत: मायक्रॉन-स्केल एकत्रीकरणास प्रेरित करते, जी बायोमोलेक्युलर कोरोनाच्या निर्मितीद्वारे मध्यस्थी केली जाऊ शकते.हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की मोठे कण त्यांच्या लहान भागांपेक्षा बाह्य प्रभावांना उच्च प्रतिकार दर्शवतात.इन विट्रो साइटोटॉक्सिसिटी आणि अँटीबैक्टीरियल चाचण्या वेगवेगळ्या एकत्रीकरण टप्प्यांवर नॅनोपार्टिकल एग्रीगेट्स असलेल्या पेशींवर उपचार करून केल्या गेल्या.निष्कर्ष: आमचे परिणाम कोलोइडल स्थिरता आणि AgNPs ची विषाक्तता यांच्यातील गहन सहसंबंध प्रकट करतात, कारण अत्यंत एकत्रीकरणामुळे जैविक क्रियाकलापांचे संपूर्ण नुकसान होते.मोठ्या कणांसाठी पाळल्या गेलेल्या अँटी-एग्रीगेशनच्या उच्च पातळीचा इन विट्रो टॉक्सिसिटीवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो, कारण असे नमुने अधिक प्रतिजैविक आणि सस्तन प्राण्यांच्या पेशींची क्रिया टिकवून ठेवतात.या निष्कर्षांमुळे असा निष्कर्ष निघतो की, संबंधित साहित्यात सामान्य मत असूनही, शक्य तितक्या लहान नॅनोकणांना लक्ष्य करणे ही सर्वोत्तम कृती असू शकत नाही.कीवर्ड: बियाणे-मध्यस्थ वाढ, कोलाइडल स्थिरता, आकार-आश्रित एकत्रीकरण वर्तन, एकत्रीकरण नुकसान विषारीपणा
नॅनोमटेरिअल्सची मागणी आणि आउटपुट वाढत असताना, त्यांच्या जैवसुरक्षा किंवा जैविक क्रियाकलापांवर अधिकाधिक लक्ष दिले जाते.सिल्व्हर नॅनोपार्टिकल्स (AgNPs) हे त्यांच्या उत्कृष्ट उत्प्रेरक, ऑप्टिकल आणि जैविक गुणधर्मांमुळे या वर्गाच्या सामग्रीचे सर्वात सामान्यपणे संश्लेषित, संशोधन केलेले आणि वापरलेले प्रतिनिधी आहेत.1 सामान्यतः असे मानले जाते की नॅनोमटेरिअल्सची अद्वितीय वैशिष्ट्ये (एजीएनपीसह) मुख्यतः त्यांच्या मोठ्या विशिष्ट पृष्ठभागाच्या क्षेत्रास कारणीभूत असतात.म्हणून, अपरिहार्यपणे समस्या ही या प्रमुख वैशिष्ट्यावर परिणाम करणारी कोणतीही प्रक्रिया आहे, जसे की कण आकार, पृष्ठभाग आवरण किंवा एकत्रीकरण, विशिष्ट अनुप्रयोगांसाठी महत्त्वपूर्ण असलेल्या नॅनोकणांच्या गुणधर्मांना ते गंभीरपणे नुकसान करेल का.
कण आकार आणि स्टेबिलायझर्सचे प्रभाव हे असे विषय आहेत जे साहित्यात तुलनेने चांगले दस्तऐवजीकरण केले गेले आहेत.उदाहरणार्थ, सामान्यतः स्वीकारलेले मत असे आहे की लहान नॅनोकण मोठ्या नॅनोकणांपेक्षा जास्त विषारी असतात.2 सामान्य साहित्याशी सुसंगत, आमच्या मागील अभ्यासांनी सस्तन प्राण्यांच्या पेशी आणि सूक्ष्मजीवांवर नॅनोसिल्व्हरची आकार-आश्रित क्रिया दर्शविली आहे.3– 5 पृष्ठभाग कोटिंग हे आणखी एक गुणधर्म आहे ज्याचा नॅनोमटेरियलच्या गुणधर्मांवर व्यापक प्रभाव आहे.फक्त त्याच्या पृष्ठभागावर स्टेबलायझर्स जोडून किंवा बदलून, त्याच नॅनोमटेरियलमध्ये पूर्णपणे भिन्न भौतिक, रासायनिक आणि जैविक गुणधर्म असू शकतात.कॅपिंग एजंट्सचा वापर बहुतेक वेळा नॅनोपार्टिकल संश्लेषणाचा भाग म्हणून केला जातो.उदाहरणार्थ, सायट्रेट-टर्मिनेटेड सिल्व्हर नॅनोकण हे संशोधनातील सर्वात संबंधित AgNPs पैकी एक आहेत, जे प्रतिक्रियेचे माध्यम म्हणून निवडलेल्या स्टॅबिलायझर द्रावणात चांदीचे क्षार कमी करून संश्लेषित केले जातात.6 सायट्रेट त्याच्या कमी किमतीचा, उपलब्धता, बायोकॉम्पॅटिबिलिटी आणि चांदीसाठी मजबूत आत्मीयता यांचा सहज फायदा घेऊ शकते, जे उलट करता येण्याजोग्या पृष्ठभागाच्या शोषणापासून ते आयनिक परस्परसंवादापर्यंत विविध प्रस्तावित परस्पर क्रियांमध्ये परावर्तित होऊ शकते.सायट्रेट्स, पॉलिमर, पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स आणि बायोलॉजिकल एजंट्स सारखे 7,8 जवळचे छोटे रेणू आणि पॉलीएटॉमिक आयन देखील सामान्यतः नॅनो-सिल्व्हर स्थिर करण्यासाठी आणि त्यावर अद्वितीय कार्यप्रणाली करण्यासाठी वापरले जातात.9-12
जरी जाणूनबुजून पृष्ठभागाच्या कॅपिंगद्वारे नॅनोपार्टिकल्सच्या क्रियाकलापांमध्ये बदल करण्याची शक्यता एक अतिशय मनोरंजक क्षेत्र आहे, परंतु या पृष्ठभागाच्या आवरणाची मुख्य भूमिका नगण्य आहे, ज्यामुळे नॅनोपार्टिकल सिस्टमला कोलाइडल स्थिरता मिळते.नॅनोमटेरिअल्सचे मोठे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्रफळ मोठ्या पृष्ठभागावर ऊर्जा निर्माण करेल, जे सिस्टमच्या थर्मोडायनामिक क्षमतेस त्याच्या किमान उर्जेपर्यंत पोहोचण्यास अडथळा आणते.13 योग्य स्थिरीकरणाशिवाय, यामुळे नॅनोमटेरियल्सचे एकत्रीकरण होऊ शकते.एकत्रीकरण म्हणजे विविध आकार आणि आकारांच्या कणांचे एकत्रीकरण तयार होणे जे जेव्हा विखुरलेले कण भेटतात आणि वर्तमान थर्मोडायनामिक परस्परसंवाद कणांना एकमेकांना चिकटू देतात तेव्हा होते.म्हणून, स्टेबिलायझर्सचा वापर कणांमध्ये त्यांच्या थर्मोडायनामिक आकर्षणाचा प्रतिकार करण्यासाठी पुरेशा मोठ्या प्रतिकारशक्तीचा परिचय करून एकत्रीकरण रोखण्यासाठी केला जातो.14
कण आकार आणि पृष्ठभाग कव्हरेजचा विषय नॅनोकणांमुळे चालणाऱ्या जैविक क्रियाकलापांच्या नियमनाच्या संदर्भात पूर्णपणे शोधला गेला असला तरी, कण एकत्रीकरण हे मुख्यतः दुर्लक्षित क्षेत्र आहे.जैविक दृष्ट्या संबंधित परिस्थितीत नॅनोकणांच्या कोलाइडल स्थिरतेचे निराकरण करण्यासाठी जवळजवळ कोणताही सखोल अभ्यास नाही.10,15-17 याव्यतिरिक्त, हे योगदान विशेषतः दुर्मिळ आहे, जेथे एकत्रीकरणाशी संबंधित विषारीपणाचा देखील अभ्यास केला गेला आहे, जरी यामुळे प्रतिकूल प्रतिक्रिया होऊ शकतात, जसे की संवहनी थ्रोम्बोसिस, किंवा इच्छित वैशिष्ट्ये नष्ट होणे, जसे की त्याची विषारीता, आकृती 1.18, 19 मध्ये दाखवले आहे.किंबहुना, सिल्व्हर नॅनोपार्टिकल रेझिस्टन्सच्या काही ज्ञात यंत्रणांपैकी एक एकत्रीकरणाशी संबंधित आहे, कारण काही ई. कोलाई आणि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा स्ट्रेन प्रथिने फ्लॅगेलिन, फ्लॅगेलिन व्यक्त करून त्यांची नॅनो-सिल्व्हर संवेदनशीलता कमी करतात.यात चांदीची उच्च आत्मीयता आहे, ज्यामुळे एकत्रीकरण होते.20
चांदीच्या नॅनोकणांच्या विषारीपणाशी संबंधित अनेक भिन्न यंत्रणा आहेत आणि एकत्रीकरण या सर्व यंत्रणांवर परिणाम करते.AgNP जैविक क्रियाकलापांची सर्वाधिक चर्चा केलेली पद्धत, ज्याला कधीकधी "ट्रोजन हॉर्स" यंत्रणा म्हणून संबोधले जाते, AgNPs ला Ag+ वाहक मानतात.1,21 ट्रोजन हॉर्स मेकॅनिझम स्थानिक Ag+ एकाग्रतेमध्ये मोठ्या प्रमाणात वाढ सुनिश्चित करू शकते, ज्यामुळे ROS आणि झिल्लीचे विध्रुवीकरण होते.22-24 एकत्रीकरणामुळे एजी+ च्या प्रकाशनावर परिणाम होऊ शकतो, त्यामुळे विषारीपणावर परिणाम होतो, कारण ते प्रभावी सक्रिय पृष्ठभाग कमी करते जेथे चांदीचे आयन ऑक्सिडाइझ आणि विरघळले जाऊ शकतात.तथापि, AgNPs केवळ आयन रिलीझद्वारे विषारीपणाचे प्रदर्शन करणार नाहीत.अनेक आकार आणि आकारविज्ञान-संबंधित परस्परसंवादांचा विचार करणे आवश्यक आहे.त्यापैकी, नॅनोपार्टिकल पृष्ठभागाचा आकार आणि आकार ही परिभाषित वैशिष्ट्ये आहेत.4,25 या यंत्रणांचा संग्रह "प्रेरित विषाक्तता यंत्रणा" म्हणून वर्गीकृत केला जाऊ शकतो.संभाव्यतः अनेक माइटोकॉन्ड्रियल आणि पृष्ठभागाच्या पडद्याच्या प्रतिक्रिया आहेत ज्यामुळे ऑर्गेनेल्सचे नुकसान होऊ शकते आणि पेशींचा मृत्यू होऊ शकतो.25-27 समुच्चयांची निर्मिती सजीव प्रणालींद्वारे ओळखल्या जाणार्‍या चांदी-युक्त वस्तूंच्या आकार आणि आकारावर नैसर्गिकरित्या परिणाम करत असल्याने, या परस्परसंवादांवर देखील परिणाम होऊ शकतो.
चांदीच्या नॅनोकणांच्या एकत्रीकरणावरील आमच्या मागील पेपरमध्ये, आम्ही या समस्येचा अभ्यास करण्यासाठी रासायनिक आणि इन विट्रो जैविक प्रयोगांचा समावेश असलेली प्रभावी स्क्रीनिंग प्रक्रिया प्रदर्शित केली.19 डायनॅमिक लाइट स्कॅटरिंग (DLS) हे या प्रकारच्या तपासणीसाठी पसंतीचे तंत्र आहे कारण सामग्री त्याच्या कणांच्या आकाराच्या तुलनेत तरंगलांबीमध्ये फोटॉन विखुरू शकते.द्रव माध्यमातील कणांच्या ब्राउनियन गतीचा वेग आकाराशी संबंधित असल्याने, विखुरलेल्या प्रकाशाच्या तीव्रतेतील बदलाचा उपयोग द्रव नमुन्याचा सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास (Z-मीन) निर्धारित करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.28 याशिवाय, नमुन्याला व्होल्टेज लागू करून, नॅनोपार्टिकलचे झेटा पोटेंशिअल (ζ पोटेंशिअल) Z सरासरी मूल्याप्रमाणेच मोजले जाऊ शकते.13,28 जर झेटा संभाव्यतेचे परिपूर्ण मूल्य पुरेसे जास्त असेल (सामान्य मार्गदर्शक तत्त्वांनुसार> ±30 mV), ते एकत्रीकरणाचा प्रतिकार करण्यासाठी कणांमधील मजबूत इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षण निर्माण करेल.वैशिष्ट्यपूर्ण पृष्ठभाग प्लाझमोन रेझोनान्स (SPR) ही एक अद्वितीय ऑप्टिकल घटना आहे, ज्याचे श्रेय प्रामुख्याने मौल्यवान धातूच्या नॅनोकणांना (प्रामुख्याने Au आणि Ag) दिले जाते.29 नॅनोस्केलवरील या सामग्रीच्या इलेक्ट्रॉनिक दोलनांच्या (पृष्ठभागावरील प्लाझमन्स) आधारावर, हे ज्ञात आहे की गोलाकार AgNPs मध्ये 400 nm जवळ वैशिष्ट्यपूर्ण UV-Vis शोषण शिखर आहे.30 कणांची तीव्रता आणि तरंगलांबी शिफ्टचा वापर DLS परिणामांना पूरक करण्यासाठी केला जातो, कारण ही पद्धत नॅनोपार्टिकल एकत्रीकरण आणि जैव रेणूंचे पृष्ठभाग शोषण शोधण्यासाठी वापरली जाऊ शकते.
मिळालेल्या माहितीच्या आधारे, सेल व्यवहार्यता (MTT) आणि बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ अशा रीतीने केला जातो ज्यामध्ये नॅनोपार्टिकल एकाग्रता (सर्वात सामान्यपणे वापरल्या जाणार्‍या घटक) ऐवजी AgNP विषारीपणाचे एकत्रीकरण पातळीचे कार्य म्हणून वर्णन केले जाते.ही अनोखी पद्धत आम्हाला जैविक क्रियाकलापांमध्ये एकत्रीकरण पातळीचे गहन महत्त्व प्रदर्शित करण्यास अनुमती देते, कारण, उदाहरणार्थ, साइट्रेट-समाप्त AgNPs एकत्रीकरणामुळे काही तासांत त्यांची जैविक क्रियाकलाप पूर्णपणे गमावतात.19
सध्याच्या कार्यामध्ये, नॅनोपार्टिकल एकत्रीकरणावरील नॅनोपार्टिकल आकाराच्या परिणामाचा अभ्यास करून जैव-संबंधित कोलॉइड्सच्या स्थिरतेमध्ये आणि जैविक क्रियाकलापांवर त्यांचा प्रभाव यामधील आमचे पूर्वीचे योगदान मोठ्या प्रमाणात वाढवण्याचे आमचे ध्येय आहे.हे निःसंशयपणे नॅनोकणांच्या अभ्यासांपैकी एक आहे.एक उच्च-प्रोफाइल दृष्टीकोन आणि 31 या समस्येची चौकशी करण्यासाठी, तीन वेगवेगळ्या आकाराच्या श्रेणींमध्ये (10, 20, आणि 50 nm) सायट्रेट-टर्मिनेटेड AgNPs तयार करण्यासाठी बीज-मध्यस्थ वाढीची पद्धत वापरली गेली.सर्वात सामान्य पद्धतींपैकी एक म्हणून 6,32.वैद्यकीय अनुप्रयोगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर आणि नियमितपणे वापरल्या जाणार्‍या नॅनोमटेरिअल्ससाठी, नॅनोसिल्व्हरच्या एकत्रित-संबंधित जैविक गुणधर्मांच्या संभाव्य आकार अवलंबनाचा अभ्यास करण्यासाठी वेगवेगळ्या आकाराचे सायट्रेट-टर्मिनेटेड एजीएनपी निवडले जातात.वेगवेगळ्या आकाराचे AgNPs संश्लेषित केल्यानंतर, आम्ही उत्पादित नमुने ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (TEM) द्वारे वैशिष्ट्यीकृत केले, आणि नंतर वर नमूद केलेल्या स्क्रीनिंग प्रक्रियेचा वापर करून कणांचे परीक्षण केले.याव्यतिरिक्त, इन विट्रो सेल कल्चर डल्बेकोच्या मॉडिफाइड ईगल्स मीडियम (DMEM) आणि फेटल बोवाइन सीरम (FBS) च्या उपस्थितीत, आकार-आश्रित एकत्रीकरण वर्तन आणि त्याचे वर्तन विविध pH मूल्ये, NaCl, ग्लुकोज आणि ग्लूटामाइन सांद्रता यावर मूल्यमापन केले गेले.साइटोटॉक्सिसिटीची वैशिष्ट्ये सर्वसमावेशक परिस्थितीनुसार निर्धारित केली जातात.वैज्ञानिक सहमती दर्शवते की सर्वसाधारणपणे, लहान कण श्रेयस्कर असतात;हे प्रकरण आहे की नाही हे निर्धारित करण्यासाठी आमची तपासणी रासायनिक आणि जैविक व्यासपीठ प्रदान करते.
वॅन एट अल. द्वारे प्रस्तावित बीज-मध्यस्थ वाढ पद्धतीद्वारे, थोड्या समायोजनासह वेगवेगळ्या आकाराच्या श्रेणीसह तीन चांदीचे नॅनोकण तयार केले गेले.6 ही पद्धत रासायनिक घटावर आधारित आहे, चांदीचा स्रोत म्हणून सिल्व्हर नायट्रेट (AgNO3), कमी करणारे घटक म्हणून सोडियम बोरोहायड्राइड (NaBH4) आणि स्टॅबिलायझर म्हणून सोडियम सायट्रेट वापरतात.प्रथम, सोडियम सायट्रेट डायहायड्रेट (Na3C6H5O7 x 2H2O) पासून 75 mL 9 mM सायट्रेट जलीय द्रावण तयार करा आणि 70°C पर्यंत गरम करा.त्यानंतर, प्रतिक्रिया माध्यमात 1% w/v AgNO3 द्रावणाचे 2 mL जोडले गेले, आणि नंतर ताजे तयार केलेले सोडियम बोरोहायड्राइड द्रावण (2 mL 0.1% w/v) मिश्रणात थेंबाच्या दिशेने ओतले गेले.परिणामी पिवळे-तपकिरी निलंबन 70 डिग्री सेल्सिअस तापमानात 1 तास जोमदार ढवळत ठेवले आणि नंतर खोलीच्या तापमानाला थंड केले.परिणामी नमुना (आतापासून AgNP-I म्हणून संदर्भित) पुढील संश्लेषण चरणात बीज-मध्यस्थ वाढीसाठी आधार म्हणून वापरला जातो.
मध्यम आकाराचे कण निलंबन (AgNP-II म्हणून दर्शविले जाते) संश्लेषित करण्यासाठी, 90 mL 7.6 mM सायट्रेट द्रावण 80°C वर गरम करा, ते 10 mL AgNP-I मध्ये मिसळा आणि नंतर 2 mL 1% w/v The AgNO3 द्रावण मिसळा. 1 तास जोरदार यांत्रिक ढवळत ठेवण्यात आले आणि नंतर नमुना खोलीच्या तपमानावर थंड केला गेला.
सर्वात मोठ्या कणासाठी (AgNP-III), त्याच वाढीच्या प्रक्रियेची पुनरावृत्ती करा, परंतु या प्रकरणात, बीज निलंबन म्हणून AgNP-II चे 10 mL वापरा.नमुने खोलीच्या तपमानावर पोहोचल्यानंतर, त्यांनी 40°C वर अतिरिक्त सॉल्व्हेंट जोडून किंवा बाष्पीभवन करून एकूण AgNO3 सामग्रीवर आधारित त्यांची नाममात्र एजी एकाग्रता 150 पीपीएमवर सेट केली आणि शेवटी पुढील वापर होईपर्यंत ते 4°C वर साठवले.
FEI Tecnai G2 20 X-Twin Transmission Electron Microscope (TEM) (FEI Corporate Headquarters, Hillsboro, Oregon, USA) वापरा 200 kV प्रवेग व्होल्टेजसह नॅनोपार्टिकल्सच्या आकारविज्ञानाचे परीक्षण करण्यासाठी आणि त्यांचे इलेक्ट्रॉन विवर्तन (ED) पॅटर्न कॅप्चर करण्यासाठी.इमेजजे सॉफ्टवेअर पॅकेज वापरून किमान 15 प्रतिनिधी प्रतिमा (~750 कण) चे मूल्यांकन केले गेले आणि परिणामी हिस्टोग्राम (आणि संपूर्ण अभ्यासातील सर्व आलेख) OriginPro 2018 (OriginLab, Northampton, MA, USA) 33, 34 मध्ये तयार केले गेले.
सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास (Z-सरासरी), झेटा पोटेंशिअल (ζ-संभाव्य) आणि नमुन्यांची वैशिष्ट्यपूर्ण पृष्ठभाग प्लाझमोन रेझोनान्स (SPR) त्यांचे प्रारंभिक कोलाइडल गुणधर्म स्पष्ट करण्यासाठी मोजले गेले.नमुन्याचा सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास आणि झेटा संभाव्यता माल्व्हर्न झेटासायझर नॅनो झेडएस इन्स्ट्रुमेंट (माल्व्हर्न इन्स्ट्रुमेंट्स, माल्व्हर्न, यूके) द्वारे डिस्पोजेबल फोल्डेड केशिका पेशींचा वापर करून 37±0.1°C वर मोजली गेली.Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (Halma PLC, Largo, FL, USA) चा वापर 250-800 nm च्या श्रेणीतील नमुन्यांच्या UV-Vis शोषण स्पेक्ट्रामधून वैशिष्ट्यपूर्ण SPR वैशिष्ट्ये प्राप्त करण्यासाठी केला गेला.
संपूर्ण प्रयोगादरम्यान, कोलाइडल स्थिरतेशी संबंधित तीन भिन्न मापन प्रकार एकाच वेळी केले गेले.कणांचा सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास (Z सरासरी) आणि झेटा पोटेंशिअल (ζ संभाव्य) मोजण्यासाठी DLS वापरा, कारण Z सरासरी नॅनोपार्टिकल समुच्चयांच्या सरासरी आकाराशी संबंधित आहे आणि झेटा पोटेंशिअल सिस्टीममध्ये इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षण आहे की नाही हे सूचित करते. नॅनो पार्टिकल्समधील व्हॅन डेर वाल्स आकर्षण ऑफसेट करण्यासाठी पुरेसे मजबूत आहे.मोजमाप त्रिगुणांमध्ये केले जातात आणि Z मीन आणि झेटा संभाव्यतेचे मानक विचलन Zetasizer सॉफ्टवेअरद्वारे मोजले जाते.कणांच्या वैशिष्ट्यपूर्ण एसपीआर स्पेक्ट्राचे यूव्ही-विस स्पेक्ट्रोस्कोपीद्वारे मूल्यांकन केले जाते, कारण शिखर तीव्रता आणि तरंगलांबीमधील बदल एकत्रीकरण आणि पृष्ठभागावरील परस्परसंवाद दर्शवू शकतात.29,35 खरं तर, मौल्यवान धातूंमध्ये पृष्ठभागावरील प्लाझमोन अनुनाद इतका प्रभावशाली आहे की यामुळे बायोमोलेक्यूल्सच्या विश्लेषणाच्या नवीन पद्धती निर्माण झाल्या आहेत.29,36,37 प्रायोगिक मिश्रणात AgNPs ची एकाग्रता सुमारे 10 ppm आहे, आणि जास्तीत जास्त प्रारंभिक SPR शोषणाची तीव्रता 1 वर सेट करणे हा हेतू आहे. प्रयोग 0 वाजता वेळेवर अवलंबून पद्धतीने केला गेला;1.5;3;6;12 आणि 24 तास विविध जैविक दृष्ट्या संबंधित परिस्थितीत.प्रयोगाचे वर्णन करणारे अधिक तपशील आमच्या मागील कामात पाहिले जाऊ शकतात.19 थोडक्यात, विविध pH मूल्ये (3; 5; 7.2 आणि 9), भिन्न सोडियम क्लोराईड (10 mM; 50 mM; 150 mM), ग्लुकोज (3.9 mM; 6.7 mM) आणि ग्लूटामाइन (4 mM) एकाग्रता, आणि डल्बेकोचे मॉडिफाइड ईगल मिडीयम (DMEM) आणि फेटल बोवाइन सीरम (FBS) (पाण्यात आणि DMEM) मॉडेल सिस्टम म्हणून तयार केले आणि सिंथेसाइज्ड सिल्व्हर नॅनोकणांच्या एकत्रीकरण वर्तनावर त्यांच्या प्रभावाचा अभ्यास केला.pH, NaCl, ग्लुकोज आणि ग्लूटामाइनचे मूल्यमापन शारीरिक एकाग्रतेच्या आधारावर केले जाते, तर DMEM आणि FBS चे प्रमाण संपूर्ण इन विट्रो प्रयोगात वापरल्या जाणार्‍या स्तरांप्रमाणेच असते.38-42 सर्व मोजमाप pH 7.2 आणि 37°C वर 10 mM NaCl च्या स्थिर पार्श्वभूमीतील मीठ एकाग्रतेसह कोणत्याही लांब-अंतराच्या कणांच्या परस्परसंवादांना दूर करण्यासाठी (काही pH आणि NaCl-संबंधित प्रयोग वगळता, जेथे हे गुणधर्म खालील व्हेरिएबल आहेत. अभ्यास).28 विविध परिस्थितींची यादी तक्ता 1 मध्ये सारांशित केली आहे. † ने चिन्हांकित केलेला प्रयोग संदर्भ म्हणून वापरला जातो आणि 10 mM NaCl आणि pH 7.2 असलेल्या नमुन्याशी संबंधित आहे.
मानवी पुर: स्थ कर्करोग सेल लाइन (DU145) आणि अमर मानवी केराटिनोसाइट्स (HaCaT) ATCC (Manassas, VA, USA) कडून प्राप्त केले गेले.4.5 g/L ग्लुकोज (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA), 10% FBS, 2 mM L-glutamine, 0.01%05 आणि Streptomycin, 0.01% सह पूरक असलेल्या Dulbecco च्या किमान आवश्यक माध्यम ईगल (DMEM) मध्ये पेशी नियमितपणे संवर्धित केल्या जातात. पेनिसिलिन (सिग्मा-अल्ड्रिच, सेंट लुईस, मिसूरी, यूएसए).5% CO2 आणि 95% आर्द्रतेच्या खाली 37°C इनक्यूबेटरमध्ये पेशींचे संवर्धन केले जाते.
एजीएनपी साइटोटॉक्सिसिटीमध्ये कणांच्या एकत्रीकरणामुळे होणारे बदल वेळेवर अवलंबून शोधण्यासाठी, दोन-चरण एमटीटी परख केली गेली.प्रथम, दोन पेशी प्रकारांची व्यवहार्यता AgNP-I, AgNP-II आणि AgNP-III सह उपचारानंतर मोजली गेली.यासाठी, दोन प्रकारच्या पेशी 10,000 पेशी/विहिरीच्या घनतेवर 96-वेल प्लेट्समध्ये सीड केल्या गेल्या आणि दुसऱ्या दिवशी वाढत्या एकाग्रतेमध्ये तीन वेगवेगळ्या आकाराच्या चांदीच्या नॅनोकणांसह उपचार केले गेले.24 तासांच्या उपचारानंतर, पेशी PBS ने धुतल्या गेल्या आणि 0.5 mg/mL MTT अभिकर्मकाने (SERVA, Heidelberg, Germany) 37°C तापमानावर 1 तासासाठी कल्चर मिडीयममध्ये पातळ केले गेले.Formazan क्रिस्टल्स DMSO (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA) मध्ये विरघळले गेले आणि सिनर्जी HTX प्लेट रीडर (बायोटेक-हंगेरी, बुडापेस्ट, हंगेरी) वापरून शोषण 570 nm वर मोजले गेले.उपचार न केलेल्या नियंत्रण नमुन्याचे शोषण मूल्य 100% जगण्याचा दर मानला जातो.चार स्वतंत्र जैविक प्रतिकृती वापरून किमान 3 प्रयोग करा.IC50 ची गणना डोस प्रतिसाद वक्रातून जीवंतपणाच्या परिणामांवर आधारित केली जाते.
त्यानंतर, दुसऱ्या टप्प्यात, पेशींच्या उपचारापूर्वी वेगवेगळ्या कालावधीसाठी (0, 1.5, 3, 6, 12 आणि 24 तास) कणांना 150 mM NaCl सह उष्मायन करून, चांदीच्या नॅनोकणांच्या विविध एकत्रीकरण अवस्था तयार केल्या गेल्या.त्यानंतर, कण एकत्रीकरणामुळे प्रभावित झालेल्या सेल व्यवहार्यतेतील बदलांचे मूल्यांकन करण्यासाठी पूर्वी वर्णन केल्याप्रमाणे समान MTT परख केली गेली.अंतिम निकालाचे मूल्यमापन करण्यासाठी ग्राफपॅड प्रिझम 7 वापरा, टी-चाचणी जोडून प्रयोगाचे सांख्यिकीय महत्त्व मोजा आणि त्याची पातळी * (p ≤ 0.05), ** (p ≤ 0.01), *** (p ≤ 0.001) म्हणून चिन्हांकित करा ) आणि **** (p ≤ 0.0001).
क्रिप्टोकोकस निओफॉर्मन्स IFM 5844 (IFM; रिसर्च सेंटर फॉर पॅथोजेनिक फंगी अँड मायक्रोबियल टॉक्सिकॉलॉजी, चिबा युनिव्हर्सिटी) आणि बॅसिलियस एसएमसी 3 एम सी 3 एम सी 3 चे सिल्व्हर नॅनोकणांचे तीन वेगवेगळ्या आकाराचे (AgNP-I, AgNP-II आणि AgNP-III) वापरण्यात आले. (SZMC: Szeged Microbiology Collection) आणि E. coli SZMC 0582 RPMI 1640 माध्यमात (Sigma-Aldrich Co.).कणांच्या एकत्रीकरणामुळे बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ क्रियाकलापांमधील बदलांचे मूल्यांकन करण्यासाठी, प्रथम, त्यांची किमान प्रतिबंधात्मक एकाग्रता (MIC) 96-वेल मायक्रोटायटर प्लेटमध्ये मायक्रोडायल्युशनद्वारे निर्धारित केली गेली.प्रमाणित सेल सस्पेंशनच्या 50 μL पर्यंत (RPMI 1640 माध्यमात 5 × 104 पेशी/mL), 50 μL सिल्व्हर नॅनोपार्टिकल सस्पेंशन घाला आणि एकाग्रतेच्या दुप्पट क्रमाने पातळ करा (वर नमूद केलेल्या माध्यमात, श्रेणी 0 आणि 75 ppm आहे, म्हणजे नियंत्रण नमुन्यात 50 μL सेल सस्पेंशन आणि 50 μL नॅनोकण नसलेले माध्यम असते).त्यानंतर, प्लेट 48 तासांसाठी 30° सेल्सिअस तापमानात उबवण्यात आली आणि स्पेक्ट्रोस्टार नॅनो प्लेट रीडर (BMG LabTech, Offenburg, Germany) वापरून कल्चरची ऑप्टिकल घनता 620 nm वर मोजली गेली.हा प्रयोग तीन वेळा तीन वेळा केला गेला.
यावेळी 50 μL एकल एकत्रित नॅनोपार्टिकल नमुने वापरण्यात आले होते, त्याशिवाय, पूर्वी वर्णन केल्याप्रमाणे समान प्रक्रिया उपरोक्त वर्णांवरील बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ क्रियाकलापांवर एकत्रित होण्याच्या परिणामाचे परीक्षण करण्यासाठी वापरली गेली.सेल प्रक्रियेपूर्वी वेगवेगळ्या कालावधीसाठी (0, 1.5, 3, 6, 12 आणि 24 तास) 150 mM NaCl सह कण उष्मायन करून चांदीच्या नॅनोकणांच्या विविध एकत्रीकरण अवस्था तयार केल्या जातात.RPMI 1640 माध्यमाच्या 50 μL सह पूरक असलेले निलंबन वाढ नियंत्रण म्हणून वापरले गेले, तर विषारीपणा नियंत्रित करण्यासाठी, नॉन-एकत्रित नॅनोकणांसह निलंबन वापरले गेले.हा प्रयोग तीन वेळा तीन वेळा केला गेला.MTT विश्लेषणाप्रमाणेच सांख्यिकीय विश्लेषण वापरून अंतिम निकालाचे पुन्हा मूल्यांकन करण्यासाठी ग्राफपॅड प्रिझम 7 वापरा.
सर्वात लहान कणांची एकत्रीकरण पातळी (AgNP-I) वैशिष्ट्यीकृत केली गेली आहे, आणि परिणाम आमच्या मागील कार्यामध्ये अंशतः प्रकाशित केले गेले होते, परंतु चांगल्या तुलनासाठी, सर्व कणांची पूर्णपणे तपासणी केली गेली.प्रायोगिक डेटा संकलित केला आहे आणि पुढील विभागांमध्ये चर्चा केली आहे.AgNP चे तीन आकार.19
TEM, UV-Vis आणि DLS द्वारे केलेल्या मोजमापांनी सर्व AgNP नमुन्यांचे यशस्वी संश्लेषण सत्यापित केले (आकृती 2A-D).आकृती 2 च्या पहिल्या पंक्तीनुसार, सर्वात लहान कण (AgNP-I) सुमारे 10 nm च्या सरासरी व्यासासह एकसमान गोलाकार आकारविज्ञान दर्शवितो.बियाणे-मध्यस्थ वाढीची पद्धत देखील AgNP-II आणि AgNP-III प्रदान करते ज्यात अनुक्रमे अंदाजे 20 nm आणि 50 nm च्या सरासरी कण व्यासासह भिन्न आकार श्रेणी आहेत.कण वितरणाच्या मानक विचलनानुसार, तीन नमुन्यांचे आकार एकमेकांशी ओव्हरलॅप होत नाहीत, जे त्यांच्या तुलनात्मक विश्लेषणासाठी महत्त्वाचे आहे.TEM-आधारित कण 2D प्रोजेक्शनचे सरासरी गुणोत्तर आणि पातळपणा गुणोत्तर यांची तुलना करून, असे गृहीत धरले जाते की कणांच्या गोलाकारपणाचे मूल्यांकन इमेजजेच्या आकार फिल्टर प्लग-इन (आकृती 2E) द्वारे केले जाते.43 कणांच्या आकाराच्या विश्लेषणानुसार, त्यांचे गुणोत्तर (सर्वात लहान बाउंडिंग आयताची मोठी बाजू/लहान बाजू) कणांच्या वाढीमुळे प्रभावित होत नाही आणि त्यांच्या पातळपणाचे प्रमाण (संबंधित परिपूर्ण वर्तुळाचे मोजलेले क्षेत्र/सैद्धांतिक क्षेत्र) प्रभावित होत नाही. ) हळूहळू कमी होते.याचा परिणाम अधिकाधिक पॉलीहेड्रल कणांमध्ये होतो, जे 1 च्या पातळपणाच्या गुणोत्तराशी संबंधित सिद्धांतानुसार पूर्णपणे गोलाकार असतात.
आकृती 2 ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप (TEM) प्रतिमा (A), इलेक्ट्रॉन विवर्तन (ED) नमुना (B), आकार वितरण हिस्टोग्राम (C), वैशिष्ट्यपूर्ण अल्ट्राव्हायोलेट-दृश्यमान (UV-Vis) प्रकाश शोषण स्पेक्ट्रम (D), आणि सरासरी द्रव साइट्रेट - यांत्रिक व्यास (Z-सरासरी), झेटा संभाव्य, गुणोत्तर आणि जाडी प्रमाण (E) सह समाप्त केलेल्या चांदीच्या नॅनोकणांच्या तीन वेगवेगळ्या आकाराच्या श्रेणी आहेत: AgNP-I 10 nm (शीर्ष पंक्ती), AgNP -II 20 nm (मध्यम पंक्ती) आहे ), AgNP-III (खालची पंक्ती) 50 nm आहे.
जरी वाढीच्या पद्धतीच्या चक्रीय स्वरूपामुळे कणांच्या आकारावर काही प्रमाणात परिणाम झाला, परिणामी मोठ्या AgNPs ची गोलाकारता कमी झाली, तरीही तिन्ही नमुने अर्ध-गोलाकार राहिले.याव्यतिरिक्त, आकृती 2B मधील इलेक्ट्रॉन विवर्तन पॅटर्नमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, नॅनो कणांच्या क्रिस्टलिनिटीवर परिणाम होत नाही.प्रमुख विवर्तन रिंग-ज्याला (111), (220), (200), आणि (311) चांदीच्या मिलर निर्देशांकांशी संबंधित केले जाऊ शकते - हे वैज्ञानिक साहित्य आणि आमच्या मागील योगदानाशी अगदी सुसंगत आहे.9, 19,44 AgNP-II आणि AgNP-III च्या Debye-Scherrer रिंगचे विखंडन या वस्तुस्थितीमुळे आहे की ED प्रतिमा समान विस्ताराने कॅप्चर केली जाते, म्हणून कणांचा आकार वाढतो, प्रति विभक्त कणांची संख्या युनिट क्षेत्र वाढते आणि कमी होते.
नॅनोकणांचा आकार आणि आकार जैविक क्रियाकलापांवर परिणाम करतात म्हणून ओळखले जातात.3,45 आकार-आश्रित उत्प्रेरक आणि जैविक क्रियाकलाप या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले जाऊ शकते की भिन्न आकार विशिष्ट क्रिस्टल चेहरे (वेगवेगळ्या मिलर निर्देशांकांसह) वाढवतात आणि या क्रिस्टल चेहऱ्यांमध्ये भिन्न क्रियाकलाप असतात.45,46 तयार केलेले कण अतिशय समान क्रिस्टल वैशिष्ट्यांशी संबंधित समान ED परिणाम प्रदान करत असल्याने, असे गृहित धरले जाऊ शकते की आमच्या त्यानंतरच्या कोलाइडल स्थिरता आणि जैविक क्रियाकलाप प्रयोगांमध्ये, कोणतेही निरीक्षण केलेले फरक नॅनोकणांच्या आकाराशी संबंधित असावेत, आकार-संबंधित गुणधर्मांवर नाही.
आकृती 2D मध्ये सारांशित केलेले UV-Vis परिणाम संश्लेषित AgNP च्या जबरदस्त गोलाकार स्वरूपावर अधिक जोर देतात, कारण तिन्ही नमुन्यांची SPR शिखरे सुमारे 400 nm आहेत, जे गोलाकार चांदीच्या नॅनोकणांचे वैशिष्ट्यपूर्ण मूल्य आहे.29,30 कॅप्चर केलेल्या स्पेक्ट्राने देखील नॅनोसिल्व्हरच्या यशस्वी बीज-मध्यस्थ वाढीची पुष्टी केली.कणाचा आकार जसजसा वाढत जातो, तसतसे AgNP-II च्या जास्तीत जास्त प्रकाश शोषणाशी संबंधित तरंगलांबी-अधिक ठळकपणे-साहित्यानुसार, AgNP-III ने रेड शिफ्टचा अनुभव घेतला.६,२९
AgNP प्रणालीच्या प्रारंभिक कोलाइडल स्थिरतेबद्दल, DLS चा वापर pH 7.2 वर कणांचा सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास आणि झेटा संभाव्यता मोजण्यासाठी केला गेला.आकृती 2E मध्ये दर्शविलेले परिणाम हे दर्शवतात की AgNP-III ची कोलाइडल स्थिरता AgNP-I किंवा AgNP-II पेक्षा जास्त आहे, कारण सामान्य मार्गदर्शक तत्त्वे सूचित करतात की दीर्घकालीन कोलाइडल स्थिरतेसाठी 30 mV परिपूर्ण झेटा क्षमता आवश्यक आहे तेव्हा या शोधाला आणखी समर्थन दिले जाते. Z सरासरी मूल्य (मुक्त आणि एकत्रित कणांचा सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास म्हणून प्राप्त) ची तुलना TEM द्वारे मिळवलेल्या प्राथमिक कण आकाराशी केली जाते, कारण दोन मूल्ये जितकी जवळ असतील तितकी नमुन्यातील डिग्री सौम्य होईल.खरं तर, AgNP-I आणि AgNP-II ची Z सरासरी त्यांच्या मुख्य TEM-मूल्यांकन केलेल्या कणांच्या आकारापेक्षा जास्त आहे, म्हणून AgNP-III च्या तुलनेत, हे नमुने एकत्रित होण्याची अधिक शक्यता वर्तवली जाते, जेथे अत्यंत नकारात्मक झेटा संभाव्यता सोबत आहे बंद आकार Z सरासरी मूल्य.
या घटनेचे स्पष्टीकरण दुहेरी असू शकते.एकीकडे, सर्व संश्लेषण चरणांमध्ये सायट्रेट एकाग्रता समान पातळीवर राखली जाते, वाढत्या कणांच्या विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्र कमी होण्यापासून रोखण्यासाठी तुलनेने जास्त प्रमाणात चार्ज केलेले पृष्ठभाग गट प्रदान करते.तथापि, Levak et al. नुसार, नॅनोकणांच्या पृष्ठभागावरील जैव रेणूंद्वारे सायट्रेट सारख्या लहान रेणूंची सहज देवाणघेवाण होऊ शकते.या प्रकरणात, कोलोइडल स्थिरता उत्पादित बायोमोलेक्यूल्सच्या कोरोनाद्वारे निर्धारित केली जाईल.31 कारण हे वर्तन आमच्या एकत्रिकरण मापनांमध्ये देखील आढळून आले होते (नंतर अधिक तपशीलवार चर्चा केली आहे), केवळ साइट्रेट कॅपिंग या घटनेचे स्पष्टीकरण देऊ शकत नाही.
दुसरीकडे, कण आकार नॅनोमीटर स्तरावर एकत्रीकरण प्रवृत्तीच्या व्यस्त प्रमाणात आहे.हे प्रामुख्याने पारंपारिक Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) पद्धतीद्वारे समर्थित आहे, जेथे कणांच्या आकर्षणाचे वर्णन कणांमधील आकर्षक आणि तिरस्करणीय शक्तींची बेरीज म्हणून केले जाते.He et al. नुसार, DLVO ऊर्जा वक्रचे कमाल मूल्य हेमेटाइट नॅनोकणांमधील नॅनोकणांच्या आकारानुसार कमी होते, ज्यामुळे किमान प्राथमिक ऊर्जेपर्यंत पोहोचणे सोपे होते, ज्यामुळे अपरिवर्तनीय एकत्रीकरण (कंडेन्सेशन) प्रोत्साहन मिळते.47 तथापि, DLVO सिद्धांताच्या मर्यादेपलीकडे इतर पैलू आहेत असा अंदाज आहे.व्हॅन डेर वॉल्स गुरुत्वाकर्षण आणि इलेक्ट्रोस्टॅटिक दुहेरी-स्तर प्रतिकर्षण कणांच्या आकारमानात समान असले तरी, हॉटझे एट अल यांनी केलेले पुनरावलोकन.DLVO परवानगी देते त्यापेक्षा एकत्रीकरणावर त्याचा अधिक मजबूत प्रभाव पडतो.14 त्यांचा असा विश्वास आहे की नॅनोकणांच्या पृष्ठभागाच्या वक्रतेचा यापुढे सपाट पृष्ठभाग म्हणून अंदाज लावला जाऊ शकत नाही, ज्यामुळे गणितीय अंदाज लागू होत नाही.याव्यतिरिक्त, कण आकार कमी झाल्यामुळे, पृष्ठभागावर उपस्थित असलेल्या अणूंची टक्केवारी जास्त होते, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉनिक संरचना आणि पृष्ठभाग चार्ज वर्तन होते.आणि पृष्ठभागाची प्रतिक्रियाशीलता बदलते, ज्यामुळे विद्युत दुहेरी लेयरमधील चार्ज कमी होऊ शकतो आणि एकत्रीकरणास चालना मिळते.
आकृती 3 मधील AgNP-I, AgNP-II, आणि AgNP-III च्या DLS परिणामांची तुलना करताना, आम्ही पाहिले की तिन्ही नमुने समान pH प्रॉम्प्टिंग एकत्रीकरण दर्शवतात.एक जोरदार अम्लीय वातावरण (pH 3) नमुन्याची झेटा क्षमता 0 mV वर हलवते, ज्यामुळे कण मायक्रोन-आकाराचे समुच्चय बनवतात, तर अल्कधर्मी pH त्याच्या झेटा संभाव्यतेला मोठ्या नकारात्मक मूल्याकडे हलवते, जेथे कण लहान एकत्रित (pH 5) बनवतात. ).आणि 7.2) ), किंवा संपूर्णपणे एकत्रित न राहता (pH 9).वेगवेगळ्या नमुन्यांमधील काही महत्त्वाचे फरकही आढळून आले.संपूर्ण प्रयोगादरम्यान, AgNP-I हे pH-प्रेरित झेटा संभाव्य बदलांसाठी सर्वात संवेदनशील असल्याचे सिद्ध झाले, कारण या कणांची झेटा संभाव्यता pH 9 च्या तुलनेत pH 7.2 वर कमी झाली आहे, तर AgNP-II आणि AgNP-III फक्त A दाखवले आहे. ζ मध्ये लक्षणीय बदल pH 3 च्या आसपास आहे. याव्यतिरिक्त, AgNP-II ने हळू बदल आणि मध्यम झेटा संभाव्यता दर्शविली, तर AgNP-III ने तिघांचे सर्वात सौम्य वर्तन दाखवले, कारण सिस्टमने सर्वोच्च परिपूर्ण झेटा मूल्य आणि मंद गतीची हालचाल दर्शविली, जे सूचित करते AgNP-III pH-प्रेरित एकत्रीकरणास सर्वात प्रतिरोधक.हे परिणाम सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास मापन परिणामांशी सुसंगत आहेत.त्यांच्या प्राइमर्सच्या कणांच्या आकाराचा विचार करता, AgNP-I ने सर्व pH मूल्यांवर सतत क्रमिक एकत्रीकरण दाखवले, बहुधा 10 mM NaCl पार्श्वभूमीमुळे, तर AgNP-II आणि AgNP-III ने केवळ pH 3 च्या एकत्रीकरणात लक्षणीय दाखवले.सर्वात मनोरंजक फरक असा आहे की त्याच्या मोठ्या नॅनोकणांचा आकार असूनही, AgNP-III 24 तासांत pH 3 वर सर्वात लहान समुच्चय तयार करतो, त्याचे एकत्रीकरण विरोधी गुणधर्म हायलाइट करतो.24 तासांनंतर pH 3 वर AgNPs च्या सरासरी Z ला तयार केलेल्या नमुन्याच्या मूल्याने विभाजित केल्यास, हे लक्षात येते की AgNP-I आणि AgNP-II चे सापेक्ष एकूण आकार 50 पट, 42 पट आणि 22 पट वाढले आहेत. , अनुक्रमे.III.
आकृती 3 वाढत्या आकारासह (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II आणि 50 nm: AgNP-III) सायट्रेट-टर्मिनेटेड सिल्व्हर नॅनोकणांच्या नमुन्याचे डायनॅमिक लाइट स्कॅटरिंग परिणाम सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास (Z सरासरी) म्हणून व्यक्त केले जातात ) (उजवीकडे) वेगवेगळ्या pH परिस्थितीत, झीटा संभाव्यता (डावीकडे) २४ तासांच्या आत बदलते.
निरीक्षण केलेल्या पीएच-आश्रित एकत्रीकरणाने एजीएनपी नमुन्यांच्या वैशिष्ट्यपूर्ण पृष्ठभागाच्या प्लाझमोन रेझोनान्स (SPR) वर देखील परिणाम केला, जसे की त्यांच्या UV-Vis स्पेक्ट्राद्वारे पुरावा आहे.पूरक आकृती S1 नुसार, तिन्ही सिल्व्हर नॅनोपार्टिकल सस्पेंशनचे एकत्रीकरण त्यांच्या एसपीआर शिखरांच्या तीव्रतेत घट आणि मध्यम लाल शिफ्टद्वारे होते.पीएचचे कार्य म्हणून या बदलांची व्याप्ती डीएलएस परिणामांद्वारे अंदाज केलेल्या एकत्रीकरणाच्या डिग्रीशी सुसंगत आहे, तथापि, काही मनोरंजक ट्रेंड दिसून आले आहेत.अंतर्ज्ञानाच्या विरूद्ध, असे दिसून आले की मध्यम आकाराचे AgNP-II SPR बदलांसाठी सर्वात संवेदनशील आहे, तर इतर दोन नमुने कमी संवेदनशील आहेत.एसपीआर संशोधनात, 50 एनएम ही सैद्धांतिक कण आकार मर्यादा आहे, जी कणांच्या डायलेक्ट्रिक गुणधर्मांवर आधारित फरक करण्यासाठी वापरली जाते.50 nm (AgNP-I आणि AgNP-II) पेक्षा लहान कणांचे वर्णन साधे डायलेक्ट्रिक द्विध्रुव म्हणून केले जाऊ शकते, तर या मर्यादेपर्यंत पोहोचणारे किंवा ओलांडणारे कण (AgNP-III) अधिक जटिल डायलेक्ट्रिक गुणधर्म असतात आणि त्यांचे अनुनाद बँड मल्टीमोडल बदलांमध्ये विभाजित होते. .दोन लहान कणांच्या नमुन्यांच्या बाबतीत, AgNPs हे साधे द्विध्रुव मानले जाऊ शकतात आणि प्लाझ्मा सहजपणे ओव्हरलॅप करू शकतात.कणाचा आकार जसजसा वाढत जातो, तसतसे हे कपलिंग मूलत: एक मोठा प्लाझ्मा तयार करते, जे लक्षात घेतलेल्या उच्च संवेदनशीलतेचे स्पष्टीकरण देऊ शकते.29 तथापि, सर्वात मोठ्या कणांसाठी, इतर कपलिंग अवस्था देखील उद्भवू शकतात तेव्हा साधा द्विध्रुवीय अंदाज वैध नसतो, ज्यामुळे वर्णक्रमीय बदल सूचित करण्यासाठी AgNP-III ची कमी झालेली प्रवृत्ती स्पष्ट होऊ शकते.29
आमच्या प्रायोगिक परिस्थितीत, हे सिद्ध झाले आहे की pH मूल्याचा विविध आकारांच्या सायट्रेट-लेपित चांदीच्या नॅनोकणांच्या कोलाइडल स्थिरतेवर गहन प्रभाव पडतो.या प्रणालींमध्ये, AgNPs च्या पृष्ठभागावर नकारात्मक चार्ज केलेल्या -COO- गटांद्वारे स्थिरता प्रदान केली जाते.सायट्रेट आयनचा कार्बोक्झिलेट फंक्शनल ग्रुप मोठ्या संख्येने H+ आयनमध्ये प्रोटोनेटेड आहे, त्यामुळे व्युत्पन्न केलेला कार्बोक्झिल गट यापुढे आकृती 4 च्या वरच्या पंक्तीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, कणांमधील इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षण प्रदान करू शकत नाही. Le Chatelier च्या तत्त्वानुसार, AgNP नमुने त्वरीत pH 3 वर एकत्रित होतात, परंतु हळूहळू pH वाढल्याने अधिकाधिक स्थिर होतात.
आकृती 4 भिन्न pH (शीर्ष पंक्ती), NaCl एकाग्रता (मध्यम पंक्ती), आणि बायोमोलेक्यूल्स (खालील पंक्ती) अंतर्गत एकत्रीकरणाद्वारे परिभाषित पृष्ठभागाच्या परस्परसंवादाची योजनाबद्ध यंत्रणा.
आकृती 5 नुसार, विविध आकारांच्या AgNP निलंबनामधील कोलाइडल स्थिरता देखील वाढत्या मीठ एकाग्रतेच्या अंतर्गत तपासली गेली.झीटा संभाव्यतेच्या आधारावर, या साइट्रेट-टर्मिनेटेड एजीएनपी प्रणालींमध्ये वाढलेला नॅनोपार्टिकल आकार पुन्हा NaCl मधील बाह्य प्रभावांना वाढीव प्रतिकार प्रदान करतो.AgNP-I मध्ये, 10 mM NaCl हे सौम्य एकत्रीकरण करण्यासाठी पुरेसे आहे आणि 50 mM ची मीठ एकाग्रता खूप समान परिणाम प्रदान करते.AgNP-II आणि AgNP-III मध्ये, 10 mM NaCl झेटा संभाव्यतेवर लक्षणीय परिणाम करत नाही कारण त्यांची मूल्ये (AgNP-II) किंवा खाली (AgNP-III) -30 mV वर राहतात.NaCl एकाग्रता 50 mM आणि शेवटी 150 mM NaCl पर्यंत वाढवणे सर्व नमुन्यांमधील झेटा संभाव्यतेचे परिपूर्ण मूल्य लक्षणीयरीत्या कमी करण्यासाठी पुरेसे आहे, जरी मोठे कण अधिक नकारात्मक चार्ज ठेवतात.हे परिणाम AgNPs च्या अपेक्षित सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यासाशी सुसंगत आहेत;10, 50, आणि 150 mM NaCl वर मोजलेल्या Z सरासरी ट्रेंड लाईन्स भिन्न दर्शवतात, हळूहळू वाढणारी मूल्ये.अखेरीस, सर्व तीन 150 मिमी प्रयोगांमध्ये मायक्रोन-आकाराचे एकत्रित आढळले.
आकृती 5 वाढत्या आकारासह (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II आणि 50 nm: AgNP-III) साइट्रेट-टर्मिनेटेड सिल्व्हर नॅनोकणांच्या नमुन्याचे डायनॅमिक लाइट स्कॅटरिंग परिणाम सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास (Z सरासरी) म्हणून व्यक्त केले जातात. ) (उजवीकडे) आणि झेटा संभाव्य (डावीकडे) वेगवेगळ्या NaCl एकाग्रता अंतर्गत 24 तासांच्या आत बदलतात.
पुरवणी आकृती S2 मधील UV-Vis परिणाम दर्शविते की तिन्ही नमुन्यांमधील 50 आणि 150 mM NaCl च्या SPR मध्ये तात्काळ आणि लक्षणीय घट झाली आहे.हे DLS द्वारे स्पष्ट केले जाऊ शकते, कारण NaCl-आधारित एकत्रीकरण pH-आश्रित प्रयोगांपेक्षा अधिक वेगाने होते, जे लवकर (0, 1.5 आणि 3 तास) मोजमापांमधील मोठ्या फरकाने स्पष्ट केले आहे.याव्यतिरिक्त, मीठ एकाग्रता वाढवण्यामुळे प्रायोगिक माध्यमाची सापेक्ष परवानगी देखील वाढेल, ज्याचा पृष्ठभागाच्या प्लाझ्मॉन रेझोनान्सवर खोल परिणाम होईल.29
NaCl चा प्रभाव आकृती 4 च्या मधल्या पंक्तीमध्ये सारांशित केला आहे. सर्वसाधारणपणे, असा निष्कर्ष काढला जाऊ शकतो की सोडियम क्लोराईडची एकाग्रता वाढल्याने आम्लता वाढण्यासारखाच परिणाम होतो, कारण Na+ आयनमध्ये कार्बोक्झिलेट गटांभोवती समन्वय साधण्याची प्रवृत्ती असते, नकारात्मक झेटा संभाव्य AgNPs दाबणे.याव्यतिरिक्त, 150 mM NaCl ने सर्व तीन नमुन्यांमध्ये मायक्रोन-आकाराचे एकत्रित उत्पादन केले, जे दर्शविते की फिजियोलॉजिकल इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता सायट्रेट-टर्मिनेटेड AgNPs च्या कोलाइडल स्थिरतेसाठी हानिकारक आहे.तत्सम AgNP प्रणालींवर NaCl चे क्रिटिकल कंडेन्सिंग कॉन्सन्ट्रेशन (CCC) विचारात घेऊन, हे परिणाम चतुराईने संबंधित साहित्यात ठेवता येतात.Huynh et al.71 nm च्या सरासरी व्यासासह सायट्रेट-टर्मिनेटेड चांदीच्या नॅनोकणांसाठी NaCl चे CCC 47.6 mM होते, तर El Badawy et al.साइट्रेट कोटिंगसह 10 nm AgNPs चे CCC 70 mM असल्याचे निरीक्षण केले.10,16 याव्यतिरिक्त, हे एट अल द्वारे सुमारे 300 एमएमचे लक्षणीय उच्च CCC मोजले गेले, ज्यामुळे त्यांची संश्लेषण पद्धत पूर्वी नमूद केलेल्या प्रकाशनापेक्षा वेगळी होती.48 जरी सध्याचे योगदान या मूल्यांचे सर्वसमावेशक विश्लेषण करण्याच्या उद्देशाने नाही, कारण आमच्या प्रायोगिक परिस्थिती संपूर्ण अभ्यासाच्या जटिलतेमध्ये वाढत आहे, 50 mM, विशेषतः 150 mM NaCl चे जैविक दृष्ट्या संबंधित NaCl एकाग्रता खूप जास्त असल्याचे दिसते.प्रेरित कोग्युलेशन, आढळलेल्या मजबूत बदलांचे स्पष्टीकरण.
पॉलिमरायझेशन प्रयोगातील पुढील पायरी म्हणजे नॅनोपार्टिकल-बायोमोलेक्यूल परस्परसंवादांचे अनुकरण करण्यासाठी साधे परंतु जैविक दृष्ट्या संबंधित रेणू वापरणे.DLS (आकडे 6 आणि 7) आणि UV-Vis परिणाम (पूरक आकडे S3 आणि S4) च्या आधारावर, काही सामान्य निष्कर्षांवर ठामपणे सांगितले जाऊ शकते.आमच्या प्रायोगिक परिस्थितीत, अभ्यास केलेले रेणू ग्लुकोज आणि ग्लूटामाइन कोणत्याही AgNP प्रणालीमध्ये एकत्रीकरणास प्रवृत्त करणार नाहीत, कारण Z-मीन ट्रेंड संबंधित संदर्भ मापन मूल्याशी जवळून संबंधित आहे.जरी त्यांची उपस्थिती एकत्रीकरणावर परिणाम करत नसली तरी प्रायोगिक परिणाम दर्शवतात की हे रेणू अंशतः AgNPs च्या पृष्ठभागावर शोषले जातात.या दृश्याला पाठिंबा देणारा सर्वात प्रमुख परिणाम म्हणजे प्रकाश शोषणात झालेला बदल.जरी AgNP-I अर्थपूर्ण तरंगलांबी किंवा तीव्रतेतील बदल प्रदर्शित करत नसले तरी, मोठ्या कणांचे मोजमाप करून ते अधिक स्पष्टपणे पाहिले जाऊ शकते, जे बहुधा आधी नमूद केलेल्या अधिक ऑप्टिकल संवेदनशीलतेमुळे आहे.एकाग्रतेची पर्वा न करता, नियंत्रण मापनाच्या तुलनेत 1.5 तासांनंतर ग्लुकोज जास्त लाल शिफ्ट होऊ शकते, जे AgNP-II मध्ये सुमारे 40 nm आणि AgNP-III मध्ये सुमारे 10 nm आहे, जे पृष्ठभागाच्या परस्परसंवादाची घटना सिद्ध करते.ग्लूटामाइनने एक समान कल दर्शविला, परंतु बदल इतका स्पष्ट नव्हता.याव्यतिरिक्त, ग्लूटामाइन मध्यम आणि मोठ्या कणांची परिपूर्ण झेटा क्षमता कमी करू शकते हे देखील नमूद करण्यासारखे आहे.तथापि, या झीटा बदलांचा एकत्रित स्तरावर परिणाम होत नसल्यामुळे, असे अनुमान लावले जाऊ शकते की ग्लूटामाइनसारखे लहान जैव रेणू देखील कणांमधील अवकाशीय प्रतिकर्षण प्रदान करू शकतात.
आकृती 6 वाढत्या आकारासह (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II आणि 50 nm: AgNP-III) साइट्रेट-टर्मिनेटेड सिल्व्हर नॅनोपार्टिकल नमुन्यांचे डायनॅमिक लाइट स्कॅटरिंग परिणाम सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास (Z सरासरी) म्हणून व्यक्त केले जातात. (उजवीकडे) विविध ग्लुकोज एकाग्रतेच्या बाह्य परिस्थितीत, झेटा संभाव्य (डावीकडे) 24 तासांच्या आत बदलते.
आकृती 7 वाढत्या आकारासह (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II आणि 50 nm: AgNP-III) साइट्रेट-टर्मिनेटेड सिल्व्हर नॅनोकणांच्या नमुन्याचे डायनॅमिक लाइट स्कॅटरिंग परिणाम सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास (Z सरासरी) म्हणून व्यक्त केले जातात ) (उजवीकडे) ग्लूटामाइनच्या उपस्थितीत, झीटा क्षमता (डावीकडे) 24 तासांच्या आत बदलते.
थोडक्यात, ग्लुकोज आणि ग्लूटामाइन सारखे लहान जैव रेणू मोजलेल्या एकाग्रतेवर कोलाइडल स्थिरतेवर परिणाम करत नाहीत: जरी ते झेटा संभाव्यता आणि UV-Vis परिणामांवर वेगवेगळ्या प्रमाणात परिणाम करतात, Z सरासरी परिणाम सुसंगत नाहीत.हे सूचित करते की रेणूंचे पृष्ठभाग शोषण इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षण प्रतिबंधित करते, परंतु त्याच वेळी आयामी स्थिरता प्रदान करते.
मागील निकालांना मागील परिणामांशी जोडण्यासाठी आणि जैविक परिस्थितीचे अधिक कुशलतेने अनुकरण करण्यासाठी, आम्ही काही सामान्यतः वापरलेले सेल कल्चर घटक निवडले आणि AgNP कोलॉइड्सच्या स्थिरतेचा अभ्यास करण्यासाठी प्रायोगिक परिस्थिती म्हणून त्यांचा वापर केला.संपूर्ण इन विट्रो प्रयोगात, DMEM चे एक माध्यम म्हणून सर्वात महत्वाचे कार्य म्हणजे आवश्यक ऑस्मोटिक परिस्थिती स्थापित करणे, परंतु रासायनिक दृष्टिकोनातून, हे 150 mM NaCl प्रमाणे एकूण आयनिक सामर्थ्य असलेले एक जटिल मीठ समाधान आहे. .40 FBS साठी, हे जैव रेणूंचे एक जटिल मिश्रण आहे-प्रामुख्याने प्रथिने-पृष्ठभागाच्या शोषणाच्या दृष्टिकोनातून, त्यात ग्लूकोज आणि ग्लूटामाइनच्या प्रायोगिक परिणामांशी काही समानता आहे, रासायनिक रचना आणि विविधता असूनही लिंग अधिक क्लिष्ट आहे.19 DLS आणि UV- अनुक्रमे आकृती 8 आणि पूरक आकृती S5 मध्ये दर्शविलेले दृश्यमान परिणाम, या सामग्रीच्या रासायनिक रचनेचे परीक्षण करून आणि मागील विभागातील मोजमापांशी संबंध जोडून स्पष्ट केले जाऊ शकतात.
आकृती 8 वाढत्या आकारासह (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II आणि 50 nm: AgNP-III) साइट्रेट-टर्मिनेटेड सिल्व्हर नॅनोकणांच्या नमुन्याचे डायनॅमिक लाइट स्कॅटरिंग परिणाम सरासरी हायड्रोडायनामिक व्यास (Z सरासरी) म्हणून व्यक्त केले जातात ) (उजवीकडे) सेल कल्चर घटक DMEM आणि FBS च्या उपस्थितीत, झीटा संभाव्य (डावीकडे) 24 तासांच्या आत बदलते.
DMEM मधील विविध आकारांच्या AgNPs च्या सौम्यतेचा कोलाइडल स्थिरतेवर उच्च NaCl एकाग्रतेच्या उपस्थितीत दिसून येण्यासारखाच परिणाम होतो.50 v/v% DMEM मध्ये AgNP च्या फैलावने असे दर्शवले की मोठ्या प्रमाणात एकत्रीकरण झेटा संभाव्य आणि Z-सरासरी मूल्याच्या वाढीसह आणि SPR तीव्रतेच्या तीव्र घटाने आढळून आले.हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की DMEM द्वारे 24 तासांनंतर जास्तीत जास्त एकत्रित आकार प्राइमर नॅनोपार्टिकल्सच्या आकाराच्या व्यस्त प्रमाणात आहे.
FBS आणि AgNP मधील परस्परसंवाद ग्लुकोज आणि ग्लूटामाइन सारख्या लहान रेणूंच्या उपस्थितीत दिसल्याप्रमाणेच आहे, परंतु प्रभाव अधिक मजबूत आहे.कणांची Z सरासरी अप्रभावित राहते, तर झेटा संभाव्यतेत वाढ आढळून येते.एसपीआर शिखराने किंचित लाल शिफ्ट दर्शविली, परंतु कदाचित अधिक मनोरंजकपणे, एसपीआर तीव्रता नियंत्रण मोजमाप प्रमाणे लक्षणीय घटली नाही.हे परिणाम नॅनोकणांच्या पृष्ठभागावरील मॅक्रोमोलेक्यूल्सच्या जन्मजात शोषणाद्वारे स्पष्ट केले जाऊ शकतात (आकृती 4 मधील तळाशी पंक्ती), जी आता शरीरात बायोमोलेक्युलर कोरोनाची निर्मिती म्हणून समजली जाते.49