जाभास्क्रिप्ट हाल तपाईको ब्राउजरमा असक्षम गरिएको छ।जब जाभास्क्रिप्ट असक्षम हुन्छ, यस वेबसाइटका केही प्रकार्यहरूले काम गर्ने छैनन्।
तपाइँको विशेष विवरण र रूचिको विशेष औषधिहरू दर्ता गर्नुहोस्, र हामी तपाइँले हाम्रो विस्तृत डाटाबेसमा लेखहरू उपलब्ध गराउनु भएको जानकारीसँग मेल खान्छौं र तपाइँलाई समयमै ईमेल मार्फत PDF प्रतिलिपि पठाउनेछौं।
के साना न्यानो कणहरू सधैं राम्रो हुन्छन्?जैविक रूपमा सान्दर्भिक अवस्थाहरूमा चाँदीको न्यानो कणहरूको आकार-निर्भर एकत्रीकरणको जैविक प्रभावहरू बुझ्नुहोस्
लेखकहरू: Bélteky P, Rónavári A, Zakupszky D, Boka E, Igaz N, Szerencsés B, Pfeiffer I, Vágvölgyi C, Kiricsi M, Kónya Z
पीटर बेल्टेकी, १, एन्ड्रिया रोनाभरी, १, डल्मा जाकुप्स्जकी, १ एज्टर बोका, १ नोरा इगाज, २ बेट्टीना सेरेन्सेस, ३ इलोना फेइफर, ३ कासाबा वाग्भोल्गी, ३ मोनिका किरिसी पर्यावरण रसायन विज्ञान र विज्ञान विज्ञान विज्ञान, विज्ञान विज्ञान, , Szeged विश्वविद्यालय;2 बायोकेमिस्ट्री र आणविक जीवविज्ञान विभाग, विज्ञान र सूचना संकाय, Szeged विश्वविद्यालय, हंगेरी;3 माइक्रोबायोलोजी विभाग, विज्ञान र सूचना संकाय, Szeged विश्वविद्यालय, हंगेरी;4MTA-SZTE Reaction Kinetics and Surface Chemistry Research Group, Szeged, Hungary* यी लेखकहरूले यस कार्यमा समान रूपमा योगदान गरे।सञ्चार: Zoltán Kónya डिपार्टमेन्ट अफ एप्लाइड एण्ड इन्भाइरोमेन्ट केमिस्ट्री, विज्ञान र सूचना विज्ञान संकाय, Szeged विश्वविद्यालय, Rerrich Square 1, Szeged, H-6720, Hungary Phone +36 62 544620 इमेल [इमेल सुरक्षा] उद्देश्य: सिल्वर न्यानोपार्टिकलहरू छन्। विशेष गरी तिनीहरूको बायोमेडिकल अनुप्रयोगहरूको कारणले गर्दा सबैभन्दा सामान्य रूपमा अध्ययन गरिएको न्यानोमटेरियलहरू मध्ये एक।यद्यपि, न्यानो कणहरूको एकत्रीकरणको कारण, तिनीहरूको उत्कृष्ट साइटोटोक्सिसिटी र जीवाणुरोधी गतिविधि प्रायः जैविक मिडियामा सम्झौता गरिन्छ।यस कार्यमा, 10, 20, र 50 nm को औसत व्यासको साथ तीन अलग-अलग साइट्रेट-समाप्त चाँदीको न्यानोपार्टिकल नमूनाहरूको एकत्रीकरण व्यवहार र सम्बन्धित जैविक गतिविधिहरू अध्ययन गरियो।विधि: न्यानोकणहरू संश्लेषण र विशेषता गर्न ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप प्रयोग गर्नुहोस्, विभिन्न pH मानहरू, NaCl, ग्लुकोज र ग्लुटामाइन सांद्रताहरूमा गतिशील प्रकाश स्क्याटरिङ र पराबैंगनी देखिने स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा तिनीहरूको एकत्रीकरण व्यवहारको मूल्याङ्कन गर्नुहोस्।थप रूपमा, कोशिका संस्कृतिमा मध्यम कम्पोनेन्टहरू जस्तै Dulbecco ले Eagle Medium र Fetal Calf Serum मा एग्रीगेशन व्यवहार सुधार गर्दछ।परिणामहरू: नतिजाहरूले देखाउँछन् कि अम्लीय pH र शारीरिक इलेक्ट्रोलाइट सामग्रीले सामान्यतया माइक्रोन-स्केल एकत्रीकरणलाई प्रेरित गर्छ, जुन बायोमोलेकुलर कोरोनाको गठनद्वारा मध्यस्थता गर्न सकिन्छ।यो ध्यान दिन लायक छ कि ठूला कणहरूले तिनीहरूका साना समकक्षहरू भन्दा बाह्य प्रभावहरूको उच्च प्रतिरोध प्रदर्शन गर्छन्।इन भिट्रो साइटोटोक्सिसिटी र एन्टिब्याक्टेरियल परीक्षणहरू विभिन्न एग्रीगेशन चरणहरूमा न्यानोपार्टिकल एग्रीगेटहरू भएका कोशिकाहरूको उपचार गरेर प्रदर्शन गरियो।निष्कर्ष: हाम्रो नतिजाहरूले कोलोइडल स्थिरता र AgNPs को विषाक्तता बीचको गहिरो सम्बन्ध प्रकट गर्दछ, किनकि चरम एकत्रीकरणले जैविक गतिविधिको पूर्ण हानि निम्त्याउँछ।ठूला कणहरूको लागि अवलोकन गरिएको एन्टि-एग्रिगेसनको उच्च डिग्रीले इन भिट्रो विषाक्ततामा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ, किनभने त्यस्ता नमूनाहरूले थप एन्टिमाइक्रोबियल र स्तनपायी कोषहरूको गतिविधिलाई कायम राख्छन्।यी निष्कर्षहरूले निष्कर्षमा पुर्‍याउँछ कि, सान्दर्भिक साहित्यमा सामान्य रायको बाबजुद, सबैभन्दा सानो सम्भावित न्यानोकणहरूलाई लक्षित गर्नु उत्तम कार्यको मार्ग नहुन सक्छ।कीवर्ड: बीज-मध्यस्थता वृद्धि, कोलोइडल स्थिरता, आकार-निर्भर एकत्रीकरण व्यवहार, एकत्रीकरण क्षति विषाक्तता
न्यानोमटेरियलको माग र आउटपुट बढ्दै जाँदा, तिनीहरूको जैव सुरक्षा वा जैविक गतिविधिमा बढी ध्यान दिइन्छ।चाँदीको न्यानो पार्टिकल्स (AgNPs) उत्कृष्ट उत्प्रेरक, अप्टिकल र जैविक गुणहरूको कारण यस वर्गको सामग्रीको सबैभन्दा सामान्य रूपमा संश्लेषित, अनुसन्धान र प्रयोग गरिएका प्रतिनिधिहरू मध्ये एक हो।1 यो सामान्यतया विश्वास गरिन्छ कि न्यानोमटेरियलहरू (AgNPs सहित) को अद्वितीय विशेषताहरू मुख्यतया तिनीहरूको ठूलो विशिष्ट सतह क्षेत्रलाई श्रेय दिइन्छ।त्यसकारण, अपरिहार्य रूपमा समस्या कुनै पनि प्रक्रिया हो जसले यो मुख्य विशेषतालाई असर गर्छ, जस्तै कण आकार, सतह कोटिंग वा एकत्रीकरण, यसले विशेष अनुप्रयोगहरूको लागि महत्वपूर्ण नानोकणहरूको गुणहरूलाई गम्भीर रूपमा क्षति पुर्‍याउँछ।
कण आकार र स्थिरताका प्रभावहरू विषयहरू हुन् जुन साहित्यमा अपेक्षाकृत राम्रोसँग दस्तावेज गरिएको छ।उदाहरण को लागी, सामान्यतया स्वीकृत दृष्टिकोण यो हो कि साना न्यानो कणहरू ठूला न्यानो कणहरू भन्दा बढी विषाक्त हुन्छन्।२ सामान्य साहित्यसँग मिल्दोजुल्दो, हाम्रा अघिल्लो अध्ययनहरूले स्तनधारी कोशिकाहरू र सूक्ष्मजीवहरूमा नानोसिल्भरको आकार-निर्भर गतिविधि देखाएको छ।3-5 सतह कोटिंग अर्को विशेषता हो जसले न्यानोमटेरियलहरूको गुणहरूमा व्यापक प्रभाव पार्छ।यसको सतहमा स्टेबिलाइजरहरू थपेर वा परिमार्जन गरेर, एउटै न्यानोमटेरियलमा पूर्ण रूपमा फरक भौतिक, रासायनिक र जैविक गुणहरू हुन सक्छन्।क्यापिङ एजेन्टहरूको प्रयोग प्रायः नैनोपार्टिकल संश्लेषणको भागको रूपमा गरिन्छ।उदाहरणका लागि, साइट्रेट-समाप्त चाँदीको न्यानो कणहरू अनुसन्धानमा सबैभन्दा सान्दर्भिक AgNPs मध्ये एक हुन्, जुन प्रतिक्रिया माध्यमको रूपमा चयन गरिएको स्थिरता समाधानमा चाँदीको लवणहरू घटाएर संश्लेषित गरिन्छ।6 साइट्रेटले सजिलैसँग यसको कम लागत, उपलब्धता, जैवकम्प्याटिबिलिटी, र चाँदीको लागि बलियो आत्मीयताको फाइदा लिन सक्छ, जुन विभिन्न प्रस्तावित अन्तरक्रियाहरूमा प्रतिबिम्बित गर्न सकिन्छ, उल्टो सतह सोखनबाट आयनिक अन्तरक्रियाहरूमा।साना अणुहरू र 7,8 नजिकको पोलिआटोमिक आयनहरू, जस्तै साइट्रेट, पोलिमर, पोलीइलेक्ट्रोलाइटहरू, र जैविक एजेन्टहरू पनि नानो-चाँदीलाई स्थिर गर्न र यसमा अनौठो प्रकार्यहरू प्रदर्शन गर्न प्रयोग गरिन्छ।९-१२
यद्यपि जानाजानी सतह क्यापिंग द्वारा न्यानोकणहरूको गतिविधि परिवर्तन गर्ने सम्भावना एक धेरै रोचक क्षेत्र हो, यस सतह कोटिंगको मुख्य भूमिका नगण्य छ, न्यानोपार्टिकल प्रणालीको लागि कोलोइडल स्थिरता प्रदान गर्दछ।नानोमटेरियलहरूको ठूलो विशिष्ट सतह क्षेत्रले ठूलो सतह ऊर्जा उत्पादन गर्नेछ, जसले प्रणालीको न्यूनतम ऊर्जामा पुग्नको लागि थर्मोडायनामिक क्षमतामा बाधा पुर्‍याउँछ।13 उचित स्थिरीकरण बिना, यसले न्यानोमटेरियलहरूको समूहीकरण गर्न सक्छ।एग्रीगेशन विभिन्न आकार र आकारका कणहरूको समुच्चयको गठन हो जुन फैलिएको कणहरू भेट्दा र हालको थर्मोडायनामिक अन्तरक्रियाहरूले कणहरूलाई एकअर्कालाई पछ्याउन अनुमति दिन्छ।तसर्थ, स्टेबिलाइजरहरू तिनीहरूको थर्मोडायनामिक आकर्षणको प्रतिरोध गर्न कणहरू बीच पर्याप्त मात्रामा प्रतिरोधी बलको परिचय दिएर एकत्रीकरण रोक्न प्रयोग गरिन्छ।१४
यद्यपि कण आकार र सतह कभरेजको विषयलाई नैनोकणहरू द्वारा ट्रिगर गरिएको जैविक गतिविधिहरूको नियमनको सन्दर्भमा राम्ररी अन्वेषण गरिएको छ, कण एकत्रीकरण ठूलो रूपमा उपेक्षित क्षेत्र हो।जैविक रूपमा सान्दर्भिक अवस्थाहरूमा न्यानो कणहरूको कोलोइडल स्थिरता समाधान गर्न लगभग कुनै गहन अध्ययन छैन।10,15-17 थप रूपमा, यो योगदान विशेष गरी दुर्लभ छ, जहाँ एकत्रीकरणसँग सम्बन्धित विषाक्तताको पनि अध्ययन गरिएको छ, भले पनि यसले प्रतिकूल प्रतिक्रियाहरू, जस्तै वास्कुलर थ्रोम्बोसिस, वा वांछित विशेषताहरू गुमाउन सक्छ, जस्तै यसको विषाक्तता, जस्तै। चित्र १.१८, १९ मा देखाइएको छ।वास्तवमा, चाँदीको न्यानोपार्टिकल प्रतिरोधको केहि ज्ञात संयन्त्रहरू मध्ये एक एकत्रीकरणसँग सम्बन्धित छ, किनभने निश्चित ई. कोलाई र स्यूडोमोनास एरुगिनोसा स्ट्रेनहरूले प्रोटीन फ्लाजेलिन, फ्लाजेलिन व्यक्त गरेर उनीहरूको नानो-चाँदीको संवेदनशीलता कम गर्ने रिपोर्ट गरिएको छ।यो चाँदीको लागि उच्च आत्मीयता छ, यसैले एकत्रीकरण प्रेरित गर्दछ।२०
चाँदीको न्यानो कणहरूको विषाक्ततासँग सम्बन्धित धेरै फरक संयन्त्रहरू छन्, र एकत्रीकरणले यी सबै संयन्त्रहरूलाई असर गर्छ।AgNP जैविक गतिविधिको सबैभन्दा चर्चित विधि, कहिलेकाहीँ "ट्रोजन हर्स" मेकानिजम भनेर चिनिन्छ, AgNPs लाई Ag+ वाहकहरू मानिन्छ।1,21 ट्रोजन हर्स मेकानिजमले स्थानीय Ag+ एकाग्रतामा ठूलो वृद्धि सुनिश्चित गर्न सक्छ, जसले ROS र झिल्ली विध्रुवीकरणको उत्पादनमा नेतृत्व गर्दछ।22-24 एग्रीगेशनले Ag+ को रिलीजलाई असर गर्न सक्छ, जसले गर्दा विषाक्ततालाई असर गर्छ, किनभने यसले प्रभावकारी सक्रिय सतहलाई कम गर्छ जहाँ चाँदीको आयनहरू अक्सिडाइज र विघटन हुन सक्छ।यद्यपि, AgNPs ले आयन रिलीज मार्फत विषाक्तता मात्र प्रदर्शन गर्दैन।धेरै आकार र आकार विज्ञान सम्बन्धित अन्तरक्रियाहरू विचार गर्नुपर्छ।ती मध्ये, नानोकण सतहको आकार र आकार परिभाषित विशेषताहरू हुन्।4,25 यी संयन्त्रहरूको संग्रहलाई "प्रेरित विषाक्तता संयन्त्र" को रूपमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ।त्यहाँ सम्भावित रूपमा धेरै माइटोकोन्ड्रियल र सतह झिल्ली प्रतिक्रियाहरू छन् जसले अर्गानेल्सलाई क्षति पुर्याउन सक्छ र कोशिकाको मृत्यु हुन सक्छ।25-27 चूंकि समुच्चयहरूको गठनले प्राकृतिक रूपमा जीवित प्रणालीहरूद्वारा मान्यता प्राप्त चाँदी युक्त वस्तुहरूको आकार र आकारलाई असर गर्छ, यी अन्तरक्रियाहरू पनि प्रभावित हुन सक्छन्।
चाँदीको न्यानो कणहरूको एकत्रीकरणमा हाम्रो अघिल्लो पेपरमा, हामीले यो समस्या अध्ययन गर्न रासायनिक र इन भिट्रो जैविक प्रयोगहरू समावेश गरी प्रभावकारी स्क्रीनिंग प्रक्रिया प्रदर्शन गर्यौं।19 डायनामिक लाइट स्क्याटरिङ (DLS) यी प्रकारका निरीक्षणहरूको लागि रुचाइएको प्रविधि हो किनभने सामग्रीले यसको कणहरूको आकारसँग तुलना गर्न सकिने तरंग दैर्ध्यमा फोटानहरू स्क्याटर गर्न सक्छ।तरल माध्यममा कणहरूको ब्राउनियन गति गति साइजसँग सम्बन्धित भएकोले, छरिएको प्रकाशको तीव्रतामा भएको परिवर्तनलाई तरल नमूनाको औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास (Z-mean) निर्धारण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।28 थप रूपमा, नमूनामा भोल्टेज लागू गरेर, न्यानोपार्टिकलको जेटा सम्भाव्यता (ζ सम्भाव्यता) लाई Z औसत मान जस्तै मापन गर्न सकिन्छ।13,28 यदि zeta सम्भाव्यताको निरपेक्ष मान पर्याप्त उच्च छ (सामान्य दिशानिर्देशहरू अनुसार> ±30 mV), यसले एकत्रीकरणलाई प्रतिरोध गर्न कणहरू बीच बलियो इलेक्ट्रोस्टेटिक प्रतिकर्षण उत्पन्न गर्नेछ।विशेषता सतह प्लाज्मोन अनुनाद (SPR) एक अद्वितीय अप्टिकल घटना हो, मुख्यतया बहुमूल्य धातु न्यानो कणहरू (मुख्यतया Au र Ag) लाई श्रेय दिइन्छ।29 नानोस्केलमा यी सामग्रीहरूको इलेक्ट्रोनिक दोलन (सतह प्लाज्मोन) को आधारमा, यो ज्ञात छ कि गोलाकार AgNPs सँग 400 nm नजिकको विशेषता UV-Vis अवशोषण शिखर हुन्छ।30 कणहरूको तीव्रता र तरंगदैर्ध्य परिवर्तन DLS परिणामहरू पूरक गर्न प्रयोग गरिन्छ, किनकि यो विधि नैनोकण एकत्रीकरण र बायोमोलिक्युलहरूको सतह सोखन पत्ता लगाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ।
प्राप्त जानकारीको आधारमा, सेल व्यवहार्यता (MTT) र एन्टिब्याक्टेरियल assays एक तरिकामा प्रदर्शन गरिन्छ जसमा AgNP विषाक्तता एकीकरण स्तर को एक प्रकार्य को रूप मा वर्णन गरिएको छ, सट्टा (सर्वाधिक प्रयोग गरिएको कारक) न्यानो पार्टिकल एकाग्रता।यो अनौठो विधिले हामीलाई जैविक गतिविधिमा एग्रिगेसन स्तरको गहिरो महत्त्व देखाउन अनुमति दिन्छ, किनकि, उदाहरणका लागि, साइट्रेट-समाप्त AgNPs जम्माको कारणले केही घण्टाभित्रै आफ्नो जैविक गतिविधि पूर्ण रूपमा गुमाउँछन्।१९
हालको काममा, हामीले जैव-सम्बन्धित कोलोइडहरूको स्थिरता र न्यानोपार्टिकल एग्रीगेसनमा न्यानोपार्टिकल साइजको प्रभावको अध्ययन गरेर जैविक गतिविधिमा उनीहरूको प्रभावमा हाम्रो अघिल्लो योगदानहरू विस्तार गर्ने लक्ष्य राख्छौं।यो निस्सन्देह नैनोकणहरूको अध्ययन मध्ये एक हो।एक उच्च-प्रोफाइल परिप्रेक्ष्य र 31 यस मुद्दाको अनुसन्धान गर्न, एक बीउ-मध्यस्थता वृद्धि विधि तीन फरक आकार दायराहरू (10, 20, र 50 nm) मा साइट्रेट-समाप्त AgNPs उत्पादन गर्न प्रयोग गरिएको थियो।6,32 सबैभन्दा सामान्य तरिका मध्ये एक को रूपमा।नानोसामग्रीहरूका लागि जुन व्यापक रूपमा र नियमित रूपमा चिकित्सा अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, विभिन्न साइजका साइट्रेट-समाप्त AgNPs नानोसिल्भरको एकत्रित-सम्बन्धित जैविक गुणहरूको सम्भावित आकार निर्भरता अध्ययन गर्न चयन गरिन्छ।विभिन्न आकारका AgNPs संश्लेषण गरेपछि, हामीले उत्पादन गरिएको नमूनाहरू प्रसारण इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (TEM) द्वारा चित्रण गर्यौं, र त्यसपछि माथि उल्लिखित स्क्रीनिंग प्रक्रिया प्रयोग गरेर कणहरूको जाँच गर्‍यौं।थप रूपमा, इन भिट्रो सेल संस्कृतिहरूको उपस्थितिमा डल्बेकोको परिमार्जित ईगलको माध्यम (DMEM) र भ्रूण बोभिन सीरम (FBS), आकार-निर्भर एकत्रीकरण व्यवहार र यसको व्यवहार विभिन्न pH मानहरू, NaCl, ग्लुकोज, र ग्लुटामाइन सांद्रताहरूमा मूल्याङ्कन गरियो।साइटोटोक्सिसिटीका विशेषताहरू व्यापक अवस्थाहरूमा निर्धारण गरिन्छ।वैज्ञानिक सहमतिले संकेत गर्छ कि सामान्यतया, साना कणहरू प्राथमिकतामा छन्;हाम्रो अनुसन्धानले यो मामला हो वा होइन भनेर निर्धारण गर्न रासायनिक र जैविक प्लेटफर्म प्रदान गर्दछ।
वान एट अल द्वारा प्रस्तावित बीज-मध्यस्थता वृद्धि विधिद्वारा विभिन्न आकारका दायराहरू भएका तीनवटा चाँदीको न्यानोकणहरू थोरै समायोजनका साथ तयार गरिएका थिए।6 यो विधि रासायनिक कमीमा आधारित छ, चाँदीको स्रोतको रूपमा चाँदीको नाइट्रेट (AgNO3), घटाउने एजेन्टको रूपमा सोडियम बोरोहाइड्राइड (NaBH4) र स्थिरताको रूपमा सोडियम साइट्रेट प्रयोग गरी।पहिले, सोडियम साइट्रेट डाइहाइड्रेट (Na3C6H5O7 x 2H2O) बाट 75 एमएल 9 एमएम साइट्रेट जलीय घोल तयार गर्नुहोस् र 70 डिग्री सेल्सियसमा तताउनुहोस्।त्यसपछि, 1% w/v AgNO3 समाधानको 2 mL प्रतिक्रिया माध्यममा थपियो, र त्यसपछि ताजा तयार गरिएको सोडियम बोरोहाइड्राइड समाधान (2 mL 0.1% w/v) मिश्रणमा ड्रपवाइजमा खन्याइयो।परिणामस्वरूप पहेंलो-खैरो निलम्बन 70 डिग्री सेल्सियसमा 1 घण्टाको लागि बलियो हलचलको साथ राखियो, र त्यसपछि कोठाको तापक्रममा चिसो गरियो।नतिजा नमूना (अब देखि AgNP-I को रूपमा उल्लेख गरिएको) अर्को संश्लेषण चरणमा बीज-मध्यस्थता वृद्धिको लागि आधारको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
मध्यम आकारको कण निलम्बन (AgNP-II भनिन्छ) संश्लेषण गर्न, 90 एमएल 7.6 एमएम साइट्रेट समाधान 80 डिग्री सेल्सियसमा तताउनुहोस्, यसलाई 10 एमएल AgNP-I सँग मिलाउनुहोस्, र त्यसपछि 2 एमएल 1% w/v The AgNO3 समाधान मिलाउनुहोस्। १ घण्टाको लागि बलियो मेकानिकल हलचल अन्तर्गत राखिएको थियो, र त्यसपछि नमूना कोठाको तापक्रममा चिसो गरियो।
सबैभन्दा ठूलो कण (AgNP-III) को लागि, उही वृद्धि प्रक्रिया दोहोर्याउनुहोस्, तर यस अवस्थामा, बीज निलम्बनको रूपमा AgNP-II को 10 एमएल प्रयोग गर्नुहोस्।नमूनाहरू कोठाको तापक्रममा पुगेपछि, तिनीहरूले कुल AgNO3 सामग्रीमा आधारित 150 ppm मा 40°C मा अतिरिक्त विलायक थपेर वा वाष्पीकरण गरेर आफ्नो नाममात्र Ag एकाग्रता सेट गर्छन्, र अन्तमा तिनीहरूलाई अर्को प्रयोग नभएसम्म 4°C मा भण्डारण गर्छन्।
FEI Tecnai G2 20 X-Twin Transmission Electron Microscope (TEM) (FEI Corporate Headquarters, Hillsboro, Oregon, USA) प्रयोग गर्नुहोस् 200 kV एक्सेलेरेशन भोल्टेजको साथ न्यानोकणहरूको रूपात्मक विशेषताहरू जाँच गर्न र तिनीहरूको इलेक्ट्रोन विवर्तन (ED) ढाँचा क्याप्चर गर्न।कम्तिमा 15 प्रतिनिधि छविहरू (~ 750 कणहरू) ImageJ सफ्टवेयर प्याकेज प्रयोग गरेर मूल्याङ्कन गरिएको थियो, र परिणामस्वरूप हिस्टोग्रामहरू (र सम्पूर्ण अध्ययनमा सबै ग्राफहरू) OriginPro 2018 (OriginLab, Northampton, MA, USA) 33, 34 मा सिर्जना गरिएको थियो।
तिनीहरूको प्रारम्भिक कोलोइडल गुणहरू चित्रण गर्न नमूनाहरूको औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास (Z-औसत), जेटा सम्भाव्यता (ζ-संभावित) र विशेषता सतह प्लाज्मोन अनुनाद (SPR) मापन गरियो।नमूनाको औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास र जेटा सम्भाव्यता माल्वरन जेटासाइजर नानो ZS उपकरण (माल्वरन इन्स्ट्रुमेन्ट्स, माल्वरन, यूके) द्वारा डिस्पोजेबल फोल्डेड केशिका कोशिकाहरू 37 ± 0.1 डिग्री सेल्सियसमा प्रयोग गरी मापन गरियो।Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis स्पेक्ट्रोफोटोमिटर (Halma PLC, Largo, FL, USA) 250-800 nm को दायरामा नमूनाहरूको UV-Vis अवशोषण स्पेक्ट्राबाट विशेषता SPR विशेषताहरू प्राप्त गर्न प्रयोग गरिएको थियो।
सम्पूर्ण प्रयोगको क्रममा, कोलोइडल स्थिरतासँग सम्बन्धित तीन फरक मापन प्रकारहरू एकै समयमा गरिएको थियो।कणहरूको औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास (Z औसत) र जेटा सम्भाव्यता (ζ सम्भाव्यता) मापन गर्न DLS प्रयोग गर्नुहोस्, किनभने Z औसत न्यानोपार्टिकल एग्रीगेट्सको औसत आकारसँग सम्बन्धित छ, र जेटा सम्भाव्यताले प्रणालीमा इलेक्ट्रोस्ट्याटिक प्रतिकर्षण छ कि छैन भनेर संकेत गर्दछ। न्यानोकणहरू बीचको भान डर वाल्स आकर्षण अफसेट गर्न पर्याप्त बलियो छ।मापनहरू ट्रिपलिकेटमा बनाइन्छ, र Z मीन र जेटा सम्भाव्यताको मानक विचलन Zetasizer सफ्टवेयरद्वारा गणना गरिन्छ।कणहरूको विशेषता SPR स्पेक्ट्रा UV-Vis स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा मूल्याङ्कन गरिन्छ, किनभने शिखर तीव्रता र तरंग दैर्ध्यमा परिवर्तनले एकत्रीकरण र सतह अन्तरक्रियालाई संकेत गर्न सक्छ।29,35 वास्तवमा, बहुमूल्य धातुहरूमा सतह प्लाज्मोन अनुनाद यति प्रभावशाली छ कि यसले जैविक अणुहरूको विश्लेषणको नयाँ विधिहरूको नेतृत्व गरेको छ।29,36,37 प्रयोगात्मक मिश्रणमा AgNPs को एकाग्रता लगभग 10 ppm छ, र उद्देश्य अधिकतम प्रारम्भिक SPR अवशोषणको तीव्रता 1 मा सेट गर्नु हो। प्रयोग 0 मा समय-निर्भर तरिकामा गरिएको थियो;१.५;३;६;12 र 24 घण्टा विभिन्न जैविक सान्दर्भिक परिस्थितिहरूमा।प्रयोगको वर्णन गर्ने थप विवरणहरू हाम्रो अघिल्लो काममा देख्न सकिन्छ।19 छोटकरीमा, विभिन्न pH मानहरू (3; 5; 7.2 र 9), विभिन्न सोडियम क्लोराइड (10 mM; 50 mM; 150 mM), ग्लुकोज (3.9 mM; 6.7 mM) र glutamine (4 mM) एकाग्रता, र डल्बेकोको परिमार्जित ईगल मिडियम (DMEM) र Fetal Bovine Serum (FBS) (पानी र DMEM मा) लाई मोडेल प्रणालीको रूपमा पनि तयार गर्‍यो, र संश्लेषित चाँदीको न्यानो कणहरूको एकत्रीकरण व्यवहारमा तिनीहरूको प्रभावहरूको अध्ययन गर्‍यो।pH, NaCl, ग्लुकोज, र ग्लुटामाइन को मानहरू शारीरिक सांद्रताको आधारमा मूल्याङ्कन गरिन्छ, जबकि DMEM र FBS को मात्राहरू सम्पूर्ण इन भिट्रो प्रयोगहरूमा प्रयोग गरिएका स्तरहरू जस्तै हुन्छन्।38-42 सबै मापनहरू pH 7.2 र 37°C मा 10 mM NaCl को स्थिर पृष्ठभूमि नुन एकाग्रताको साथ कुनै पनि लामो दूरीको कण अन्तरक्रियाहरू हटाउनका लागि प्रदर्शन गरिएको थियो (केही pH र NaCl-सम्बन्धित प्रयोगहरू बाहेक, जहाँ यी विशेषताहरू अन्तर्गत चरहरू हुन्। अध्ययन)।28 विभिन्न अवस्थाहरूको सूची तालिका 1 मा संक्षेप गरिएको छ। † सँग चिन्ह लगाइएको प्रयोगलाई सन्दर्भको रूपमा प्रयोग गरिन्छ र 10 mM NaCl र pH 7.2 भएको नमूनासँग मेल खान्छ।
मानव प्रोस्टेट क्यान्सर सेल लाइन (DU145) र अमर मानव केराटिनोसाइट्स (HaCaT) ATCC (Manassas, VA, USA) बाट प्राप्त गरिएको थियो।Dulbecco को न्यूनतम आवश्यक माध्यम ईगल (DMEM) मा 4.5 g/L ग्लुकोज (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA), 10% FBS, 2 mM L-glutamine, 0.0105% र Strepcycin% 0.010% को साथ पूरक कोषहरू नियमित रूपमा संवर्धन गरिन्छ। पेनिसिलिन (सिग्मा-एल्ड्रिच, सेन्ट लुइस, मिसौरी, संयुक्त राज्य अमेरिका)।कोशिकाहरू 5% CO2 र 95% आर्द्रता अन्तर्गत 37 डिग्री सेल्सियस इन्क्यूबेटरमा संवर्धित हुन्छन्।
एजीएनपी साइटोटोक्सिसिटीमा भएका परिवर्तनहरू समय-निर्भर रूपमा कण एकत्रीकरणको कारण पत्ता लगाउनको लागि, दुई-चरण MTT परख गरिएको थियो।पहिले, AgNP-I, AgNP-II र AgNP-III को उपचार पछि दुई कोशिका प्रकारहरूको व्यवहार्यता मापन गरियो।यस उद्देश्यका लागि, दुई प्रकारका कोशिकाहरूलाई 10,000 कोशिकाहरू/कुवाहरूको घनत्वमा 96-वेल प्लेटहरूमा सीड गरियो र दोस्रो दिनमा बढ्दो सांद्रतामा तीनवटा विभिन्न आकारका चाँदीका न्यानो कणहरूसँग उपचार गरियो।24 घण्टाको उपचार पछि, कोशिकाहरूलाई PBS द्वारा धोइयो र 0.5 mg/mL MTT अभिकर्मक (SERVA, Heidelberg, Germany) ले कल्चर मिडियममा 1 घण्टाको लागि 37 डिग्री सेल्सियसमा पातलो पारियो।Formazan क्रिस्टलहरू DMSO (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA) मा भंग गरियो, र अवशोषण 570 nm मा Synergy HTX प्लेट रिडर (BioTek-Hungary, Budapest, Hungary) प्रयोग गरी मापन गरियो।उपचार नगरिएको नियन्त्रण नमूनाको अवशोषण मूल्य 100% बाँच्ने दर मानिन्छ।चार स्वतन्त्र जैविक प्रतिकृतिहरू प्रयोग गरेर कम्तिमा 3 प्रयोगहरू प्रदर्शन गर्नुहोस्।IC50 जीवन शक्ति परिणामहरूमा आधारित खुराक प्रतिक्रिया वक्र बाट गणना गरिन्छ।
त्यसपछि, दोस्रो चरणमा, कणहरूलाई विभिन्न समयावधिहरू (०, १.५, ३, ६, १२ र २४ घन्टा) 150 एमएम NaCl को साथ इन्क्युबेशन गरेर, कोष उपचार अघि, चाँदीको न्यानो कणहरूको विभिन्न एकत्रीकरण अवस्थाहरू उत्पादन गरियो।पछि, कण एकत्रीकरणबाट प्रभावित सेल व्यवहार्यतामा परिवर्तनहरू मूल्याङ्कन गर्न पहिले वर्णन गरिए अनुसार उही MTT परख प्रदर्शन गरिएको थियो।अन्तिम नतिजाको मूल्याङ्कन गर्न ग्राफप्याड प्रिज्म 7 प्रयोग गर्नुहोस्, प्रयोगको सांख्यिकीय महत्त्वलाई जोडा नगरिएको t-परीक्षणद्वारा गणना गर्नुहोस्, र यसको स्तर * (p ≤ ०.०५), ** (p ≤ ०.०१), *** (p ≤ ०.००१) को रूपमा चिन्ह लगाउनुहोस्। ) र **** (p ≤ ०.०००१)।
क्रिप्टोकोकस निओफार्मन्स IFM 5844 (IFM; रोगजनक फङ्गी र माइक्रोबियल विष विज्ञानको लागि अनुसन्धान केन्द्र, चिबा विश्वविद्यालय) र ब्यासिलस S6MC013 टेस्ट क्रिप्टोकोकस नियोफोर्मन्स प्रति ब्याक्टेरियल संवेदनशीलताका लागि तीन फरक आकारका चाँदीका न्यानो कणहरू (AgNP-I, AgNP-II र AgNP-III) प्रयोग गरियो। (SZMC: Szeged Microbiology संग्रह) र E. coli SZMC 0582 RPMI 1640 माध्यम (Sigma-Aldrich Co.) मा।कणहरूको एकत्रीकरणको कारणले गर्दा एन्टिब्याक्टेरियल गतिविधिमा परिवर्तनहरू मूल्याङ्कन गर्न, पहिले, तिनीहरूको न्यूनतम अवरोध एकाग्रता (MIC) लाई 96-वेल माइक्रोटाइटर प्लेटमा माइक्रोडिल्युसनद्वारा निर्धारण गरिएको थियो।मानकीकृत सेल निलम्बन को 50 μL मा (RPMI 1640 माध्यममा 5 × 104 सेल / एमएल), 50 μL चाँदीको न्यानोपार्टिकल निलम्बन थप्नुहोस् र क्रमशः दुई पटक एकाग्रता पातलो गर्नुहोस् (माथि उल्लिखित माध्यममा, दायरा 0 र 75 ppm हो, त्यो हो। नियन्त्रण नमूनामा 50 μL सेल निलम्बन र 50 μL न्यानोकणहरू बिना माध्यम समावेश गर्दछ।त्यसपछि, प्लेटलाई ४८ घण्टाको लागि ३० डिग्री सेल्सियसमा इन्क्युबेटेड गरियो, र कल्चरको अप्टिकल घनत्वलाई स्पेक्ट्रोस्टार नानो प्लेट रिडर (BMG LabTech, Offenburg, Germany) प्रयोग गरेर ६२० एनएम मापन गरियो।प्रयोग तीन पटक तीन पटक प्रदर्शन गरिएको थियो।
बाहेक 50 μL एकल एकीकृत न्यानोपार्टिकल नमूनाहरू यस समयमा प्रयोग गरिएको थियो, पहिले वर्णन गरिएको समान प्रक्रिया माथि उल्लिखित स्ट्रेनहरूमा एन्टिब्याक्टेरियल गतिविधिमा एकत्रीकरणको प्रभाव जाँच गर्न प्रयोग गरिएको थियो।चाँदीको न्यानो पार्टिकल्सका विभिन्न एग्रीगेशन स्टेटहरू सेल प्रशोधन गर्नु अघि विभिन्न समय (०, १.५, ३, ६, १२, र २४ घण्टा) को लागि कणहरूलाई 150 mM NaCl सँग इन्क्युबट गरेर उत्पादन गरिन्छ।RPMI 1640 माध्यम को 50 μL को साथ पूरक एक निलम्बन एक वृद्धि नियन्त्रण को रूप मा प्रयोग गरिएको थियो, जबकि विषाक्तता को नियन्त्रण गर्न को लागी, गैर-एकत्रित न्यानो कणहरु संग एक निलम्बन प्रयोग गरिएको थियो।प्रयोग तीन पटक तीन पटक प्रदर्शन गरिएको थियो।MTT विश्लेषणको रूपमा उही सांख्यिकीय विश्लेषण प्रयोग गरी अन्तिम परिणामको पुन: मूल्याङ्कन गर्न ग्राफप्याड प्रिज्म 7 प्रयोग गर्नुहोस्।
सबैभन्दा सानो कण (AgNP-I) को एकत्रीकरण स्तर विशेषता गरिएको छ, र परिणामहरू आंशिक रूपमा हाम्रो अघिल्लो काममा प्रकाशित गरिएको थियो, तर राम्रो तुलनाको लागि, सबै कणहरू राम्ररी जाँच गरिएको थियो।प्रयोगात्मक तथ्याङ्कहरू निम्न खण्डहरूमा सङ्कलन र छलफल गरिएका छन्।AgNP को तीन आकार।१९
TEM, UV-Vis र DLS द्वारा प्रदर्शन गरिएका मापनहरूले सबै AgNP नमूनाहरू (चित्र 2A-D) को सफल संश्लेषण प्रमाणित गरे।चित्र 2 को पहिलो पङ्क्ति अनुसार, सबैभन्दा सानो कण (AgNP-I) ले लगभग 10 एनएमको औसत व्यासको साथ एक समान गोलाकार आकारविज्ञान देखाउँछ।बीज-मध्यस्थता वृद्धि विधिले AgNP-II र AgNP-III क्रमशः लगभग 20 nm र 50 nm को औसत कण व्यासको साथ विभिन्न आकार दायराहरू प्रदान गर्दछ।कण वितरणको मानक विचलन अनुसार, तीनवटा नमूनाहरूको आकारहरू ओभरल्याप गर्दैनन्, जुन तिनीहरूको तुलनात्मक विश्लेषणको लागि महत्त्वपूर्ण छ।TEM-आधारित कण 2D प्रक्षेपणहरूको औसत पक्ष अनुपात र पातलोपन अनुपात तुलना गरेर, यो मानिन्छ कि कणहरूको गोलाकार छविजेको आकार फिल्टर प्लग-इन (चित्र 2E) द्वारा मूल्याङ्कन गरिएको छ।43 कणहरूको आकारको विश्लेषण अनुसार, तिनीहरूको पक्ष अनुपात (सबैभन्दा सानो बाउन्डिंग आयतको ठूलो पक्ष/छोटो पक्ष) कणको वृद्धिले प्रभावित हुँदैन, र तिनीहरूको पातलोपन अनुपात (सम्बन्धित पूर्ण चक्र/सैद्धान्तिक क्षेत्रको मापन गरिएको क्षेत्र। ) बिस्तारै घट्दै जान्छ।यसले अधिक र अधिक बहुमुखी कणहरूमा परिणाम दिन्छ, जुन सिद्धान्तमा पूर्ण रूपमा गोलाकार हुन्छन्, 1 को पातलोपन अनुपातसँग मेल खान्छ।
चित्र 2 ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप (TEM) छवि (A), इलेक्ट्रोन विवर्तन (ED) ढाँचा (B), आकार वितरण हिस्टोग्राम (C), विशेषता अल्ट्राभायोलेट-दृश्य (UV-Vis) प्रकाश अवशोषण स्पेक्ट्रम (D), र औसत तरल साइट्रेट मेकानिकल व्यास (Z-औसत), zeta सम्भाव्यता, पक्ष अनुपात र मोटाई अनुपात (E) को साथ समाप्त चाँदीको न्यानो कणहरू तीन फरक आकार दायराहरू छन्: AgNP-I 10 nm (शीर्ष पंक्ति), AgNP -II 20 nm (मध्य पङ्क्ति) हो। ), AgNP-III (तल पङ्क्ति) 50 nm छ।
यद्यपि वृद्धि विधिको चक्रीय प्रकृतिले कणको आकारलाई केही हदसम्म असर गर्‍यो, परिणामस्वरूप ठूला AgNPs को सानो गोलाकारतामा, सबै तीन नमूनाहरू अर्ध-गोलाकार रहे।थप रूपमा, चित्र 2B मा इलेक्ट्रोन विवर्तन ढाँचामा देखाइएको रूपमा, नानो कणहरूको क्रिस्टलीयता प्रभावित हुँदैन।प्रमुख विवर्तन रिंग - जसलाई (111), (220), (200), र (311) चाँदीको मिलर सूचकहरूसँग सम्बन्धित गर्न सकिन्छ - वैज्ञानिक साहित्य र हाम्रो अघिल्लो योगदानहरूसँग धेरै अनुरूप छ।9, 19,44 AgNP-II र AgNP-III को Debye-Scherrer औंठीको खण्डीकरण ED छवि एउटै म्याग्निफिकेसनमा कैद गरिएको तथ्यको कारणले गर्दा हो, त्यसैले कणको आकार बढ्दै जाँदा, प्रति विच्छेदित कणहरूको संख्या एकाइ क्षेत्र बढ्छ र घट्छ।
न्यानोकणहरूको आकार र आकार जैविक गतिविधिलाई असर गर्न जानिन्छ।3,45 आकार-निर्भर उत्प्रेरक र जैविक गतिविधिहरू यस तथ्यद्वारा व्याख्या गर्न सकिन्छ कि विभिन्न आकारहरूले निश्चित क्रिस्टल अनुहारहरू (भिन्न मिलर सूचकांकहरू भएका) बढाउँछन्, र यी क्रिस्टल अनुहारहरूमा विभिन्न गतिविधिहरू हुन्छन्।45,46 तयार कणहरूले धेरै समान क्रिस्टल विशेषताहरूसँग मिल्दोजुल्दो ED परिणामहरू प्रदान गर्ने हुनाले, यो मान्न सकिन्छ कि हाम्रो पछिल्ला कोलोइडल स्थिरता र जैविक गतिविधि प्रयोगहरूमा, कुनै पनि अवलोकन भिन्नतालाई नानोपार्टिकल साइजमा श्रेय दिनुपर्छ, आकार-सम्बन्धित गुणहरूलाई होइन।
चित्र 2D मा संक्षेपित UV-Vis नतिजाहरूले थप संश्लेषित AgNP को भारी गोलाकार प्रकृतिलाई जोड दिन्छ, किनकि सबै तीन नमूनाहरूको SPR चुचुराहरू 400 nm वरिपरि छन्, जुन गोलाकार चाँदीको न्यानो कणहरूको विशेषता मान हो।29,30 क्याप्चर गरिएको स्पेक्ट्राले पनि नानोसिल्भरको सफल बीज-मध्यस्थता वृद्धि पुष्टि गर्‍यो।कण आकार बढ्दै जाँदा, AgNP-II को अधिकतम प्रकाश अवशोषणसँग मिल्दो तरंगदैर्ध्य - अधिक प्रमुख रूपमा-साहित्यका अनुसार, AgNP-III ले रेडशिफ्टको अनुभव गर्यो।६,२९
AgNP प्रणालीको प्रारम्भिक कोलोइडल स्थिरताको सन्दर्भमा, DLS लाई pH 7.2 मा कणहरूको औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास र zeta क्षमता मापन गर्न प्रयोग गरिएको थियो।चित्र 2E मा चित्रण गरिएका नतिजाहरूले AgNP-III को AgNP-I वा AgNP-II भन्दा उच्च कोलोइडल स्थायित्व रहेको देखाउँछ, किनभने सामान्य दिशानिर्देशहरूले संकेत गर्दछ कि 30 mV निरपेक्ष जीटा सम्भाव्यता दीर्घकालीन कोलोइडल स्थिरताको लागि आवश्यक छ जब यो खोजलाई थप समर्थन गरिन्छ। Z औसत मान (मुक्त र एकत्रित कणहरूको औसत हाइड्रोडायनामिक व्यासको रूपमा प्राप्त गरिएको) TEM द्वारा प्राप्त प्राथमिक कण आकारसँग तुलना गरिन्छ, किनभने दुई मानहरू जति नजिक हुन्छन्, नमूनामा डिग्री जम्मा हुन्छ।वास्तवमा, AgNP-I र AgNP-II को Z औसत तिनीहरूको मुख्य TEM-मूल्याङ्कन गरिएको कण आकार भन्दा यथोचित रूपमा उच्च छ, त्यसैले AgNP-III को तुलनामा, यी नमूनाहरू जम्मा हुने सम्भावना बढी हुने अनुमान गरिएको छ, जहाँ अत्यधिक नकारात्मक zeta सम्भाव्यता। नजिकको आकार Z औसत मूल्यको साथमा छ।
यस घटनाको लागि व्याख्या दुई गुणा हुन सक्छ।एकातिर, साइट्रेट एकाग्रता सबै संश्लेषण चरणहरूमा समान स्तरमा राखिएको छ, बढ्दो कणहरूको विशिष्ट सतह क्षेत्रलाई घट्नबाट रोक्नको लागि चार्ज गरिएको सतह समूहहरूको अपेक्षाकृत उच्च मात्रा प्रदान गर्दछ।यद्यपि, Levak et al. अनुसार, साइट्रेट जस्ता साना अणुहरू न्यानोकणहरूको सतहमा बायोमोलिक्युलहरूद्वारा सजिलै आदानप्रदान गर्न सकिन्छ।यस अवस्थामा, कोलोइडल स्थिरता उत्पादित बायोमोलिक्युलहरूको कोरोनाद्वारा निर्धारण गरिनेछ।31 किनभने यो व्यवहार हाम्रो एकत्रीकरण मापनमा पनि अवलोकन गरिएको थियो (थप विवरणमा पछि छलफल गरिनेछ), सिट्रेट क्यापिङले मात्र यो घटनालाई व्याख्या गर्न सक्दैन।
अर्कोतर्फ, कण आकार नानोमिटर स्तरमा एकत्रीकरण प्रवृत्तिको विपरीत समानुपातिक छ।यो मुख्यतया परम्परागत Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) विधिद्वारा समर्थित छ, जहाँ कण आकर्षणलाई कणहरू बीचको आकर्षक र विकर्षक बलहरूको योगको रूपमा वर्णन गरिएको छ।He et al. अनुसार, DLVO ऊर्जा कर्भको अधिकतम मूल्य हेमेटाइट न्यानो कणहरूमा नानोकणहरूको आकारसँग घट्छ, यसले न्यूनतम प्राथमिक ऊर्जामा पुग्न सजिलो बनाउँछ, जसले अपरिवर्तनीय एकत्रीकरण (कन्डेन्सन) लाई बढावा दिन्छ।47 यद्यपि, DLVO सिद्धान्तका सीमाहरूभन्दा बाहिरका अन्य पक्षहरू पनि छन् भन्ने अनुमान गरिएको छ।यद्यपि भ्यान डेर वाल्स गुरुत्वाकर्षण र इलेक्ट्रोस्टेटिक डबल-लेयर रिपुल्सन कण आकार बढ्दै गएको समान छन्, Hotze et al द्वारा समीक्षा।DLVO ले अनुमति दिएको भन्दा एकीकरणमा यसले बलियो प्रभाव पार्छ भन्ने प्रस्ताव गर्दछ।14 तिनीहरू विश्वास गर्छन् कि न्यानोकणहरूको सतह वक्रता अब समतल सतहको रूपमा अनुमान गर्न सकिँदैन, जसले गणितीय अनुमानलाई लागू गर्न सक्दैन।थप रूपमा, कणको आकार घट्दै जाँदा, सतहमा उपस्थित परमाणुहरूको प्रतिशत उच्च हुन्छ, जसले इलेक्ट्रोनिक संरचना र सतह चार्ज व्यवहारको नेतृत्व गर्दछ।र सतह प्रतिक्रियाशीलता परिवर्तनहरू, जसले इलेक्ट्रिक डबल तहमा चार्जमा कमी ल्याउन सक्छ र एकत्रीकरणलाई बढावा दिन्छ।
चित्र 3 मा AgNP-I, AgNP-II, र AgNP-III को DLS नतिजाहरू तुलना गर्दा, हामीले देख्यौं कि सबै तीन नमूनाहरूले समान pH प्रोम्टिङ एग्रिगेसन देखाए।भारी अम्लीय वातावरण (pH 3) ले नमूनाको जेटा सम्भाव्यतालाई 0 mV मा बदल्छ, जसले कणहरूलाई माइक्रोन आकारको समुच्चय बनाउँछ, जबकि क्षारीय pH ले यसको जेटा सम्भाव्यतालाई ठूलो ऋणात्मक मानमा बदल्छ, जहाँ कणहरूले सानो समुच्चय (pH 5) बनाउँछन्। )।र 7.2)), वा पूर्ण रूपमा असंगठित रहनुहोस् (pH 9)।विभिन्न नमूनाहरू बीच केही महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू पनि अवलोकन गरियो।सम्पूर्ण प्रयोगमा, AgNP-I pH-प्रेरित जेटा सम्भावित परिवर्तनहरूको लागि सबैभन्दा संवेदनशील साबित भयो, किनभने यी कणहरूको जेटा सम्भाव्यता pH 9 को तुलनामा pH 7.2 मा घटाइएको छ, जबकि AgNP-II र AgNP-III मात्र देखाइएको छ। ζ मा उल्लेखनीय परिवर्तन pH 3 को वरिपरि छ। थप रूपमा, AgNP-II ले ढिलो परिवर्तनहरू र मध्यम zeta सम्भाव्यता देखायो, जबकि AgNP-III ले तीनको सबैभन्दा हल्का व्यवहार देखायो, किनभने प्रणालीले उच्चतम निरपेक्ष zeta मान र ढिलो प्रवृत्ति गति देखाएको छ, संकेत गर्दछ। AgNP-III pH-प्रेरित एकत्रीकरणको लागि सबैभन्दा प्रतिरोधी।यी परिणामहरू औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास मापन परिणामहरूसँग अनुरूप छन्।तिनीहरूको प्राइमरहरूको कण आकारलाई ध्यानमा राख्दै, AgNP-I ले सबै pH मानहरूमा निरन्तर क्रमिक एकत्रीकरण देखायो, सम्भवतः 10 mM NaCl पृष्ठभूमिको कारणले गर्दा, जबकि AgNP-II र AgNP-III ले जम्मा हुने pH 3 मा मात्र महत्त्वपूर्ण देखायो।सबैभन्दा चाखलाग्दो भिन्नता यो हो कि यसको ठूलो न्यानो पार्टिकल साइजको बावजुद, AgNP-III ले 24 घण्टामा pH 3 मा सबैभन्दा सानो समुच्चय बनाउँछ, यसको एन्टी-एग्रीगेशन गुणहरू हाइलाइट गर्दछ।24 घण्टा पछि pH 3 मा AgNPs को औसत Z लाई तयार गरिएको नमूनाको मानद्वारा विभाजित गर्दा, AgNP-I र AgNP-II को सापेक्ष कुल आकारहरू 50 गुणा, 42 गुणा र 22 गुणाले बढेको देख्न सकिन्छ। , क्रमशः।III।
चित्र 3 बढ्दो साइज (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II र 50 nm: AgNP-III) को साथ साइट्रेट-समाप्त चाँदी न्यानो पार्टिकल्स नमूनाको गतिशील प्रकाश स्क्याटरिङ परिणामहरू औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास (Z औसत) को रूपमा व्यक्त गरिन्छ। ) (दायाँ) विभिन्न pH अवस्थाहरूमा, जेटा सम्भाव्यता (बायाँ) 24 घण्टा भित्र परिवर्तन हुन्छ।
अवलोकन गरिएको pH-निर्भर एकत्रीकरणले AgNP नमूनाहरूको विशेषता सतह प्लाज्मोन अनुनाद (SPR) लाई पनि असर गर्‍यो, जुन तिनीहरूको UV-Vis स्पेक्ट्राले प्रमाणित गरेको छ।पूरक चित्र S1 अनुसार, सबै तीन चाँदीको न्यानो पार्टिकल सस्पेन्सनहरूको एकत्रीकरण तिनीहरूको SPR चुचुराहरूको तीव्रतामा कमी र एक मध्यम रातो शिफ्टद्वारा पछ्याइएको छ।pH को प्रकार्यको रूपमा यी परिवर्तनहरूको हद DLS परिणामहरू द्वारा भविष्यवाणी गरिएको एकत्रीकरणको डिग्रीसँग अनुरूप छ, तथापि, केही रोचक प्रवृतिहरू अवलोकन गरिएको छ।अन्तर्ज्ञानको विपरित, यो बाहिर जान्छ कि मध्यम आकारको AgNP-II SPR परिवर्तनहरूको लागि सबैभन्दा संवेदनशील छ, जबकि अन्य दुई नमूनाहरू कम संवेदनशील छन्।SPR अनुसन्धानमा, 50 nm सैद्धान्तिक कण आकार सीमा हो, जुन तिनीहरूको डाइलेक्ट्रिक गुणहरूमा आधारित कणहरू छुट्याउन प्रयोग गरिन्छ।५० एनएम (AgNP-I र AgNP-II) भन्दा साना कणहरूलाई साधारण डाइइलेक्ट्रिक डाइपोलको रूपमा वर्णन गर्न सकिन्छ, जबकि यो सीमा (AgNP-III) मा पुग्ने वा नाघ्ने कणहरूमा थप जटिल डाइलेक्ट्रिक गुणहरू हुन्छन्, र तिनीहरूको अनुनाद बहुविध परिवर्तनहरूमा विभाजित हुन्छ। ।दुई साना कण नमूनाहरूको मामलामा, AgNPs लाई साधारण द्विध्रुवको रूपमा मान्न सकिन्छ, र प्लाज्मा सजिलै ओभरल्याप हुन सक्छ।कण आकार बढ्दै जाँदा, यो युग्मनले अनिवार्य रूपमा ठूलो प्लाज्मा उत्पादन गर्दछ, जसले उच्च संवेदनशीलतालाई अवलोकन गर्न सक्छ।29 यद्यपि, सबैभन्दा ठूलो कणहरूको लागि, साधारण द्विध्रुव अनुमान मान्य हुँदैन जब अन्य युग्मन अवस्थाहरू पनि हुन सक्छन्, जसले वर्णक्रमीय परिवर्तनहरू संकेत गर्न AgNP-III को घटेको प्रवृत्तिलाई व्याख्या गर्न सक्छ।२९
हाम्रो प्रयोगात्मक अवस्थाहरूमा, यो प्रमाणित हुन्छ कि pH मानले विभिन्न आकारका सिट्रेट-लेपित चाँदीको न्यानो कणहरूको कोलोइडल स्थिरतामा गहिरो प्रभाव पार्छ।यी प्रणालीहरूमा, स्थिरता AgNPs को सतहमा नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको -COO- समूहहरूद्वारा प्रदान गरिन्छ।साइट्रेट आयनको कार्बोक्सिलेट कार्यात्मक समूह ठूलो संख्यामा H+ आयनहरूमा प्रोटोनेट गरिएको छ, त्यसैले उत्पन्न कार्बोक्सिल समूहले अब उप्रान्त कणहरू बीच इलेक्ट्रोस्टेटिक प्रतिकर्षण प्रदान गर्न सक्दैन, चित्र 4 को शीर्ष पङ्क्तिमा देखाइएको छ। Le Chatelier को सिद्धान्त अनुसार, AgNP नमूनाहरू चाँडै pH 3 मा जम्मा हुन्छन्, तर बिस्तारै पीएच बढ्दै जाँदा थप स्थिर हुन्छन्।
चित्र 4 सतह अन्तरक्रिया को योजनाबद्ध संयन्त्र विभिन्न pH (शीर्ष पङ्क्ति), NaCl एकाग्रता (मध्य पङ्क्ति), र बायोमोलिक्युल्स (तल पङ्क्ति) अन्तर्गत एकत्रीकरण द्वारा परिभाषित।
चित्र 5 अनुसार, विभिन्न आकारका AgNP निलम्बनहरूमा कोलोइडल स्थिरता पनि बढ्दो नुन सांद्रता अन्तर्गत जाँच गरिएको थियो।जेटा सम्भाव्यताको आधारमा, यी साइट्रेट-समाप्त AgNP प्रणालीहरूमा बढेको न्यानोपार्टिकल साइजले फेरि NaCl बाट बाहिरी प्रभावहरूको लागि परिष्कृत प्रतिरोध प्रदान गर्दछ।AgNP-I मा, 10 mM NaCl हल्का एकत्रीकरण प्रेरित गर्न पर्याप्त छ, र 50 mM को नुन एकाग्रताले धेरै समान परिणामहरू प्रदान गर्दछ।AgNP-II र AgNP-III मा, 10 mM NaCl ले जेटा सम्भाव्यतालाई खासै असर गर्दैन किनभने तिनीहरूको मान (AgNP-II) वा तल (AgNP-III) -30 mV मा रहन्छ।NaCl को एकाग्रता 50 mM र अन्तमा 150 mM NaCl मा बढाएर सबै नमूनाहरूमा जेटा सम्भाव्यताको निरपेक्ष मूल्यलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाउन पर्याप्त छ, यद्यपि ठूला कणहरूले बढी नकारात्मक चार्ज राख्छन्।यी नतिजाहरू AgNPs को अपेक्षित औसत हाइड्रोडायनामिक व्याससँग मिल्दोजुल्दो छन्;10, 50, र 150 mM NaCl मा मापन गरिएको Z औसत प्रवृति रेखाहरूले बिस्तारै बढ्दो मानहरू फरक देखाउँछन्।अन्तमा, माइक्रोन आकारको समुच्चय सबै तीन 150 एमएम प्रयोगहरूमा पत्ता लगाइयो।
चित्र 5 बढ्दो साइज (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II र 50 nm: AgNP-III) को साथ साइट्रेट-समाप्त चाँदी न्यानो पार्टिकल्स नमूनाको गतिशील प्रकाश बिखर्ने परिणामहरू औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास (Z औसत) को रूपमा व्यक्त गरिन्छ। ) (दायाँ) र जेटा सम्भाव्यता (बायाँ) विभिन्न NaCl सांद्रता अन्तर्गत 24 घण्टा भित्र परिवर्तन हुन्छ।
सप्लिमेन्टरी फिगर S2 मा UV-Vis नतिजाहरूले देखाउँदछ कि सबै तीनवटा नमूनाहरूमा 50 र 150 mM NaCl को SPR मा तत्काल र उल्लेखनीय कमी आएको छ।यसलाई DLS द्वारा व्याख्या गर्न सकिन्छ, किनभने NaCl-आधारित एकत्रीकरण pH-निर्भर प्रयोगहरू भन्दा छिटो हुन्छ, जुन प्रारम्भिक (0, 1.5, र 3 घण्टा) मापनहरू बीचको ठूलो भिन्नताद्वारा व्याख्या गरिएको छ।थप रूपमा, नुन एकाग्रता बढाउँदा प्रयोगात्मक माध्यमको सापेक्ष अनुमति पनि बढ्नेछ, जसले सतह प्लाज्मोन अनुनादमा गहिरो प्रभाव पार्नेछ।२९
NaCl को प्रभाव चित्र 4 को बीचको पङ्क्तिमा संक्षेप गरिएको छ। सामान्यतया, यो निष्कर्षमा पुग्न सकिन्छ कि सोडियम क्लोराइडको एकाग्रता बढ्दा अम्लता बढाउने जस्तै प्रभाव हुन्छ, किनभने Na+ आयनहरूमा कार्बोक्सिलेट समूहहरू वरिपरि समन्वय गर्ने प्रवृत्ति हुन्छ, नकारात्मक जेटा सम्भावित AgNPs लाई दबाउन।थप रूपमा, 150 mM NaCl ले तीनवटा नमूनाहरूमा माइक्रोन आकारको समुच्चय उत्पादन गर्‍यो, यसले संकेत गर्दछ कि शारीरिक इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता साइट्रेट-समाप्त AgNPs को कोलोइडल स्थिरताको लागि हानिकारक छ।समान AgNP प्रणालीहरूमा NaCl को क्रिटिकल कन्डेन्सिङ कन्सेन्ट्रेशन (CCC) लाई विचार गरेर, यी नतिजाहरूलाई चलाखीपूर्वक सान्दर्भिक साहित्यमा राख्न सकिन्छ।Huynh et al।71 nm को औसत व्यास संग citrate-समाप्त चाँदी न्यानो पार्टिकल्स को लागि NaCl को CCC 47.6 mM थियो, जबकि El Badawy et al।साइट्रेट कोटिंग संग 10 nm AgNPs को CCC 70 mM थियो।10,16 यसको अतिरिक्त, लगभग 300 mM को उल्लेखनीय रूपमा उच्च CCC He et al. द्वारा मापन गरिएको थियो, जसले गर्दा तिनीहरूको संश्लेषण विधि पहिले उल्लेख गरिएको प्रकाशन भन्दा फरक थियो।48 यद्यपि हालको योगदान यी मानहरूको विस्तृत विश्लेषणको उद्देश्यमा होइन, किनकि हाम्रो प्रयोगात्मक अवस्थाहरू सम्पूर्ण अध्ययनको जटिलतामा बढ्दै गएको छ, जैविक रूपमा सान्दर्भिक NaCl 50 mM को एकाग्रता, विशेष गरी 150 mM NaCl, धेरै उच्च देखिन्छ।प्रेरित कोगुलेसन, पत्ता लगाएका बलियो परिवर्तनहरू व्याख्या गर्दै।
पोलिमराइजेशन प्रयोगको अर्को चरण भनेको नैनोपार्टिकल-बायोमोलेक्युल अन्तरक्रियाहरू अनुकरण गर्न सरल तर जैविक रूपमा सान्दर्भिक अणुहरू प्रयोग गर्नु हो।DLS (चित्र 6 र 7) र UV-Vis नतिजाहरू (पूरक फिगर S3 र S4) को आधारमा, केही सामान्य निष्कर्षहरूलाई जोड दिन सकिन्छ।हाम्रो प्रयोगात्मक अवस्थाहरू अन्तर्गत, अध्ययन गरिएका अणुहरू ग्लुकोज र ग्लुटामाइनले कुनै पनि AgNP प्रणालीमा एकत्रीकरणलाई प्रेरित गर्दैन, किनभने Z-mean प्रवृत्ति सम्बन्धित सन्दर्भ मापन मानसँग नजिकको सम्बन्धमा छ।यद्यपि तिनीहरूको उपस्थितिले एकत्रीकरणलाई असर गर्दैन, प्रयोगात्मक नतिजाहरूले देखाउँछन् कि यी अणुहरू आंशिक रूपमा AgNPs को सतहमा अवशोषित हुन्छन्।यस दृष्टिकोणलाई समर्थन गर्ने सबैभन्दा प्रमुख परिणाम प्रकाश अवशोषणमा देखाइएको परिवर्तन हो।यद्यपि AgNP-I ले अर्थपूर्ण तरंगदैर्ध्य वा तीव्रता परिवर्तनहरू प्रदर्शन गर्दैन, यसलाई ठूला कणहरू मापन गरेर अझ स्पष्ट रूपमा अवलोकन गर्न सकिन्छ, जुन पहिले उल्लेख गरिएको ठूलो अप्टिकल संवेदनशीलताको कारणले हो।एकाग्रताको बावजुद, ग्लुकोजले नियन्त्रण मापनको तुलनामा 1.5 घण्टा पछि ठूलो रातो पारी निम्त्याउन सक्छ, जुन AgNP-II मा 40 nm र AgNP-III मा लगभग 10 nm छ, जसले सतह अन्तरक्रियाको घटनालाई प्रमाणित गर्दछ।ग्लुटामाइनले समान प्रवृत्ति देखायो, तर परिवर्तन त्यति स्पष्ट थिएन।थप रूपमा, यो पनि उल्लेखनीय छ कि ग्लुटामाइनले मध्यम र ठूला कणहरूको निरपेक्ष जेटा क्षमतालाई कम गर्न सक्छ।यद्यपि, यी जेटा परिवर्तनहरूले एकत्रीकरण स्तरलाई असर गर्दैनन्, यो अनुमान गर्न सकिन्छ कि ग्लुटामाइन जस्ता साना बायोमोलिक्युलहरूले पनि कणहरू बीचको स्थानिय प्रतिकर्षणको निश्चित डिग्री प्रदान गर्न सक्छ।
चित्र 6 बढ्दो साइज (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II र 50 nm: AgNP-III) को साथ साइट्रेट-समाप्त चाँदीको न्यानोपार्टिकल नमूनाहरूको गतिशील प्रकाश स्क्याटरिङ परिणामहरू औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास (Z औसत) को रूपमा व्यक्त गरिन्छ। (दायाँ) विभिन्न ग्लुकोज सांद्रताको बाह्य अवस्थाहरूमा, जेटा सम्भाव्यता (बायाँ) 24 घण्टा भित्र परिवर्तन हुन्छ।
चित्र 7 बढ्दो साइज (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II र 50 nm: AgNP-III) को साथ साइट्रेट-समाप्त चाँदी न्यानो पार्टिकल्स नमूनाको गतिशील प्रकाश स्क्याटरिङ परिणामहरू औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास (Z औसत) को रूपमा व्यक्त गरिन्छ। ) (दायाँ) ग्लुटामाइनको उपस्थितिमा, जेटा सम्भाव्यता (बायाँ) 24 घण्टा भित्र परिवर्तन हुन्छ।
छोटकरीमा, ग्लुकोज र ग्लुटामाइन जस्ता साना बायोमोलिक्युलहरूले मापन गरिएको एकाग्रतामा कोलोइडल स्थिरतालाई असर गर्दैनन्: यद्यपि तिनीहरूले जेटा सम्भाव्यता र UV-Vis परिणामहरूलाई फरक-फरक डिग्रीमा असर गर्छ, Z औसत परिणामहरू एकरूप हुँदैनन्।यसले संकेत गर्दछ कि अणुहरूको सतहको अवशोषणले इलेक्ट्रोस्टेटिक प्रतिकर्षणलाई रोक्छ, तर एकै समयमा आयामी स्थिरता प्रदान गर्दछ।
अघिल्लो नतिजाहरु लाई अघिल्लो नतिजाहरु संग लिङ्क गर्न र जैविक अवस्थाहरु लाई अधिक कुशलता संग अनुकरण गर्न को लागी, हामीले केहि सामान्यतः प्रयोग हुने सेल कल्चर कम्पोनेन्टहरू चयन गर्यौं र AgNP कोलोइड को स्थिरता को अध्ययन को लागी प्रयोगात्मक अवस्था को रूप मा प्रयोग गर्यौं।सम्पूर्ण इन भिट्रो प्रयोगमा, माध्यमको रूपमा DMEM को सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कार्यहरू मध्ये एक आवश्यक ओस्मोटिक अवस्थाहरू स्थापना गर्नु हो, तर रासायनिक दृष्टिकोणबाट, यो 150 mM NaCl जस्तै कुल आयनिक शक्तिको साथ एक जटिल नुन समाधान हो। ।40 FBS को लागि, यो बायोमोलिक्युलहरू-मुख्यतया प्रोटीनहरूको जटिल मिश्रण हो- सतह सोख्ने दृष्टिकोणबाट, यसमा ग्लुकोज र ग्लुटामाइनको प्रयोगात्मक परिणामहरूसँग केही समानताहरू छन्, रासायनिक संरचना र विविधताको बावजुद सेक्स धेरै जटिल छ।19 DLS र UV- क्रमशः चित्र 8 र पूरक चित्र S5 मा देखाइएका दृश्य नतिजाहरूलाई यी सामग्रीहरूको रासायनिक संरचना जाँचेर र अघिल्लो खण्डमा मापनहरूसँग सम्बन्धित गरी व्याख्या गर्न सकिन्छ।
चित्र 8 बढ्दो साइज (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II र 50 nm: AgNP-III) को साथ साइट्रेट-समाप्त चाँदीको न्यानो पार्टिकल्स नमूनाको गतिशील प्रकाश स्क्याटरिङ परिणामहरू औसत हाइड्रोडायनामिक व्यास (Z औसत) को रूपमा व्यक्त गरिन्छ। ) (दायाँ) सेल कल्चर कम्पोनेन्ट DMEM र FBS को उपस्थितिमा, 24 घण्टा भित्र जेटा सम्भाव्यता (बायाँ) परिवर्तन हुन्छ।
DMEM मा विभिन्न आकारका AgNPs को कमजोरीले कोलोइडल स्थिरतामा उस्तै प्रभाव पार्छ जुन उच्च NaCl सांद्रताको उपस्थितिमा अवलोकन गरिन्छ।50 v/v% DMEM मा AgNP को फैलावटले जेटा सम्भाव्यता र Z-औसत मूल्यको वृद्धि र SPR तीव्रताको तीव्र कमीको साथ ठूलो मात्रामा एकत्रीकरण पत्ता लगाइयो।यो ध्यान दिन लायक छ कि DMEM द्वारा 24 घण्टा पछि अधिकतम कुल आकार प्राइमर न्यानो पार्टिकल्सको आकारको विपरीत समानुपातिक हुन्छ।
FBS र AgNP बीचको अन्तरक्रिया ग्लुकोज र ग्लुटामाइन जस्ता साना अणुहरूको उपस्थितिमा देखाइएको जस्तै छ, तर प्रभाव बलियो छ।कणहरूको Z औसत अप्रभावित रहन्छ, जबकि जेटा सम्भाव्यतामा वृद्धि पत्ता लगाइएको छ।SPR चुचुरोले थोरै रातो परिवर्तन देखायो, तर सायद अझ चाखलाग्दो कुरा के हो भने, SPR तीव्रता नियन्त्रण मापनमा जत्तिकै कम भएन।यी नतिजाहरूलाई न्यानोकणहरूको सतहमा (चित्र 4 मा तल्लो पङ्क्ति) मा macromolecules को जन्मजात सोखन द्वारा व्याख्या गर्न सकिन्छ, जुन अब शरीर मा biomolecular कोरोना को गठन को रूप मा बुझिन्छ।४९