Javascript is momenteel uitgeschakeld in uw browser.Wanneer javascript is uitgeschakeld, zullen sommige functies van deze website niet werken.
Registreer uw specifieke gegevens en specifieke geneesmiddelen waarin u geïnteresseerd bent, en wij zullen de door u verstrekte informatie matchen met artikelen in onze uitgebreide database en u tijdig een PDF-exemplaar per e-mail sturen.
Zijn kleinere nanodeeltjes altijd beter?Begrijp de biologische effecten van grootte-afhankelijke aggregatie van zilveren nanodeeltjes onder biologisch relevante omstandigheden
Auteurs: Bélteky P, Rónavári A, Zakupszky D, Boka E, Igaz N, Szerencsés B, Pfeiffer I, Vágvölgyi C, Kiricsi M, Kónya Z
Péter Bélteky,1,* Andrea Rónavári,1,* Dalma Zakupszky,1 Eszter Boka,1 Nóra Igaz,2 Bettina Szerencsés,3 Ilona Pfeiffer,3 Csaba Vágvölgyi,3 Mónika Kiricsi van Milieuchemie, Hongarije, Hongarije Faculteit Wetenschappen en Informatica , Universiteit van Szeged;2 Afdeling Biochemie en Moleculaire Biologie, Faculteit Wetenschappen en Informatie, Universiteit van Szeged, Hongarije;3 Afdeling Microbiologie, Faculteit Wetenschappen en Informatie, Universiteit van Szeged, Hongarije;4MTA-SZTE Reaction Kinetics and Surface Chemistry Research Group, Szeged, Hongarije* Deze auteurs hebben in gelijke mate bijgedragen aan dit werk.Communicatie: Zoltán Kónya Afdeling Toegepaste en Milieuchemie, Faculteit Wetenschappen en Informatica, Universiteit van Szeged, Rerrich Square 1, Szeged, H-6720, Hongarije Telefoon +36 62 544620 E-mail [E-mailbeveiliging] Doel: Zilveren nanodeeltjes (AgNP's) zijn een van de meest bestudeerde nanomaterialen, vooral vanwege hun biomedische toepassingen.Door de aggregatie van nanodeeltjes worden hun uitstekende cytotoxiciteit en antibacteriële activiteit echter vaak aangetast in biologische media.In dit werk werden het aggregatiegedrag en de gerelateerde biologische activiteiten van drie verschillende citraat-getermineerde zilveren nanodeeltjesmonsters met een gemiddelde diameter van 10, 20 en 50 nm bestudeerd.Methode: Gebruik een transmissie-elektronenmicroscoop om nanodeeltjes te synthetiseren en karakteriseren, hun aggregatiegedrag te evalueren bij verschillende pH-waarden, NaCl-, glucose- en glutamineconcentraties door dynamische lichtverstrooiing en ultraviolet-zichtbare spectroscopie.Bovendien verbeteren componenten in het celkweekmedium zoals Dulbecco het aggregatiegedrag in Eagle Medium en Foetal Calf Serum.Resultaten: De resultaten laten zien dat een zure pH en het fysiologische elektrolytgehalte in het algemeen aggregatie op micronschaal veroorzaken, wat kan worden gemedieerd door de vorming van biomoleculaire corona.Het is vermeldenswaard dat grotere deeltjes een hogere weerstand tegen externe invloeden vertonen dan hun kleinere tegenhangers.In vitro cytotoxiciteit en antibacteriële tests werden uitgevoerd door cellen te behandelen met nanodeeltjesaggregaten in verschillende aggregatiestadia.Conclusie: Onze resultaten onthullen een diepgaande correlatie tussen colloïdale stabiliteit en de toxiciteit van AgNP's, aangezien extreme aggregatie leidt tot volledig verlies van biologische activiteit.De hogere mate van anti-aggregatie die wordt waargenomen voor grotere deeltjes heeft een aanzienlijke invloed op de in vitro toxiciteit, omdat dergelijke monsters meer antimicrobiële en zoogdiercelactiviteit behouden.Deze bevindingen leiden tot de conclusie dat, ondanks de algemene opinie in de relevante literatuur, het richten op de kleinst mogelijke nanodeeltjes wellicht niet de beste handelwijze is.Trefwoorden: zaadgemedieerde groei, colloïdale stabiliteit, grootteafhankelijk aggregatiegedrag, toxiciteit voor aggregatieschade
Naarmate de vraag naar en de productie van nanomaterialen blijven toenemen, wordt er steeds meer aandacht besteed aan hun bioveiligheid of biologische activiteit.Zilveren nanodeeltjes (AgNP's) zijn een van de meest gesynthetiseerde, onderzochte en gebruikte vertegenwoordigers van deze klasse materialen vanwege hun uitstekende katalytische, optische en biologische eigenschappen.1 Algemeen wordt aangenomen dat de unieke eigenschappen van nanomaterialen (waaronder AgNP’s) vooral worden toegeschreven aan hun grote specifieke oppervlak.Daarom is het onvermijdelijke probleem elk proces dat dit belangrijke kenmerk beïnvloedt, zoals deeltjesgrootte, oppervlaktecoating of aggregatie, of het de eigenschappen van nanodeeltjes die cruciaal zijn voor specifieke toepassingen ernstig zal beschadigen.
De effecten van deeltjesgrootte en stabilisatoren zijn onderwerpen die relatief goed gedocumenteerd zijn in de literatuur.De algemeen aanvaarde opvatting is bijvoorbeeld dat kleinere nanodeeltjes giftiger zijn dan grotere nanodeeltjes.2 In overeenstemming met de algemene literatuur hebben onze eerdere onderzoeken de grootte-afhankelijke activiteit van nanozilver op zoogdiercellen en micro-organismen aangetoond.3– 5 Oppervlaktecoating is een ander kenmerk dat een brede invloed heeft op de eigenschappen van nanomaterialen.Alleen al door stabilisatoren aan het oppervlak toe te voegen of te wijzigen, kan hetzelfde nanomateriaal totaal verschillende fysische, chemische en biologische eigenschappen hebben.De toepassing van capping-middelen wordt meestal uitgevoerd als onderdeel van de synthese van nanodeeltjes.Zilvernanodeeltjes met citraateindgroep zijn bijvoorbeeld een van de meest relevante AgNP's in het onderzoek, die worden gesynthetiseerd door zilverzouten te reduceren in een geselecteerde stabilisatoroplossing als reactiemedium.6 Citraat kan gemakkelijk profiteren van de lage kosten, beschikbaarheid, biocompatibiliteit en sterke affiniteit voor zilver, wat kan worden weerspiegeld in verschillende voorgestelde interacties, van omkeerbare oppervlakte-adsorptie tot ionische interacties.Kleine moleculen en polyatomaire ionen in de buurt van 7,8, zoals citraten, polymeren, polyelektrolyten en biologische agentia worden ook vaak gebruikt om nanozilver te stabiliseren en er unieke functionaliteiten op uit te voeren.9-12
Hoewel de mogelijkheid om de activiteit van nanodeeltjes te veranderen door het opzettelijk afdekken van oppervlakken een zeer interessant gebied is, is de belangrijkste rol van deze oppervlaktecoating verwaarloosbaar, omdat het zorgt voor colloïdale stabiliteit voor het nanodeeltjessysteem.Het grote specifieke oppervlak van nanomaterialen zal een grote oppervlakte-energie produceren, wat het thermodynamische vermogen van het systeem om zijn minimale energie te bereiken belemmert.13 Zonder goede stabilisatie kan dit leiden tot agglomeratie van nanomaterialen.Aggregatie is de vorming van aggregaten van deeltjes van verschillende vormen en groottes die optreedt wanneer verspreide deeltjes elkaar ontmoeten en de huidige thermodynamische interacties ervoor zorgen dat de deeltjes aan elkaar blijven hechten.Daarom worden stabilisatoren gebruikt om aggregatie te voorkomen door een voldoende grote afstotende kracht tussen de deeltjes te introduceren om hun thermodynamische aantrekkingskracht tegen te gaan.14
Hoewel het onderwerp deeltjesgrootte en oppervlaktedekking grondig is onderzocht in de context van de regulering van biologische activiteiten veroorzaakt door nanodeeltjes, is deeltjesaggregatie een grotendeels verwaarloosd gebied.Er is vrijwel geen grondig onderzoek gedaan naar de colloïdale stabiliteit van nanodeeltjes onder biologisch relevante omstandigheden.10,15-17 Bovendien is deze bijdrage bijzonder zeldzaam, omdat ook de toxiciteit die gepaard gaat met aggregatie is onderzocht, ook al kan dit bijwerkingen veroorzaken, zoals vasculaire trombose, of verlies van gewenste kenmerken, zoals de toxiciteit ervan, omdat getoond in Figuur 1.18, 19 getoond.In feite houdt een van de weinige bekende mechanismen van resistentie tegen zilvernanodeeltjes verband met aggregatie, omdat van bepaalde E. coli- en Pseudomonas aeruginosa-stammen wordt gerapporteerd dat ze hun gevoeligheid voor nanozilver verminderen door het eiwit flagelline, flagelline, tot expressie te brengen.Het heeft een hoge affiniteit voor zilver, waardoor aggregatie wordt geïnduceerd.20
Er zijn verschillende mechanismen die verband houden met de toxiciteit van zilveren nanodeeltjes, en aggregatie beïnvloedt al deze mechanismen.De meest besproken methode van biologische activiteit van AgNP, ook wel het ‘Trojaanse Paard’-mechanisme genoemd, beschouwt AgNP’s als Ag+-dragers.1,21 Het Trojaanse paard-mechanisme kan zorgen voor een grote toename van de lokale Ag+-concentratie, wat leidt tot het genereren van ROS en membraandepolarisatie.22-24 Aggregatie kan de afgifte van Ag+ beïnvloeden en daarmee de toxiciteit beïnvloeden, omdat het het effectieve actieve oppervlak vermindert waar zilverionen kunnen worden geoxideerd en opgelost.AgNP's zullen echter niet alleen toxiciteit vertonen door het vrijkomen van ionen.Er moet rekening worden gehouden met veel interacties die verband houden met grootte en morfologie.Onder hen zijn de grootte en vorm van het nanodeeltjesoppervlak de bepalende kenmerken.4,25 De verzameling van deze mechanismen kan worden gecategoriseerd als ‘geïnduceerde toxiciteitsmechanismen’.Er zijn potentieel veel mitochondriale en oppervlaktemembraanreacties die organellen kunnen beschadigen en celdood kunnen veroorzaken.25-27 Omdat de vorming van aggregaten op natuurlijke wijze de grootte en vorm van zilverhoudende objecten beïnvloedt die door levende systemen worden herkend, kunnen deze interacties ook worden beïnvloed.
In ons vorige artikel over de aggregatie van zilveren nanodeeltjes hebben we een effectieve screeningprocedure gedemonstreerd, bestaande uit chemische en in vitro biologische experimenten om dit probleem te bestuderen.19 Dynamische lichtverstrooiing (DLS) is de voorkeurstechniek voor dit soort inspecties, omdat het materiaal fotonen kan verstrooien met een golflengte die vergelijkbaar is met de grootte van de deeltjes.Omdat de Brownse bewegingssnelheid van deeltjes in het vloeibare medium gerelateerd is aan de grootte, kan de verandering in de intensiteit van verstrooid licht worden gebruikt om de gemiddelde hydrodynamische diameter (Z-gemiddelde) van het vloeibare monster te bepalen.28 Bovendien kan, door een spanning op het monster aan te leggen, de zeta-potentiaal (ζ-potentiaal) van het nanodeeltje op dezelfde manier worden gemeten als de gemiddelde Z-waarde.13,28 Als de absolute waarde van de zeta-potentiaal hoog genoeg is (volgens algemene richtlijnen> ±30 mV), zal deze een sterke elektrostatische afstoting tussen de deeltjes genereren om de aggregatie tegen te gaan.Karakteristieke oppervlakte-plasmonresonantie (SPR) is een uniek optisch fenomeen, voornamelijk toegeschreven aan nanodeeltjes van edelmetalen (voornamelijk Au en Ag).29 Gebaseerd op de elektronische oscillaties (oppervlakteplasmonen) van deze materialen op nanoschaal is het bekend dat sferische AgNP’s een karakteristieke UV-Vis-absorptiepiek hebben nabij 400 nm.30 De intensiteit en golflengteverschuiving van de deeltjes worden gebruikt als aanvulling op de DLS-resultaten, omdat deze methode kan worden gebruikt om de aggregatie van nanodeeltjes en de oppervlakte-adsorptie van biomoleculen te detecteren.
Op basis van de verkregen informatie worden cellevensvatbaarheid (MTT) en antibacteriële testen uitgevoerd op een manier waarbij AgNP-toxiciteit wordt beschreven als een functie van het aggregatieniveau, in plaats van (de meest gebruikte factor) de concentratie van nanodeeltjes.Deze unieke methode stelt ons in staat het grote belang van het aggregatieniveau in de biologische activiteit aan te tonen, omdat AgNP's met citraateindgroepen bijvoorbeeld binnen een paar uur hun biologische activiteit volledig verliezen als gevolg van aggregatie.19
In het huidige werk willen we onze eerdere bijdragen aan de stabiliteit van biogerelateerde colloïden en hun impact op biologische activiteit aanzienlijk uitbreiden door het effect van de nanodeeltjesgrootte op de aggregatie van nanodeeltjes te bestuderen.Dit is ongetwijfeld een van de onderzoeken naar nanodeeltjes.Om dit probleem te onderzoeken werd een zaadgemedieerde groeimethode gebruikt om citraat-getermineerde AgNP's te produceren in drie verschillende groottebereiken (10, 20 en 50 nm).6,32 als een van de meest voorkomende methoden.Voor nanomaterialen die op grote schaal en routinematig worden gebruikt in medische toepassingen, worden citraat-getermineerde AgNP's van verschillende groottes geselecteerd om de mogelijke grootte-afhankelijkheid van de aggregatiegerelateerde biologische eigenschappen van nanozilver te bestuderen.Na het synthetiseren van AgNP's van verschillende groottes, karakteriseerden we de geproduceerde monsters met behulp van transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) en onderzochten vervolgens de deeltjes met behulp van de bovengenoemde screeningprocedure.Bovendien werd, in aanwezigheid van in vitro celculturen Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) en Foetaal Bovine Serum (FBS), het grootte-afhankelijke aggregatiegedrag en het gedrag ervan geëvalueerd bij verschillende pH-waarden, NaCl-, glucose- en glutamineconcentraties.De kenmerken van cytotoxiciteit worden bepaald onder uitgebreide omstandigheden.De wetenschappelijke consensus geeft aan dat kleinere deeltjes over het algemeen de voorkeur verdienen;ons onderzoek biedt een chemisch en biologisch platform om te bepalen of dit het geval is.
Drie zilveren nanodeeltjes met verschillende groottebereiken werden bereid door de zaadgemedieerde groeimethode voorgesteld door Wan et al., met kleine aanpassingen.6 Deze methode is gebaseerd op chemische reductie, waarbij zilvernitraat (AgNO3) als zilverbron, natriumboorhydride (NaBH4) als reductiemiddel en natriumcitraat als stabilisator worden gebruikt.Bereid eerst 75 ml 9 mM waterige citraatoplossing uit natriumcitraatdihydraat (Na3C6H5O7 x 2H2O) en verwarm tot 70°C.Vervolgens werd 2 ml 1% w/v AgN03-oplossing aan het reactiemedium toegevoegd, en vervolgens werd de vers bereide natriumboorhydride-oplossing (2 ml 0,1% w/v) druppelsgewijs in het mengsel gegoten.De resulterende geelbruine suspensie werd gedurende 1 uur onder krachtig roeren op 70°C gehouden en vervolgens afgekoeld tot kamertemperatuur.Het resulterende monster (van nu af aan AgNP-I genoemd) wordt gebruikt als basis voor zaadgemedieerde groei in de volgende synthesestap.
Om een ​​middelgrote deeltjessuspensie (aangeduid als AgNP-II) te synthetiseren, verwarmt u 90 ml 7,6 mM citraatoplossing tot 80°C, mengt u deze met 10 ml AgNP-I en mengt u vervolgens 2 ml 1% w/v de AgNO3-oplossing werd gedurende 1 uur onder krachtig mechanisch roeren gehouden en vervolgens werd het monster afgekoeld tot kamertemperatuur.
Herhaal voor het grootste deeltje (AgNP-III) hetzelfde groeiproces, maar gebruik in dit geval 10 ml AgNP-II als zaadsuspensie.Nadat de monsters kamertemperatuur hebben bereikt, stellen ze hun nominale Ag-concentratie, gebaseerd op het totale AgNO3-gehalte, in op 150 ppm door extra oplosmiddel toe te voegen of te verdampen bij 40°C, en bewaren ze uiteindelijk bij 4°C tot verder gebruik.
Gebruik FEI Tecnai G2 20 X-Twin Transmission Electron Microscope (TEM) (FEI Corporate Headquarters, Hillsboro, Oregon, VS) met een versnellingsspanning van 200 kV om de morfologische kenmerken van nanodeeltjes te onderzoeken en hun elektronendiffractie (ED) patroon vast te leggen.Ten minste 15 representatieve afbeeldingen (~750 deeltjes) werden geëvalueerd met behulp van het ImageJ-softwarepakket, en de resulterende histogrammen (en alle grafieken in het hele onderzoek) werden gemaakt in OriginPro 2018 (OriginLab, Northampton, MA, VS) 33, 34.
De gemiddelde hydrodynamische diameter (Z-gemiddelde), zeta-potentiaal (ζ-potentiaal) en karakteristieke oppervlakte-plasmonresonantie (SPR) van de monsters werden gemeten om hun initiële colloïdale eigenschappen te illustreren.De gemiddelde hydrodynamische diameter en zeta-potentiaal van het monster werden gemeten met het Malvern Zetasizer Nano ZS-instrument (Malvern Instruments, Malvern, VK) met behulp van gevouwen wegwerpcapillaire cellen bij 37 ± 0,1 ° C.Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis spectrofotometer (Halma PLC, Largo, FL, VS) werd gebruikt om karakteristieke SPR-karakteristieken te verkrijgen uit de UV-Vis-absorptiespectra van monsters in het bereik van 250-800 nm.
Tijdens het hele experiment werden tegelijkertijd drie verschillende soorten metingen met betrekking tot de colloïdale stabiliteit uitgevoerd.Gebruik DLS om de gemiddelde hydrodynamische diameter (Z-gemiddelde) en zetapotentiaal (ζ-potentieel) van de deeltjes te meten, omdat het Z-gemiddelde gerelateerd is aan de gemiddelde grootte van de nanodeeltjesaggregaten, en de zetapotentiaal aangeeft of de elektrostatische afstoting in het systeem is sterk genoeg om de aantrekkingskracht van Van der Waals tussen nanodeeltjes te compenseren.Metingen worden in drievoud uitgevoerd en de standaardafwijking van Z-gemiddelde en zeta-potentiaal wordt berekend door Zetasizer-software.De karakteristieke SPR-spectra van de deeltjes worden geëvalueerd met UV-Vis-spectroscopie, omdat veranderingen in piekintensiteit en golflengte kunnen duiden op aggregatie en oppervlakte-interacties.29,35 In feite is oppervlakteplasmonresonantie in edele metalen zo invloedrijk dat het heeft geleid tot nieuwe methoden voor de analyse van biomoleculen.29,36,37 De concentratie AgNP's in het experimentele mengsel bedraagt ​​ongeveer 10 ppm, en het doel is om de intensiteit van de maximale initiële SPR-absorptie op 1 te zetten. Het experiment werd op een tijdsafhankelijke manier bij 0 uitgevoerd;1,5;3;6;12 en 24 uur onder verschillende biologisch relevante omstandigheden.Meer details over het experiment zijn te vinden in ons eerdere werk.19 Kortom diverse pH-waarden (3; 5; 7,2 en 9), verschillende natriumchloride (10 mM; 50 mM; 150 mM), glucose (3,9 mM; 6,7 mM) en glutamine (4 mM) concentraties, en bereidde ook Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) en Foetaal Bovine Serum (FBS) (in water en DMEM) voor als modelsystemen, en bestudeerde hun effecten op het aggregatiegedrag van de gesynthetiseerde zilveren nanodeeltjes.pH De waarden van NaCl, glucose en glutamine worden beoordeeld op basis van fysiologische concentraties, terwijl de hoeveelheden DMEM en FBS hetzelfde zijn als de niveaus die in het gehele in vitro experiment zijn gebruikt.38-42 Alle metingen werden uitgevoerd bij pH 7,2 en 37°C met een constante achtergrondzoutconcentratie van 10 mM NaCl om eventuele deeltjesinteracties over lange afstanden te elimineren (behalve voor bepaalde pH- en NaCl-gerelateerde experimenten, waarbij deze attributen de variabelen zijn onder studie).28 De lijst met verschillende omstandigheden is samengevat in Tabel 1. Het experiment gemarkeerd met † wordt gebruikt als referentie en komt overeen met een monster dat 10 mM NaCl en pH 7,2 bevat.
Menselijke prostaatkankercellijn (DU145) en onsterfelijk gemaakte menselijke keratinocyten (HaCaT) werden verkregen van ATCC (Manassas, VA, VS).Cellen worden routinematig gekweekt in Dulbecco's minimaal essentieel medium Eagle (DMEM) dat 4,5 g/l glucose bevat (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, VS), aangevuld met 10% FBS, 2 mM L-glutamine, 0,01% streptomycine en 0,005%. Penicilline (Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, VS).De cellen worden gekweekt in een incubator van 37°C onder 5% CO2 en 95% vochtigheid.
Om de veranderingen in AgNP-cytotoxiciteit veroorzaakt door deeltjesaggregatie op een tijdsafhankelijke manier te onderzoeken, werd een tweestaps MTT-test uitgevoerd.Eerst werd de levensvatbaarheid van de twee celtypen gemeten na behandeling met AgNP-I, AgNP-II en AgNP-III.Daartoe werden de twee typen cellen met een dichtheid van 10.000 cellen/putje in platen met 96 putjes gezaaid en op de tweede dag behandeld met zilveren nanodeeltjes van drie verschillende groottes in toenemende concentraties.Na 24 uur behandeling werden de cellen gewassen met PBS en geïncubeerd met 0,5 mg/ml MTT-reagens (SERVA, Heidelberg, Duitsland) verdund in kweekmedium gedurende 1 uur bij 37°C.Formazan-kristallen werden opgelost in DMSO (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, VS) en de absorptie werd gemeten bij 570 nm met behulp van een Synergy HTX-plaatlezer (BioTek-Hongarije, Boedapest, Hongarije).De absorptiewaarde van het onbehandelde controlemonster wordt geacht een overlevingspercentage van 100% te zijn.Voer ten minste 3 experimenten uit met behulp van vier onafhankelijke biologische replicaten.IC50 wordt berekend op basis van een dosis-responscurve op basis van vitaliteitsresultaten.
Daarna werden in de tweede stap, door de deeltjes te incuberen met 150 mM NaCl gedurende verschillende tijdsperioden (0, 1,5, 3, 6, 12 en 24 uur) vóór celbehandeling, verschillende aggregatietoestanden van zilveren nanodeeltjes geproduceerd.Vervolgens werd dezelfde MTT-test uitgevoerd als eerder beschreven om veranderingen in de levensvatbaarheid van de cellen beïnvloed door deeltjesaggregatie te evalueren.Gebruik GraphPad Prism 7 om het eindresultaat te evalueren, bereken de statistische significantie van het experiment met een ongepaarde t-test en markeer het niveau als * (p ≤ 0,05), ** (p ≤ 0,01), *** (p ≤ 0,001 ) En **** (p ≤ 0,0001).
Drie verschillende maten zilveren nanodeeltjes (AgNP-I, AgNP-II en AgNP-III) werden gebruikt voor antibacteriële gevoeligheid voor Cryptococcus neoformans IFM 5844 (IFM; Research Center for Pathogenic Fungi and Mbiotic Toxicology, Chiba University) en Bacillus Test megaterium SZMC 6031 (SZMC: Szeged Microbiology Collection) en E. coli SZMC 0582 in RPMI 1640-medium (Sigma-Aldrich Co.).Om de veranderingen in antibacteriële activiteit veroorzaakt door de aggregatie van deeltjes te evalueren, werd eerst hun minimale remmende concentratie (MIC) bepaald door microverdunning in een microtiterplaat met 96 putjes.Voeg aan 50 μl gestandaardiseerde celsuspensie (5 x 104 cellen/ml in RPMI 1640-medium) 50 μl zilveren nanodeeltjessuspensie toe en verdun serieel tweemaal de concentratie (in het bovengenoemde medium is het bereik 0 en 75 ppm, dat wil zeggen: het controlemonster bevat 50 μl celsuspensie en 50 μl medium zonder nanodeeltjes).Daarna werd de plaat 48 uur bij 30°C geïncubeerd en werd de optische dichtheid van de kweek gemeten bij 620 nm met behulp van een SPECTROstar Nano-plaatlezer (BMG LabTech, Offenburg, Duitsland).Het experiment werd driemaal in drievoud uitgevoerd.
Behalve dat op dit moment 50 μl enkelvoudige geaggregeerde nanodeeltjesmonsters werden gebruikt, werd dezelfde procedure als eerder beschreven gebruikt om het effect van aggregatie op de antibacteriële activiteit op de bovengenoemde stammen te onderzoeken.Verschillende aggregatietoestanden van zilveren nanodeeltjes worden geproduceerd door de deeltjes te incuberen met 150 mM NaCl gedurende verschillende tijdsperioden (0, 1,5, 3, 6, 12 en 24 uur) vóór celverwerking.Een suspensie aangevuld met 50 μl RPMI 1640-medium werd gebruikt als groeicontrole, terwijl om de toxiciteit te beheersen een suspensie met niet-geaggregeerde nanodeeltjes werd gebruikt.Het experiment werd driemaal in drievoud uitgevoerd.Gebruik GraphPad Prism 7 om het eindresultaat opnieuw te evalueren, met behulp van dezelfde statistische analyse als de MTT-analyse.
Het aggregatieniveau van de kleinste deeltjes (AgNP-I) is gekarakteriseerd en de resultaten zijn gedeeltelijk gepubliceerd in ons vorige werk, maar voor een betere vergelijking zijn alle deeltjes grondig gescreend.De experimentele gegevens worden verzameld en besproken in de volgende secties.Drie maten AgNP.19
Metingen uitgevoerd door TEM, UV-Vis en DLS bevestigden de succesvolle synthese van alle AgNP-monsters (Figuur 2A-D).Volgens de eerste rij van Figuur 2 vertoont het kleinste deeltje (AgNP-I) een uniforme bolvormige morfologie met een gemiddelde diameter van ongeveer 10 nm.De zaadgemedieerde groeimethode biedt ook AgNP-II en AgNP-III met verschillende groottebereiken met gemiddelde deeltjesdiameters van respectievelijk ongeveer 20 nm en 50 nm.Volgens de standaardafwijking van de deeltjesverdeling overlappen de afmetingen van de drie monsters elkaar niet, wat belangrijk is voor hun vergelijkende analyse.Door de gemiddelde beeldverhouding en dunheidsverhouding van op TEM gebaseerde 2D-deeltjesprojecties te vergelijken, wordt aangenomen dat de sfericiteit van de deeltjes wordt geëvalueerd door de vormfilterplug-in van ImageJ (Figuur 2E).43 Volgens de analyse van de vorm van deeltjes wordt hun aspectverhouding (grote zijde/korte zijde van de kleinste grensrechthoek) niet beïnvloed door deeltjesgroei, en wordt hun dunheidsverhouding (gemeten oppervlak van de overeenkomstige perfecte cirkel/theoretisch oppervlak ) neemt geleidelijk af.Dit resulteert in steeds meer veelvlakkige deeltjes, die in theorie perfect rond zijn, wat overeenkomt met een dunheidsverhouding van 1.
Figuur 2 Transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) afbeelding (A), elektronendiffractie (ED) patroon (B), grootteverdelingshistogram (C), karakteristiek ultraviolet zichtbaar (UV-Vis) lichtabsorptiespectrum (D) en gemiddeld vloeistofcitraat zilveren nanodeeltjes met mechanische diameter (Z-gemiddeld), zeta-potentieel, aspectverhouding en dikteverhouding (E) hebben drie verschillende groottebereiken: AgNP-I is 10 nm (bovenste rij), AgNP -II is 20 nm (middelste rij ), AgNP-III (onderste rij) is 50 nm.
Hoewel de cyclische aard van de groeimethode de deeltjesvorm tot op zekere hoogte beïnvloedde, resulterend in de kleinere sfericiteit van grotere AgNP's, bleven alle drie de monsters quasi-sferisch.Bovendien wordt, zoals weergegeven in het elektronendiffractiepatroon in Figuur 2B, nano de kristalliniteit van de deeltjes niet beïnvloed.De prominente diffractiering – die gecorreleerd kan worden met de (111), (220), (200) en (311) Miller-indices van zilver – komt zeer overeen met de wetenschappelijke literatuur en onze eerdere bijdragen.9, 19,44 De fragmentatie van de Debye-Scherrer-ring van AgNP-II en AgNP-III is te wijten aan het feit dat het ED-beeld met dezelfde vergroting wordt vastgelegd, zodat naarmate de deeltjesgrootte toeneemt, het aantal afgebogen deeltjes per oppervlakte-eenheid neemt toe en af.
Het is bekend dat de grootte en vorm van nanodeeltjes de biologische activiteit beïnvloeden.3,45 Vormafhankelijke katalytische en biologische activiteit kan worden verklaard door het feit dat verschillende vormen de neiging hebben bepaalde kristalvlakken (met verschillende Miller-indices) te prolifereren, en dat deze kristalvlakken verschillende activiteiten hebben.45,46 Omdat de bereide deeltjes vergelijkbare ED-resultaten opleveren die overeenkomen met zeer vergelijkbare kristalkenmerken, kan worden aangenomen dat in onze daaropvolgende experimenten met colloïdale stabiliteit en biologische activiteit alle waargenomen verschillen moeten worden toegeschreven aan de grootte van de nanodeeltjes en niet aan vormgerelateerde eigenschappen.
De UV-Vis-resultaten samengevat in Figuur 2D benadrukken verder de overweldigende sferische aard van de gesynthetiseerde AgNP, omdat de SPR-pieken van alle drie de monsters rond 400 nm liggen, wat een karakteristieke waarde is van bolvormige zilveren nanodeeltjes.29,30 De vastgelegde spectra bevestigden ook de succesvolle zaadgemedieerde groei van nanozilver.Naarmate de deeltjesgrootte toeneemt, komt de golflengte overeen met de maximale lichtabsorptie van AgNP-II - prominenter. Volgens de literatuur ondervond AgNP-III een roodverschuiving.6,29
Wat betreft de initiële colloïdale stabiliteit van het AgNP-systeem werd DLS gebruikt om de gemiddelde hydrodynamische diameter en zeta-potentiaal van de deeltjes bij pH 7,2 te meten.De resultaten weergegeven in Figuur 2E laten zien dat AgNP-III een hogere colloïdale stabiliteit heeft dan AgNP-I of AgNP-II, omdat algemene richtlijnen aangeven dat een zeta-potentiaal van 30 mV absoluut noodzakelijk is voor colloïdale stabiliteit op lange termijn. Deze bevinding wordt verder ondersteund wanneer de gemiddelde Z-waarde (verkregen als de gemiddelde hydrodynamische diameter van vrije en geaggregeerde deeltjes) wordt vergeleken met de primaire deeltjesgrootte verkregen door TEM, omdat hoe dichter de twee waarden liggen, hoe milder de mate van verzameling in het monster.In feite is het Z-gemiddelde van AgNP-I en AgNP-II redelijk hoger dan hun belangrijkste TEM-geëvalueerde deeltjesgrootte, dus in vergelijking met AgNP-III wordt voorspeld dat deze monsters waarschijnlijker zullen aggregeren, waarbij het zeer negatieve zetapotentieel gaat gepaard met een nauwe grootte De gemiddelde Z-waarde.
De verklaring voor dit fenomeen kan tweeledig zijn.Enerzijds wordt de citraatconcentratie in alle synthesestappen op een vergelijkbaar niveau gehouden, waardoor een relatief hoog aantal geladen oppervlaktegroepen ontstaat om te voorkomen dat het specifieke oppervlak van de groeiende deeltjes afneemt.Volgens Levak et al. kunnen kleine moleculen zoals citraat echter gemakkelijk worden uitgewisseld door biomoleculen op het oppervlak van de nanodeeltjes.In dit geval zal de colloïdale stabiliteit worden bepaald door de corona van de geproduceerde biomoleculen.31 Omdat dit gedrag ook werd waargenomen in onze aggregatiemetingen (later in meer detail besproken), kan citraatbeperking alleen dit fenomeen niet verklaren.
Aan de andere kant is de deeltjesgrootte omgekeerd evenredig met de aggregatietendens op nanometerniveau.Dit wordt vooral ondersteund door de traditionele Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO)-methode, waarbij de aantrekking van deeltjes wordt beschreven als de som van aantrekkende en afstotende krachten tussen deeltjes.Volgens He et al. neemt de maximale waarde van de DLVO-energiecurve af met de grootte van de nanodeeltjes in de hematiet-nanodeeltjes, waardoor het gemakkelijker wordt om de minimale primaire energie te bereiken, waardoor onomkeerbare aggregatie (condensatie) wordt bevorderd.47 Er wordt echter gespeculeerd dat er nog andere aspecten zijn die verder gaan dan de beperkingen van de DLVO-theorie.Hoewel de zwaartekracht van Van der Waals en de elektrostatische dubbellaagse afstoting vergelijkbaar zijn bij toenemende deeltjesgrootte, blijkt uit een overzicht van Hotze et al.stelt dat het een sterker effect heeft op de aggregatie dan de DLVO toestaat.14 Zij zijn van mening dat de oppervlaktekromming van nanodeeltjes niet langer kan worden geschat als een vlak oppervlak, waardoor wiskundige schattingen niet toepasbaar zijn.Naarmate de deeltjesgrootte kleiner wordt, wordt bovendien het percentage atomen dat op het oppervlak aanwezig is hoger, wat leidt tot elektronische structuur en oppervlakteladingsgedrag.En veranderingen in de reactiviteit van het oppervlak, die kunnen leiden tot een afname van de lading in de elektrische dubbellaag en aggregatie kunnen bevorderen.
Bij het vergelijken van de DLS-resultaten van AgNP-I, AgNP-II en AgNP-III in Figuur 3, hebben we waargenomen dat alle drie de monsters een vergelijkbare pH-aanzet tot aggregatie vertoonden.Een sterk zure omgeving (pH 3) verschuift de zeta-potentiaal van het monster naar 0 mV, waardoor deeltjes aggregaten van micron-formaat vormen, terwijl alkalische pH de zeta-potentiaal naar een grotere negatieve waarde verschuift, waarbij de deeltjes kleinere aggregaten vormen (pH 5). ).En 7.2) ), of blijven volledig ongeaggregeerd (pH 9).Er werden ook enkele belangrijke verschillen tussen de verschillende monsters waargenomen.Gedurende het hele experiment bleek AgNP-I het meest gevoelig te zijn voor door de pH geïnduceerde veranderingen in de zeta-potentiaal, omdat de zeta-potentiaal van deze deeltjes verlaagd is bij pH 7,2 vergeleken met pH 9, terwijl AgNP-II en AgNP-III alleen A vertoonden. Een aanzienlijke verandering in ζ ligt rond pH 3. Bovendien vertoonde AgNP-II langzamere veranderingen en een gematigd zeta-potentieel, terwijl AgNP-III het mildste gedrag van de drie vertoonde, omdat het systeem de hoogste absolute zeta-waarde en langzame trendbeweging vertoonde, wat aangeeft AgNP-III Meest resistent tegen pH-geïnduceerde aggregatie.Deze resultaten komen overeen met de gemiddelde hydrodynamische diametermeetresultaten.Gezien de deeltjesgrootte van hun primers vertoonde AgNP-I een constante geleidelijke aggregatie bij alle pH-waarden, hoogstwaarschijnlijk als gevolg van de 10 mM NaCl-achtergrond, terwijl AgNP-II en AgNP-III alleen significant vertoonden bij pH 3 van verzameling.Het meest interessante verschil is dat AgNP-III, ondanks zijn grote nanodeeltjesgrootte, binnen 24 uur de kleinste aggregaten vormt bij pH 3, wat de anti-aggregatie-eigenschappen benadrukt.Door de gemiddelde Z van AgNP's bij pH 3 na 24 uur te delen door de waarde van het bereide monster, kan worden waargenomen dat de relatieve aggregaatgroottes van AgNP-I en AgNP-II met 50 keer, 42 keer en 22 keer zijn toegenomen. respectievelijk.III.
Figuur 3 De dynamische lichtverstrooiingsresultaten van het monster van zilveren nanodeeltjes met citraateindgroep met toenemende grootte (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II en 50 nm: AgNP-III) worden uitgedrukt als de gemiddelde hydrodynamische diameter (Z-gemiddelde ) (rechts) Onder verschillende pH-omstandigheden verandert het zetapotentieel (links) binnen 24 uur.
De waargenomen pH-afhankelijke aggregatie beïnvloedde ook de karakteristieke oppervlakteplasmonresonantie (SPR) van de AgNP-monsters, zoals blijkt uit hun UV-Vis-spectra.Volgens aanvullende figuur S1 wordt de aggregatie van alle drie de suspensies van zilveren nanodeeltjes gevolgd door een vermindering van de intensiteit van hun SPR-pieken en een gematigde roodverschuiving.De omvang van deze veranderingen als functie van de pH komt overeen met de mate van aggregatie die door de DLS-resultaten wordt voorspeld, maar er zijn enkele interessante trends waargenomen.In tegenstelling tot de intuïtie blijkt dat de middelgrote AgNP-II het meest gevoelig is voor SPR-veranderingen, terwijl de andere twee monsters minder gevoelig zijn.In SPR-onderzoek is 50 nm de theoretische deeltjesgroottelimiet, die wordt gebruikt om deeltjes te onderscheiden op basis van hun diëlektrische eigenschappen.Deeltjes kleiner dan 50 nm (AgNP-I en AgNP-II) kunnen worden omschreven als eenvoudige diëlektrische dipolen, terwijl deeltjes die deze limiet bereiken of overschrijden (AgNP-III) complexere diëlektrische eigenschappen hebben, en hun resonantie. De band splitst zich in multimodale veranderingen .In het geval van twee kleinere deeltjesmonsters kunnen AgNP's worden beschouwd als eenvoudige dipolen en kan het plasma elkaar gemakkelijk overlappen.Naarmate de deeltjesgrootte toeneemt, produceert deze koppeling in essentie een groter plasma, wat de waargenomen hogere gevoeligheid zou kunnen verklaren.29 Voor de grootste deeltjes is de eenvoudige dipoolschatting echter niet geldig wanneer ook andere koppelingstoestanden kunnen voorkomen, wat de verminderde neiging van AgNP-III om spectrale veranderingen aan te geven kan verklaren.29
Onder onze experimentele omstandigheden is bewezen dat de pH-waarde een diepgaand effect heeft op de colloïdale stabiliteit van met citraat gecoate zilveren nanodeeltjes van verschillende groottes.In deze systemen wordt stabiliteit geboden door de negatief geladen -COO-groepen op het oppervlak van AgNP's.De functionele carboxylaatgroep van het citraation is geprotoneerd in een groot aantal H+-ionen, zodat de gegenereerde carboxylgroep niet langer voor elektrostatische afstoting tussen de deeltjes kan zorgen, zoals weergegeven in de bovenste rij van figuur 4. Volgens het principe van Le Chatelier kan AgNP monsters aggregeren snel bij pH 3, maar worden geleidelijk stabieler naarmate de pH stijgt.
Figuur 4 Schematisch mechanisme van oppervlakte-interactie gedefinieerd door aggregatie onder verschillende pH (bovenste rij), NaCl-concentratie (middelste rij) en biomoleculen (onderste rij).
Volgens Figuur 5 werd de colloïdale stabiliteit in AgNP-suspensies van verschillende groottes ook onderzocht onder toenemende zoutconcentraties.Op basis van het zeta-potentieel biedt de grotere nanodeeltjesgrootte in deze citraat-getermineerde AgNP-systemen opnieuw een verbeterde weerstand tegen externe invloeden van NaCl.In AgNP-I is 10 mM NaCl voldoende om milde aggregatie te induceren, en een zoutconcentratie van 50 mM levert zeer vergelijkbare resultaten op.In AgNP-II en AgNP-III heeft 10 mM NaCl geen significante invloed op het zeta-potentieel omdat hun waarden op (AgNP-II) of lager (AgNP-III) -30 mV blijven.Het verhogen van de NaCl-concentratie tot 50 mM en uiteindelijk tot 150 mM NaCl is voldoende om de absolute waarde van de zeta-potentiaal in alle monsters aanzienlijk te verlagen, hoewel grotere deeltjes meer negatieve lading behouden.Deze resultaten komen overeen met de verwachte gemiddelde hydrodynamische diameter van AgNP's;de Z-gemiddelde trendlijnen gemeten op 10, 50 en 150 mM NaCl tonen verschillende, geleidelijk toenemende waarden.Ten slotte werden in alle drie de 150 mM-experimenten aggregaten van microngrootte gedetecteerd.
Figuur 5 De dynamische lichtverstrooiingsresultaten van het monster van zilveren nanodeeltjes met citraateindgroep met toenemende grootte (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II en 50 nm: AgNP-III) worden uitgedrukt als de gemiddelde hydrodynamische diameter (Z-gemiddelde ) (rechts) en zetapotentiaal (links) veranderen binnen 24 uur onder verschillende NaCl-concentraties.
De UV-Vis-resultaten in aanvullende figuur S2 laten zien dat de SPR van 50 en 150 mM NaCl in alle drie de monsters een onmiddellijke en significante afname heeft.Dit kan worden verklaard door DLS, omdat op NaCl gebaseerde aggregatie sneller plaatsvindt dan pH-afhankelijke experimenten, wat wordt verklaard door het grote verschil tussen de vroege (0, 1,5 en 3 uur) metingen.Bovendien zal het verhogen van de zoutconcentratie ook de relatieve permittiviteit van het experimentele medium vergroten, wat een diepgaand effect zal hebben op de oppervlakteplasmonresonantie.29
Het effect van NaCl is samengevat in de middelste rij van figuur 4. In het algemeen kan worden geconcludeerd dat het verhogen van de concentratie natriumchloride een soortgelijk effect heeft als het verhogen van de zuurgraad, omdat Na+-ionen de neiging hebben om rond de carboxylaatgroepen te coördineren. het onderdrukken van negatieve zetapotentiaal AgNP's.Bovendien produceerde 150 mM NaCl aggregaten van microngrootte in alle drie de monsters, wat aangeeft dat de fysiologische elektrolytconcentratie schadelijk is voor de colloïdale stabiliteit van AgNP's met citraatterminatie.Door rekening te houden met de kritische condensatieconcentratie (CCC) van NaCl op vergelijkbare AgNP-systemen, kunnen deze resultaten slim in de relevante literatuur worden geplaatst.Huynh et al.berekenden dat de CCC van NaCl voor zilvernanodeeltjes met citraateindgroep met een gemiddelde diameter van 71 nm 47,6 mM was, terwijl El Badawy et al.merkte op dat de CCC van 10 nm AgNP's met citraatcoating 70 mM was.10,16 Bovendien werd de significant hoge CCC van ongeveer 300 mM gemeten door He et al., waardoor hun synthesemethode afweek van de eerder genoemde publicatie.48 Hoewel de huidige bijdrage niet gericht is op een alomvattende analyse van deze waarden, omdat onze experimentele omstandigheden toenemen in de complexiteit van het hele onderzoek, lijkt de biologisch relevante NaCl-concentratie van 50 mM, vooral 150 mM NaCl, vrij hoog te zijn.Geïnduceerde stolling, wat de waargenomen sterke veranderingen verklaart.
De volgende stap in het polymerisatie-experiment is het gebruik van eenvoudige maar biologisch relevante moleculen om interacties tussen nanodeeltjes en biomoleculen te simuleren.Op basis van DLS (figuren 6 en 7) en UV-Vis-resultaten (aanvullende figuren S3 en S4) kunnen enkele algemene conclusies worden getrokken.Onder onze experimentele omstandigheden zullen de bestudeerde moleculen glucose en glutamine in geen enkel AgNP-systeem aggregatie induceren, omdat de Z-gemiddelde trend nauw verwant is aan de overeenkomstige referentiemeetwaarde.Hoewel hun aanwezigheid de aggregatie niet beïnvloedt, laten experimentele resultaten zien dat deze moleculen gedeeltelijk worden geadsorbeerd aan het oppervlak van AgNP's.Het meest opvallende resultaat dat deze opvatting ondersteunt, is de waargenomen verandering in lichtabsorptie.Hoewel AgNP-I geen betekenisvolle golflengte- of intensiteitsveranderingen vertoont, kan het duidelijker worden waargenomen door grotere deeltjes te meten, wat hoogstwaarschijnlijk te wijten is aan de eerder genoemde grotere optische gevoeligheid.Ongeacht de concentratie kan glucose na 1,5 uur een grotere roodverschuiving veroorzaken vergeleken met de controlemeting, die ongeveer 40 nm bedraagt ​​in AgNP-II en ongeveer 10 nm in AgNP-III, wat het optreden van oppervlakte-interacties bewijst.Glutamine vertoonde een vergelijkbare trend, maar de verandering was niet zo duidelijk.Daarnaast is het ook de moeite waard te vermelden dat glutamine het absolute zetapotentieel van middelgrote en grote deeltjes kan verminderen.Omdat deze zeta-veranderingen echter het aggregatieniveau niet lijken te beïnvloeden, kan worden gespeculeerd dat zelfs kleine biomoleculen zoals glutamine voor een bepaalde mate van ruimtelijke afstoting tussen deeltjes kunnen zorgen.
Figuur 6 De dynamische lichtverstrooiingsresultaten van monsters van zilvernanodeeltjes met citraateindgroep met toenemende grootte (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II en 50 nm: AgNP-III) worden uitgedrukt als de gemiddelde hydrodynamische diameter (Z-gemiddelde) (rechts) Onder externe omstandigheden van verschillende glucoseconcentraties verandert het zetapotentieel (links) binnen 24 uur.
Figuur 7 De dynamische lichtverstrooiingsresultaten van het monster van zilveren nanodeeltjes met citraateindgroep met toenemende grootte (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II en 50 nm: AgNP-III) worden uitgedrukt als de gemiddelde hydrodynamische diameter (Z-gemiddelde ) (rechts) In de aanwezigheid van glutamine verandert het zetapotentieel (links) binnen 24 uur.
Kortom, kleine biomoleculen zoals glucose en glutamine hebben geen invloed op de colloïdale stabiliteit bij de gemeten concentratie: hoewel ze de zeta-potentiaal en UV-Vis-resultaten in verschillende mate beïnvloeden, zijn de Z-gemiddelde resultaten niet consistent.Dit geeft aan dat de oppervlakte-adsorptie van moleculen de elektrostatische afstoting remt, maar tegelijkertijd zorgt voor dimensionele stabiliteit.
Om de eerdere resultaten te koppelen aan de eerdere resultaten en biologische omstandigheden beter te simuleren, hebben we enkele van de meest gebruikte celcultuurcomponenten geselecteerd en deze gebruikt als experimentele omstandigheden voor het bestuderen van de stabiliteit van AgNP-colloïden.In het hele in vitro-experiment is een van de belangrijkste functies van DMEM als medium het tot stand brengen van de noodzakelijke osmotische omstandigheden, maar vanuit chemisch oogpunt is het een complexe zoutoplossing met een totale ionsterkte vergelijkbaar met 150 mM NaCl. .40 Wat FBS betreft, het is een complex mengsel van biomoleculen – voornamelijk eiwitten – vanuit het oogpunt van oppervlakte-adsorptie heeft het enkele overeenkomsten met de experimentele resultaten van glucose en glutamine, ondanks de chemische samenstelling en diversiteit. Seks is veel gecompliceerder.19 DLS en UV-De zichtbare resultaten weergegeven in respectievelijk Figuur 8 en Aanvullende Figuur S5 kunnen worden verklaard door de chemische samenstelling van deze materialen te onderzoeken en deze te correleren met de metingen in de vorige sectie.
Figuur 8 De dynamische lichtverstrooiingsresultaten van het monster van zilveren nanodeeltjes met citraateindgroep met toenemende grootte (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II en 50 nm: AgNP-III) worden uitgedrukt als de gemiddelde hydrodynamische diameter (Z-gemiddelde ) (rechts) In de aanwezigheid van celcultuurcomponenten DMEM en FBS verandert het zetapotentieel (links) binnen 24 uur.
De verdunning van AgNP's van verschillende groottes in DMEM heeft een soortgelijk effect op de colloïdale stabiliteit als waargenomen bij aanwezigheid van hoge NaCl-concentraties.De spreiding van AgNP in 50 v/v% DMEM toonde aan dat grootschalige aggregatie werd gedetecteerd met de toename van het zetapotentieel en de Z-gemiddelde waarde en de scherpe afname van de SPR-intensiteit.Het is vermeldenswaard dat de maximale aggregaatgrootte geïnduceerd door DMEM na 24 uur omgekeerd evenredig is met de grootte van de primer-nanodeeltjes.
De interactie tussen FBS en AgNP is vergelijkbaar met die waargenomen in de aanwezigheid van kleinere moleculen zoals glucose en glutamine, maar het effect is sterker.Het Z-gemiddelde van de deeltjes blijft onaangetast, terwijl een toename van de zeta-potentiaal wordt gedetecteerd.De SPR-piek vertoonde een lichte roodverschuiving, maar misschien nog interessanter was dat de SPR-intensiteit niet zo significant afnam als bij de controlemeting.Deze resultaten kunnen worden verklaard door de aangeboren adsorptie van macromoleculen op het oppervlak van nanodeeltjes (onderste rij in figuur 4), wat nu wordt opgevat als de vorming van biomoleculaire corona in het lichaam.49