Kasalukuyang hindi pinagana ang Javascript sa iyong browser.Kapag hindi pinagana ang javascript, hindi gagana ang ilang function ng website na ito.
Irehistro ang iyong mga partikular na detalye at mga partikular na gamot ng interes, at tutugmain namin ang impormasyong ibibigay mo sa mga artikulo sa aming malawak na database at padadalhan ka ng isang PDF na kopya sa pamamagitan ng email sa isang napapanahong paraan.
Ang mas maliliit na nanoparticle ay palaging mas mahusay?Unawain ang mga biological na epekto ng pagsasama-sama na nakasalalay sa laki ng mga silver nanoparticle sa ilalim ng mga biologically na nauugnay na kondisyon
Mga May-akda: 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 ng Environmental Chemistry, Hungary, Hungary Informatics , Unibersidad ng Szeged;2 Departamento ng Biochemistry at Molecular Biology, Faculty of Science and Information, University of Szeged, Hungary;3 Department of Microbiology, Faculty of Science and Information, University of Szeged, Hungary;4MTA-SZTE Reaction Kinetics at Surface Chemistry Research Group, Szeged, Hungary* Ang mga may-akda na ito ay pantay na nag-ambag sa gawaing ito.Komunikasyon: Zoltán Kónya Department of Applied and Environment Chemistry, Faculty of Science and Informatics, University of Szeged, Rerrich Square 1, Szeged, H-6720, Hungary Telepono +36 62 544620 Email [Email protection] Layunin: Silver nanoparticle (AgNPs) ay isa sa mga pinakakaraniwang pinag-aaralang nanomaterial, lalo na dahil sa kanilang biomedical na aplikasyon.Gayunpaman, dahil sa pagsasama-sama ng mga nanoparticle, ang kanilang mahusay na cytotoxicity at antibacterial na aktibidad ay madalas na nakompromiso sa biological media.Sa gawaing ito, ang pag-uugali ng pagsasama-sama at mga kaugnay na biological na aktibidad ng tatlong magkakaibang citrate-terminated silver nanoparticle sample na may average na diameter na 10, 20, at 50 nm ay pinag-aralan.Paraan: Gumamit ng transmission electron microscope para i-synthesize at kilalanin ang mga nanoparticle, suriin ang kanilang gawi sa pagsasama-sama sa iba't ibang pH value, NaCl, glucose at glutamine na konsentrasyon sa pamamagitan ng dynamic na pagkakalat ng liwanag at ultraviolet-visible spectroscopy.Bilang karagdagan, sa mga bahagi ng medium culture ng cell tulad ng Dulbecco ay nagpapabuti sa pag-uugali ng pagsasama-sama sa Eagle Medium at Fetal Calf Serum.Mga Resulta: Ang mga resulta ay nagpapakita na ang acidic na pH at physiological electrolyte na nilalaman ay karaniwang nag-uudyok sa micron-scale na pagsasama-sama, na maaaring mamagitan sa pamamagitan ng pagbuo ng biomolecular corona.Kapansin-pansin na ang mga malalaking particle ay nagpapakita ng mas mataas na pagtutol sa mga panlabas na impluwensya kaysa sa kanilang mas maliliit na katapat.Ang mga in vitro cytotoxicity at antibacterial na pagsubok ay isinagawa sa pamamagitan ng paggamot sa mga cell na may mga nanoparticle aggregates sa iba't ibang yugto ng pagsasama-sama.Konklusyon: Ang aming mga resulta ay nagpapakita ng isang malalim na ugnayan sa pagitan ng koloidal na katatagan at ang toxicity ng AgNPs, dahil ang matinding pagsasama-sama ay humahantong sa kumpletong pagkawala ng biological na aktibidad.Ang mas mataas na antas ng anti-aggregation na sinusunod para sa mas malalaking particle ay may malaking epekto sa in vitro toxicity, dahil ang mga naturang sample ay nagpapanatili ng mas maraming antimicrobial at mammalian cell activity.Ang mga natuklasan na ito ay humantong sa konklusyon na, sa kabila ng pangkalahatang opinyon sa nauugnay na panitikan, ang pag-target sa pinakamaliit na posibleng nanoparticle ay maaaring hindi ang pinakamahusay na kurso ng pagkilos.Mga keyword: seed-mediated growth, colloidal stability, size-dependent aggregation behavior, aggregation damage toxicity
Habang ang demand at output ng mga nanomaterial ay patuloy na tumataas, higit at higit na pansin ang binabayaran sa kanilang biosafety o biological na aktibidad.Ang mga silver nanoparticle (AgNPs) ay isa sa mga pinaka-karaniwang synthesize, sinaliksik at ginagamit na mga kinatawan ng klase ng mga materyales na ito dahil sa kanilang mahusay na catalytic, optical at biological na katangian.1 Sa pangkalahatan ay pinaniniwalaan na ang mga natatanging katangian ng mga nanomaterial (kabilang ang mga AgNP) ay pangunahing nauugnay sa kanilang malaking tiyak na lugar sa ibabaw.Samakatuwid, ang hindi maiiwasang problema ay ang anumang proseso na nakakaapekto sa pangunahing tampok na ito, tulad ng laki ng butil, ibabaw na patong O pagsasama-sama, kung ito ay malubhang makapinsala sa mga katangian ng nanoparticle na kritikal sa mga partikular na aplikasyon.
Ang mga epekto ng laki ng butil at mga stabilizer ay mga paksa na medyo mahusay na naitala sa panitikan.Halimbawa, ang pangkalahatang tinatanggap na pananaw ay ang mas maliliit na nanoparticle ay mas nakakalason kaysa sa mas malalaking nanoparticle.2 Alinsunod sa pangkalahatang panitikan, ipinakita ng aming mga nakaraang pag-aaral ang aktibidad na umaasa sa laki ng nanosilver sa mga selula ng mammalian at microorganism.3– 5 Ang surface coating ay isa pang katangian na may malawak na impluwensya sa mga katangian ng mga nanomaterial.Sa pamamagitan lamang ng pagdaragdag o pagbabago ng mga stabilizer sa ibabaw nito, ang parehong nanomaterial ay maaaring magkaroon ng ganap na magkakaibang pisikal, kemikal, at biological na mga katangian.Ang paggamit ng mga ahente ng capping ay kadalasang ginagawa bilang bahagi ng nanoparticle synthesis.Halimbawa, ang citrate-terminated silver nanoparticle ay isa sa mga pinaka-kaugnay na AgNP sa pananaliksik, na na-synthesize sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga silver salt sa isang napiling stabilizer solution bilang medium ng reaksyon.Madaling samantalahin ng citrate ang mababang gastos, kakayahang magamit, biocompatibility, at malakas na pagkakaugnay nito para sa pilak, na maaaring maipakita sa iba't ibang iminungkahing pakikipag-ugnayan, mula sa nababaligtad na adsorption sa ibabaw hanggang sa mga pakikipag-ugnayan ng ionic.Ang mga maliliit na molekula at polyatomic ions na malapit sa 7,8, tulad ng citrates, polymers, polyelectrolytes, at biological agent ay karaniwang ginagamit din upang patatagin ang nano-silver at magsagawa ng mga natatanging functionalization dito.9-12
Bagaman ang posibilidad na baguhin ang aktibidad ng nanoparticle sa pamamagitan ng intensyonal na capping sa ibabaw ay isang napaka-kagiliw-giliw na lugar, ang pangunahing papel ng patong sa ibabaw na ito ay bale-wala, na nagbibigay ng katatagan ng koloidal para sa sistema ng nanoparticle.Ang malaking tiyak na lugar sa ibabaw ng mga nanomaterial ay gagawa ng malaking enerhiya sa ibabaw, na humahadlang sa thermodynamic na kakayahan ng system na maabot ang pinakamababang enerhiya nito.13 Kung walang wastong pagpapapanatag, maaari itong humantong sa pagsasama-sama ng mga nanomaterial.Ang pagsasama-sama ay ang pagbuo ng mga pinagsama-samang mga particle ng iba't ibang mga hugis at sukat na nangyayari kapag ang mga dispersed na particle ay nagtagpo at ang kasalukuyang thermodynamic na interaksyon ay nagpapahintulot sa mga particle na magkadikit sa isa't isa.Samakatuwid, ang mga stabilizer ay ginagamit upang maiwasan ang pagsasama-sama sa pamamagitan ng pagpapakilala ng isang sapat na malaking salungat na puwersa sa pagitan ng mga particle upang kontrahin ang kanilang thermodynamic na atraksyon.14
Bagaman ang paksa ng laki ng butil at saklaw ng ibabaw ay lubusang ginalugad sa konteksto ng regulasyon nito ng mga biological na aktibidad na na-trigger ng mga nanoparticle, ang pagsasama-sama ng butil ay isang malaking napapabayaan na lugar.Halos walang masusing pag-aaral upang malutas ang koloidal na katatagan ng nanoparticle sa ilalim ng mga biologically na nauugnay na kondisyon.10,15-17 Bilang karagdagan, ang kontribusyon na ito ay partikular na bihira, kung saan ang toxicity na nauugnay sa aggregation ay pinag-aralan din, kahit na ito ay maaaring magdulot ng masamang reaksyon, tulad ng vascular thrombosis, o pagkawala ng mga gustong katangian, tulad ng toxicity nito, bilang ipinapakita sa Figure 1.18, 19 na ipinapakita.Sa katunayan, ang isa sa ilang kilalang mekanismo ng paglaban ng silver nanoparticle ay nauugnay sa pagsasama-sama, dahil ang ilang mga strain ng E. coli at Pseudomonas aeruginosa ay iniulat na bawasan ang kanilang nano-silver sensitivity sa pamamagitan ng pagpapahayag ng protina na flagellin, flagellin.Ito ay may mataas na affinity para sa pilak, sa gayon ay nag-uudyok sa pagsasama-sama.20
Mayroong ilang iba't ibang mga mekanismo na nauugnay sa toxicity ng silver nanoparticle, at ang pagsasama-sama ay nakakaapekto sa lahat ng mga mekanismong ito.Ang pinaka-tinalakay na paraan ng AgNP biological na aktibidad, kung minsan ay tinutukoy bilang ang mekanismong "Trojan Horse", tinuturing ang mga AgNP bilang mga carrier ng Ag+.1,21 Ang mekanismo ng Trojan horse ay maaaring matiyak ang isang malaking pagtaas sa lokal na konsentrasyon ng Ag+, na humahantong sa pagbuo ng ROS at depolarization ng lamad.22-24 Ang pagsasama-sama ay maaaring makaapekto sa paglabas ng Ag+, sa gayon ay nakakaapekto sa toxicity, dahil binabawasan nito ang epektibong aktibong ibabaw kung saan ang mga silver ions ay maaaring ma-oxidize at matunaw.Gayunpaman, ang mga AgNP ay hindi lamang magpapakita ng toxicity sa pamamagitan ng paglabas ng ion.Maraming laki at mga pakikipag-ugnayang nauugnay sa morpolohiya ang dapat isaalang-alang.Kabilang sa mga ito, ang laki at hugis ng ibabaw ng nanoparticle ay ang pagtukoy ng mga katangian.4,25 Ang koleksyon ng mga mekanismong ito ay maaaring ikategorya bilang "induced toxicity mechanisms."May potensyal na maraming mitochondrial at surface membrane reactions na maaaring makapinsala sa mga organelles at maging sanhi ng pagkamatay ng cell.25-27 Dahil ang pagbuo ng mga aggregate ay natural na nakakaapekto sa laki at hugis ng mga bagay na naglalaman ng pilak na kinikilala ng mga buhay na sistema, ang mga pakikipag-ugnayang ito ay maaari ding maapektuhan.
Sa aming nakaraang papel sa pagsasama-sama ng mga silver nanoparticle, ipinakita namin ang isang epektibong pamamaraan ng screening na binubuo ng mga kemikal at in vitro biological na mga eksperimento upang pag-aralan ang problemang ito.19 Ang Dynamic Light Scattering (DLS) ay ang ginustong pamamaraan para sa mga ganitong uri ng inspeksyon dahil ang materyal ay maaaring magkalat ng mga photon sa isang wavelength na maihahambing sa laki ng mga particle nito.Dahil ang bilis ng paggalaw ng Brownian ng mga particle sa medium na likido ay nauugnay sa laki, ang pagbabago sa intensity ng nakakalat na liwanag ay maaaring gamitin upang matukoy ang average na hydrodynamic diameter (Z-mean) ng sample ng likido.28 Bilang karagdagan, sa pamamagitan ng paglalagay ng boltahe sa sample, ang potensyal na zeta (ζ potensyal) ng nanoparticle ay maaaring masukat nang katulad sa Z average na halaga.13,28 Kung ang ganap na halaga ng potensyal ng zeta ay sapat na mataas (ayon sa pangkalahatang mga alituntunin> ± 30 mV), ito ay bubuo ng malakas na electrostatic repulsion sa pagitan ng mga particle upang kontrahin ang pagsasama-sama.Ang katangiang pang-ibabaw na plasmon resonance (SPR) ay isang natatanging optical phenomenon, pangunahin na maiugnay sa mahalagang metal nanoparticle (pangunahin ang Au at Ag).29​​ Batay sa mga electronic oscillations (surface plasmons) ng mga materyales na ito sa nanoscale, alam na ang spherical AgNPs ay may katangian na UV-Vis absorption peak malapit sa 400 nm.30 Ang intensity at wavelength shift ng mga particle ay ginagamit upang madagdagan ang mga resulta ng DLS, dahil ang pamamaraang ito ay maaaring gamitin upang makita ang nanoparticle aggregation at surface adsorption ng biomolecules.
Batay sa impormasyong nakuha, ang cell viability (MTT) at antibacterial assays ay isinasagawa sa paraang kung saan ang AgNP toxicity ay inilalarawan bilang isang function ng aggregation level, sa halip na (ang pinakakaraniwang ginagamit na factor) nanoparticle concentration.Ang natatanging pamamaraan na ito ay nagbibigay-daan sa amin upang ipakita ang malalim na kahalagahan ng antas ng pagsasama-sama sa biological na aktibidad, dahil, halimbawa, ang citrate-terminated AgNPs ay ganap na nawawala ang kanilang biological na aktibidad sa loob ng ilang oras dahil sa pagsasama-sama.19
Sa kasalukuyang gawain, nilalayon naming lubos na palawakin ang aming mga nakaraang kontribusyon sa katatagan ng mga colloid na nauugnay sa bio at ang epekto nito sa biological na aktibidad sa pamamagitan ng pag-aaral ng epekto ng laki ng nanoparticle sa pagsasama-sama ng nanoparticle.Ito ay walang alinlangan na isa sa mga pag-aaral ng nanoparticle.Isang mas mataas na profile na pananaw at 31 Upang imbestigahan ang isyung ito, ginamit ang isang seed-mediated na paraan ng paglago upang makagawa ng citrate-terminated AgNPs sa tatlong magkakaibang saklaw ng laki (10, 20, at 50 nm).6,32 bilang isa sa mga pinakakaraniwang pamamaraan.Para sa mga nanomaterial na malawak at regular na ginagamit sa mga medikal na aplikasyon, ang mga AgNP na tinapos ng citrate na may iba't ibang laki ay pinili upang pag-aralan ang posibleng pag-asa sa laki ng mga katangiang biological na nauugnay sa pagsasama-sama ng nanosilver.Matapos ma-synthesize ang mga AgNP ng iba't ibang laki, nailalarawan namin ang mga ginawang sample sa pamamagitan ng transmission electron microscopy (TEM), at pagkatapos ay sinuri ang mga particle gamit ang nabanggit na pamamaraan ng screening.Bilang karagdagan, sa pagkakaroon ng mga in vitro cell culture na Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) at Fetal Bovine Serum (FBS), ang pag-uugali ng pagsasama-sama na nakasalalay sa laki at ang pag-uugali nito ay nasuri sa iba't ibang mga halaga ng pH, NaCl, glucose, at mga konsentrasyon ng glutamine.Ang mga katangian ng cytotoxicity ay tinutukoy sa ilalim ng komprehensibong mga kondisyon.Ang siyentipikong pinagkasunduan ay nagpapahiwatig na sa pangkalahatan, mas kanais-nais ang mas maliliit na particle;ang aming pagsisiyasat ay nagbibigay ng kemikal at biyolohikal na plataporma upang matukoy kung ito ang kaso.
Tatlong pilak na nanoparticle na may iba't ibang mga saklaw ng laki ay inihanda ng seed-mediated na paraan ng paglago na iminungkahi ni Wan et al., na may kaunting pagsasaayos.6 Ang pamamaraang ito ay batay sa pagbabawas ng kemikal, gamit ang silver nitrate (AgNO3) bilang silver source, sodium borohydride (NaBH4) bilang reducing agent, at sodium citrate bilang stabilizer.Una, maghanda ng 75 mL ng 9 mM citrate aqueous solution mula sa sodium citrate dihydrate (Na3C6H5O7 x 2H2O) at init hanggang 70°C.Pagkatapos, 2 mL ng 1% w/v AgNO3 solution ang idinagdag sa reaction medium, at pagkatapos ay ang sariwang inihanda na sodium borohydride solution (2 mL 0.1% w/v) ay ibinuhos sa pinaghalong dropwise.Ang nagresultang dilaw-kayumanggi na suspensyon ay pinananatili sa 70°C na may masiglang pagpapakilos sa loob ng 1 oras, at pagkatapos ay pinalamig sa temperatura ng silid.Ang resultang sample (tinukoy bilang AgNP-I mula ngayon) ay ginagamit bilang batayan para sa seed-mediated growth sa susunod na synthesis step.
Para mag-synthesize ng medium-sized na particle suspension (na tinukoy bilang AgNP-II), init 90 mL 7.6 mM citrate solution sa 80°C, ihalo ito sa 10 mL AgNP-I, at pagkatapos ay paghaluin ang 2 mL 1% w/v Ang AgNO3 solution ay pinananatili sa ilalim ng masiglang mekanikal na pagpapakilos sa loob ng 1 oras, at pagkatapos ay ang sample ay pinalamig sa temperatura ng silid.
Para sa pinakamalaking particle (AgNP-III), ulitin ang parehong proseso ng paglago, ngunit sa kasong ito, gumamit ng 10 mL ng AgNP-II bilang suspensyon ng binhi.Matapos maabot ng mga sample ang temperatura ng silid, itinakda nila ang kanilang nominal na konsentrasyon ng Ag batay sa kabuuang nilalaman ng AgNO3 sa 150 ppm sa pamamagitan ng pagdaragdag o pag-evaporate ng karagdagang solvent sa 40°C, at sa wakas ay iniimbak ang mga ito sa 4°C hanggang sa karagdagang paggamit.
Gamitin ang FEI Tecnai G2 20 X-Twin Transmission Electron Microscope (TEM) (FEI Corporate Headquarters, Hillsboro, Oregon, USA) na may 200 kV acceleration voltage upang suriin ang mga morphological na katangian ng nanoparticle at makuha ang kanilang electron diffraction (ED) pattern.Hindi bababa sa 15 kinatawan na larawan (~750 particle) ang nasuri gamit ang ImageJ software package, at ang mga resultang histograms (at lahat ng mga graph sa buong pag-aaral) ay ginawa sa OriginPro 2018 (OriginLab, Northampton, MA, USA) 33, 34.
Ang average na hydrodynamic diameter (Z-average), zeta potential (ζ-potential) at katangian ng surface plasmon resonance (SPR) ng mga sample ay sinusukat upang ilarawan ang kanilang mga paunang colloidal properties.Ang average na hydrodynamic diameter at zeta potensyal ng sample ay sinusukat ng Malvern Zetasizer Nano ZS instrumento (Malvern Instruments, Malvern, UK) gamit ang disposable folded capillary cells sa 37±0.1°C.Ang Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis spectrophotometer (Halma PLC, Largo, FL, USA) ay ginamit upang makakuha ng mga katangiang katangian ng SPR mula sa UV-Vis absorption spectra ng mga sample sa hanay na 250-800 nm.
Sa buong eksperimento, tatlong magkakaibang uri ng pagsukat na nauugnay sa katatagan ng koloidal ang isinagawa nang sabay.Gamitin ang DLS para sukatin ang average na hydrodynamic diameter (Z average) at zeta potential (ζ potential) ng mga particle, dahil ang Z average ay nauugnay sa average na laki ng nanoparticle aggregates, at ang zeta potential ay nagpapahiwatig kung ang electrostatic repulsion sa system ay sapat na malakas upang mabawi ang pag-akit ng Van der Waals sa pagitan ng mga nanoparticle.Ang mga sukat ay ginawa sa triplicate, at ang karaniwang paglihis ng Z mean at zeta potensyal ay kinakalkula ng Zetasizer software.Ang katangian ng SPR spectra ng mga particle ay sinusuri ng UV-Vis spectroscopy, dahil ang mga pagbabago sa peak intensity at wavelength ay maaaring magpahiwatig ng pagsasama-sama at mga interaksyon sa ibabaw.29,35 Sa katunayan, ang resonance ng plasmon sa ibabaw sa mga mahalagang metal ay napakaimpluwensyang na humantong sa mga bagong pamamaraan ng pagsusuri ng mga biomolecules.29,36,37 Ang konsentrasyon ng mga AgNP sa pinaghalong pang-eksperimento ay humigit-kumulang 10 ppm, at ang layunin ay itakda ang intensity ng maximum na paunang pagsipsip ng SPR sa 1. Ang eksperimento ay isinagawa sa paraang nakadepende sa oras sa 0;1.5;3;6;12 at 24 na oras sa ilalim ng iba't ibang kondisyong may kaugnayan sa biyolohikal.Ang higit pang mga detalye na naglalarawan sa eksperimento ay makikita sa aming nakaraang gawain.19 Sa madaling salita, iba't ibang pH value (3; 5; 7.2 at 9), iba't ibang sodium chloride (10 mM; 50 mM; 150 mM), glucose (3.9 mM; 6.7 mM) at glutamine (4 mM) na konsentrasyon, at inihanda din ang Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) at Fetal Bovine Serum (FBS) (sa tubig at DMEM) bilang mga sistema ng modelo, at pinag-aralan ang mga epekto ng mga ito sa gawi ng pagsasama-sama ng mga synthesized na silver nanoparticle.pH Ang mga halaga ng, NaCl, glucose, at glutamine ay sinusuri batay sa mga pisyolohikal na konsentrasyon, habang ang mga halaga ng DMEM at FBS ay pareho sa mga antas na ginamit sa buong in vitro na eksperimento.38-42 Ang lahat ng mga pagsukat ay isinagawa sa pH 7.2 at 37°C na may pare-parehong background na konsentrasyon ng asin na 10 mM NaCl upang maalis ang anumang malayuang pakikipag-ugnayan ng particle (maliban sa ilang partikular na eksperimento na nauugnay sa pH at NaCl, kung saan ang mga katangiang ito ay ang mga variable sa ilalim ng pag-aaral).28 Ang listahan ng iba't ibang kundisyon ay ibinubuod sa Talahanayan 1. Ang eksperimentong minarkahan ng † ay ginagamit bilang sanggunian at tumutugma sa isang sample na naglalaman ng 10 mM NaCl at pH 7.2.
Ang human prostate cancer cell line (DU145) at immortalized human keratinocytes (HaCaT) ay nakuha mula sa ATCC (Manassas, VA, USA).Ang mga cell ay regular na nilinang sa Dulbecco's minimum essential medium Eagle (DMEM) na naglalaman ng 4.5 g/L glucose (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA), na dinagdagan ng 10% FBS, 2 mM L-glutamine, 0.01 % Streptomycin at 0.005% Penicillin (Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA).Ang mga cell ay nilinang sa isang 37°C incubator sa ilalim ng 5% CO2 at 95% na kahalumigmigan.
Upang galugarin ang mga pagbabago sa AgNP cytotoxicity na dulot ng pagsasama-sama ng butil sa paraang umaasa sa oras, isinagawa ang isang dalawang hakbang na MTT assay.Una, ang posibilidad ng dalawang uri ng cell ay sinusukat pagkatapos ng paggamot sa AgNP-I, AgNP-II at AgNP-III.Sa layuning ito, ang dalawang uri ng mga cell ay na-seeded sa 96-well plate na may density na 10,000 cells/well at ginagamot ng tatlong magkakaibang laki ng silver nanoparticle sa pagtaas ng mga konsentrasyon sa ikalawang araw.Matapos ang 24 na oras ng paggamot, ang mga cell ay hinugasan ng PBS at natupok ng 0.5 mg / mL MTT reagent (SERVA, Heidelberg, Germany) na natunaw sa medium ng kultura sa loob ng 1 oras sa 37 ° C.Ang mga kristal ng Formazan ay natunaw sa DMSO (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA), at ang pagsipsip ay sinusukat sa 570 nm gamit ang isang Synergy HTX plate reader (BioTek-Hungary, Budapest, Hungary).Ang halaga ng pagsipsip ng hindi ginagamot na control sample ay itinuturing na 100% survival rate.Magsagawa ng hindi bababa sa 3 eksperimento gamit ang apat na independiyenteng biological replicates.Ang IC50 ay kinakalkula mula sa isang curve ng pagtugon sa dosis batay sa mga resulta ng sigla.
Pagkatapos nito, sa pangalawang hakbang, sa pamamagitan ng pagpapapisa ng mga particle na may 150 mM NaCl para sa iba't ibang mga tagal ng oras (0, 1.5, 3, 6, 12, at 24 na oras) bago ang paggamot sa cell, ang iba't ibang mga estado ng pagsasama-sama ng mga silver nanoparticle ay ginawa.Kasunod nito, ang parehong MTT assay ay isinagawa tulad ng naunang inilarawan upang suriin ang mga pagbabago sa cell viability na apektado ng pagsasama-sama ng butil.Gamitin ang GraphPad Prism 7 upang suriin ang huling resulta, kalkulahin ang istatistikal na kahalagahan ng eksperimento sa pamamagitan ng hindi ipinares na t-test, at markahan ang antas nito bilang * (p ≤ 0.05), ** (p ≤ 0.01), *** (p ≤ 0.001 ) At **** (p ≤ 0.0001).
Tatlong magkakaibang laki ng mga silver nanoparticle (AgNP-I, AgNP-II at AgNP-III) ang ginamit para sa antibacterial susceptibility sa Cryptococcus neoformans IFM 5844 (IFM; Research Center para sa Pathogenic Fungi at Microbial Toxicology, Chiba University) at Bacillus Test megaterium SZMC 6031 (SZMC: Szeged Microbiology Collection) at E. coli SZMC 0582 sa RPMI 1640 medium (Sigma-Aldrich Co.).Upang masuri ang mga pagbabago sa aktibidad ng antibacterial na dulot ng pagsasama-sama ng mga particle, una, ang kanilang minimum na inhibitory concentration (MIC) ay tinutukoy ng microdilution sa isang 96-well microtiter plate.Sa 50 μL ng standardized cell suspension (5 × 104 cells/mL sa RPMI 1640 medium), magdagdag ng 50 μL ng silver nanoparticle suspension at serially dilute nang dalawang beses sa konsentrasyon (sa nabanggit na medium, ang range ay 0 at 75 ppm, Iyon ay, ang control sample ay naglalaman ng 50 μL ng cell suspension at 50 μL ng medium na walang nanoparticle).Pagkatapos nito, ang plato ay natupok sa 30 ° C sa loob ng 48 na oras, at ang optical density ng kultura ay sinusukat sa 620 nm gamit ang isang SPECTROstar Nano plate reader (BMG LabTech, Offenburg, Germany).Ang eksperimento ay isinagawa nang tatlong beses sa triplicate.
Maliban na ang 50 μL ng solong pinagsama-samang mga sample ng nanoparticle ay ginamit sa oras na ito, ang parehong pamamaraan tulad ng naunang inilarawan ay ginamit upang suriin ang epekto ng pagsasama-sama sa aktibidad na antibacterial sa mga nabanggit na mga strain.Ang iba't ibang estado ng pagsasama-sama ng mga silver nanoparticle ay ginawa sa pamamagitan ng pagpapapisa ng mga particle na may 150 mM NaCl para sa iba't ibang yugto ng oras (0, 1.5, 3, 6, 12, at 24 na oras) bago ang pagproseso ng cell.Ang isang suspensyon na dinagdagan ng 50 μL ng RPMI 1640 medium ay ginamit bilang isang kontrol sa paglago, habang upang makontrol ang toxicity, isang suspensyon na may mga hindi pinagsama-samang nanoparticle ay ginamit.Ang eksperimento ay isinagawa nang tatlong beses sa triplicate.Gamitin ang GraphPad Prism 7 upang suriin muli ang huling resulta, gamit ang parehong istatistikal na pagsusuri gaya ng pagsusuri sa MTT.
Ang antas ng pagsasama-sama ng pinakamaliit na mga particle (AgNP-I) ay nailalarawan, at ang mga resulta ay bahagyang nai-publish sa aming nakaraang trabaho, ngunit para sa isang mas mahusay na paghahambing, ang lahat ng mga particle ay lubusang na-screen.Ang pang-eksperimentong data ay kinokolekta at tinalakay sa mga sumusunod na seksyon.Tatlong laki ng AgNP.19
Ang mga pagsukat na isinagawa ng TEM, UV-Vis at DLS ay napatunayan ang matagumpay na synthesis ng lahat ng mga sample ng AgNP (Larawan 2A-D).Ayon sa unang hilera ng Figure 2, ang pinakamaliit na particle (AgNP-I) ay nagpapakita ng isang pare-parehong spherical morphology na may average na diameter na mga 10 nm.Ang seed-mediated growth method ay nagbibigay din ng AgNP-II at AgNP-III na may iba't ibang laki na may average na particle diameter na humigit-kumulang 20 nm at 50 nm, ayon sa pagkakabanggit.Ayon sa karaniwang paglihis ng pamamahagi ng butil, ang mga sukat ng tatlong sample ay hindi magkakapatong, na mahalaga para sa kanilang paghahambing na pagsusuri.Sa pamamagitan ng paghahambing ng average na aspect ratio at thinness ratio ng TEM-based na particle 2D projection, ipinapalagay na ang sphericity ng mga particle ay sinusuri ng shape filter plug-in ng ImageJ (Figure 2E).43 Ayon sa pagsusuri ng hugis ng mga particle, ang kanilang aspect ratio (malaking gilid/maikling bahagi ng pinakamaliit na bounding rectangle) ay hindi apektado ng paglaki ng butil, at ang kanilang thinness ratio (sinusukat na lugar ng kaukulang perpektong bilog/teoretikal na lugar. ) unti-unting bumababa.Nagreresulta ito sa parami nang parami ng mga polyhedral na particle, na perpektong bilog sa teorya, na tumutugma sa ratio ng thinness na 1.
Figure 2 Transmission electron microscope (TEM) image (A), electron diffraction (ED) pattern (B), size distribution histogram (C), katangian na ultraviolet-visible (UV-Vis) light absorption spectrum (D), at average fluid Citrate -terminated silver nanoparticle na may mechanical diameter (Z-average), zeta potential, aspect ratio at thickness ratio (E) ay may tatlong magkakaibang hanay ng laki: AgNP-I ay 10 nm (itaas na hilera), AgNP -II ay 20 nm (gitnang hilera ), AgNP-III (ibaba na hilera) ay 50 nm.
Bagaman ang cyclic na katangian ng paraan ng paglago ay nakakaapekto sa hugis ng butil sa ilang lawak, na nagreresulta sa mas maliit na sphericity ng mas malaking AgNPs, ang lahat ng tatlong mga sample ay nanatiling quasi-spherical.Bilang karagdagan, tulad ng ipinapakita sa pattern ng electron diffraction sa Figure 2B, nano Hindi apektado ang crystallinity ng mga particle.Ang kilalang singsing ng diffraction-na maaaring maiugnay sa (111), (220), (200), at (311) Miller indeks ng pilak-ay lubos na naaayon sa siyentipikong panitikan at sa aming mga naunang kontribusyon.9, 19,44 Ang fragmentation ng Debye-Scherrer ring ng AgNP-II at AgNP-III ay dahil sa ang katunayan na ang ED na imahe ay nakunan sa parehong magnification, kaya habang tumataas ang laki ng particle, ang bilang ng mga diffracted na particle bawat ang lawak ng yunit ay tumataas at bumababa.
Ang laki at hugis ng mga nanoparticle ay kilala na nakakaapekto sa biological na aktibidad.3,45 Ang aktibidad na catalytic at biological na umaasa sa hugis ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang iba't ibang mga hugis ay may posibilidad na dumami ang ilang mga kristal na mukha (na may iba't ibang mga indeks ng Miller), at ang mga kristal na mukha na ito ay may iba't ibang aktibidad.45, 46 Dahil ang mga inihandang particle ay nagbibigay ng magkatulad na mga resulta ng ED na naaayon sa halos magkatulad na mga katangian ng kristal, maaari itong ipalagay na sa aming kasunod na katatagan ng koloidal at mga eksperimento sa biological na aktibidad, ang anumang naobserbahang mga pagkakaiba ay dapat maiugnay sa laki ng Nanoparticle, hindi mga katangian na nauugnay sa hugis.
Ang mga resulta ng UV-Vis na buod sa Figure 2D ay higit na binibigyang-diin ang napakalaki na spherical na kalikasan ng synthesized AgNP, dahil ang mga taluktok ng SPR ng lahat ng tatlong mga sample ay nasa paligid ng 400 nm, na isang katangian na halaga ng spherical silver nanoparticle.29,30 Kinumpirma din ng nakunan na spectra ang matagumpay na seed-mediated growth ng nanosilver.Habang lumalaki ang laki ng particle, ang wavelength na tumutugma sa maximum na pagsipsip ng liwanag ng AgNP-II-mas kitang-kita-Ayon sa panitikan, Nakaranas ng redshift ang AgNP-III.6,29
Tungkol sa paunang katatagan ng koloidal ng sistema ng AgNP, ginamit ang DLS upang sukatin ang average na diameter ng hydrodynamic at potensyal ng zeta ng mga particle sa pH 7.2.Ang mga resulta na inilalarawan sa Figure 2E ay nagpapakita na ang AgNP-III ay may mas mataas na colloidal stability kaysa sa AgNP-I o AgNP-II, dahil ang mga karaniwang alituntunin ay nagpapahiwatig na ang isang potensyal na zeta ng 30 mV absolute ay kinakailangan para sa pangmatagalang colloidal stability Ang paghahanap na ito ay higit na sinusuportahan kapag ang average na halaga ng Z (nakuha bilang average na hydrodynamic diameter ng libre at pinagsama-samang mga particle) ay inihambing sa pangunahing laki ng particle na nakuha ng TEM, dahil mas malapit ang dalawang halaga, mas banayad ang degree na Magtipon sa sample.Sa katunayan, ang average na Z ng AgNP-I at AgNP-II ay makatwirang mas mataas kaysa sa kanilang pangunahing sukat ng particle na sinusuri ng TEM, kaya kumpara sa AgNP-III, ang mga sample na ito ay hinuhulaan na mas malamang na magsama-sama, kung saan ang mataas na negatibong potensyal na zeta ay sinamahan ng isang malapit na laki Ang Z average na halaga.
Ang paliwanag para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring dalawang beses.Sa isang banda, ang konsentrasyon ng citrate ay pinananatili sa isang katulad na antas sa lahat ng mga hakbang sa synthesis, na nagbibigay ng isang medyo mataas na halaga ng mga sisingilin na mga pangkat sa ibabaw upang maiwasan ang partikular na ibabaw na lugar ng lumalaking mga particle mula sa pagbaba.Gayunpaman, ayon kay Levak et al., ang mga maliliit na molekula tulad ng citrate ay madaling mapapalitan ng mga biomolecule sa ibabaw ng nanoparticle.Sa kasong ito, ang koloidal na katatagan ay matutukoy ng corona ng mga biomolecules na ginawa.31 Dahil ang pag-uugali na ito ay naobserbahan din sa aming mga sukat ng pinagsama-samang (tinalakay nang mas detalyado sa ibang pagkakataon), ang citrate capping lamang ay hindi maipaliwanag ang hindi pangkaraniwang bagay na ito.
Sa kabilang banda, ang laki ng butil ay inversely proportional sa tendency ng pagsasama-sama sa antas ng nanometer.Pangunahing sinusuportahan ito ng tradisyonal na pamamaraang Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO), kung saan ang pagkahumaling ng butil ay inilalarawan bilang kabuuan ng mga kaakit-akit at nakakasuklam na pwersa sa pagitan ng mga particle.Ayon kay He et al., ang pinakamataas na halaga ng kurba ng enerhiya ng DLVO ay bumababa sa laki ng mga nanoparticle sa hematite nanoparticle, na ginagawang mas madaling maabot ang pinakamababang pangunahing enerhiya, at sa gayon ay nagpo-promote ng hindi maibabalik na pagsasama-sama (condensation).47 Gayunpaman, ito ay ispekulasyon na may iba pang mga aspeto na lampas sa mga limitasyon ng teorya ng DLVO.Bagama't magkatulad ang gravity ng van der Waals at electrostatic double-layer repulsion sa pagtaas ng laki ng particle, isang pagsusuri ni Hotze et al.nagmumungkahi na ito ay may mas malakas na epekto sa pagsasama-sama kaysa sa pinapayagan ng DLVO.14 Naniniwala sila na ang curvature sa ibabaw ng mga nanoparticle ay hindi na matantya bilang isang patag na ibabaw, na ginagawang hindi naaangkop ang pagtatantya sa matematika.Bilang karagdagan, habang bumababa ang laki ng butil, ang porsyento ng mga atom na naroroon sa ibabaw ay nagiging mas mataas, na humahantong sa elektronikong istraktura at pag-uugali ng pagsingil sa ibabaw.At nagbabago ang reaktibiti sa ibabaw, na maaaring humantong sa pagbaba ng singil sa electric double layer at magsulong ng pagsasama-sama.
Kapag inihambing ang mga resulta ng DLS ng AgNP-I, AgNP-II, at AgNP-III sa Figure 3, napansin namin na ang lahat ng tatlong mga sample ay nagpakita ng magkatulad na pH na nag-uudyok sa pagsasama-sama.Ang isang mabigat na acidic na kapaligiran (pH 3) ay naglilipat sa zeta potential ng sample sa 0 mV, na nagiging sanhi ng mga particle upang bumuo ng micron-sized aggregates, habang ang alkaline pH ay inililipat ang zeta potential nito sa mas malaking negatibong halaga, kung saan ang mga particle ay bumubuo ng mas maliliit na aggregate (pH 5). ).At 7.2) ), o mananatiling ganap na hindi pinagsama-sama (pH 9).Ang ilang mahahalagang pagkakaiba sa pagitan ng iba't ibang mga sample ay naobserbahan din.Sa buong eksperimento, napatunayang ang AgNP-I ang pinakasensitibo sa pH-induced zeta potential na mga pagbabago, dahil ang zeta potential ng mga particle na ito ay nabawasan sa pH 7.2 kumpara sa pH 9, habang ang AgNP-II at AgNP-III ay nagpakita lamang ng A Ang malaking pagbabago sa ζ ay nasa paligid ng pH 3. Bilang karagdagan, ang AgNP-II ay nagpakita ng mas mabagal na mga pagbabago at katamtamang potensyal ng zeta, habang ang AgNP-III ay nagpakita ng pinaka banayad na pag-uugali ng tatlo, dahil ang sistema ay nagpakita ng pinakamataas na ganap na halaga ng zeta at mabagal na paggalaw ng trend, na nagpapahiwatig AgNP-III Pinaka lumalaban sa pH-induced aggregation.Ang mga resultang ito ay pare-pareho sa average na mga resulta ng pagsukat ng hydrodynamic diameter.Isinasaalang-alang ang laki ng butil ng kanilang mga panimulang aklat, ang AgNP-I ay nagpakita ng patuloy na unti-unting pagsasama-sama sa lahat ng mga halaga ng pH, malamang dahil sa 10 mM NaCl background, habang ang AgNP-II at AgNP-III ay nagpakita lamang ng makabuluhan sa pH 3 Ng pagtitipon.Ang pinaka-kagiliw-giliw na pagkakaiba ay na sa kabila ng malaking sukat ng nanoparticle nito, ang AgNP-III ay bumubuo ng pinakamaliit na pinagsama-samang sa pH 3 sa loob ng 24 na oras, na itinatampok ang mga katangian ng anti-aggregation nito.Sa pamamagitan ng paghahati sa average na Z ng AgNPs sa pH 3 pagkatapos ng 24 na oras sa halaga ng inihandang sample, mapapansin na ang mga kamag-anak na pinagsama-samang laki ng AgNP-I at AgNP-II ay tumaas ng 50 beses, 42 beses, at 22 beses , ayon sa pagkakabanggit.III.
Figure 3 Ang dynamic na light scattering na mga resulta ng citrate-terminated silver nanoparticles sample na may pagtaas ng laki (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II at 50 nm: AgNP-III) ay ipinahayag bilang average na hydrodynamic diameter (Z average ) (kanan) Sa ilalim ng iba't ibang kondisyon ng pH, nagbabago ang potensyal ng zeta (kaliwa) sa loob ng 24 na oras.
Ang naobserbahang pH-dependent aggregation ay naapektuhan din ang katangian ng surface plasmon resonance (SPR) ng mga sample ng AgNP, bilang ebidensya ng kanilang UV-Vis spectra.Ayon sa Karagdagang Larawan S1, ang pagsasama-sama ng lahat ng tatlong silver nanoparticle suspension ay sinusundan ng pagbawas sa intensity ng kanilang mga SPR peak at isang katamtamang red shift.Ang lawak ng mga pagbabagong ito bilang isang function ng pH ay pare-pareho sa antas ng pagsasama-sama na hinulaang ng mga resulta ng DLS, gayunpaman, ang ilang mga kagiliw-giliw na uso ay naobserbahan.Taliwas sa intuwisyon, lumalabas na ang medium-sized na AgNP-II ang pinakasensitibo sa mga pagbabago sa SPR, habang ang iba pang dalawang sample ay hindi gaanong sensitibo.Sa pananaliksik ng SPR, ang 50 nm ay ang teoretikal na limitasyon sa laki ng particle, na ginagamit upang makilala ang mga particle batay sa kanilang mga dielectric na katangian.Ang mga particle na mas maliit sa 50 nm (AgNP-I at AgNP-II) ay maaaring ilarawan bilang simpleng dielectric dipoles, habang ang mga particle na umabot o lumampas sa limitasyon na ito (AgNP-III) ay may mas kumplikadong mga katangian ng dielectric, at ang kanilang resonance Ang banda ay nahahati sa mga multimodal na pagbabago .Sa kaso ng dalawang mas maliit na sample ng particle, ang mga AgNP ay maaaring ituring bilang simpleng dipoles, at ang plasma ay madaling mag-overlap.Habang lumalaki ang laki ng butil, ang pagkabit na ito ay mahalagang gumagawa ng mas malaking plasma, na maaaring ipaliwanag ang mas mataas na sensitivity na naobserbahan.29 Gayunpaman, para sa pinakamalaking mga particle, ang simpleng pagtatantya ng dipole ay hindi wasto kapag ang iba pang mga estado ng pagkabit ay maaaring mangyari din, na maaaring ipaliwanag ang nabawasan na pagkahilig ng AgNP-III upang ipahiwatig ang mga pagbabago sa parang multo.29
Sa ilalim ng aming mga pang-eksperimentong kondisyon, napatunayan na ang halaga ng pH ay may malalim na epekto sa koloidal na katatagan ng citrate-coated silver nanoparticle ng iba't ibang laki.Sa mga sistemang ito, ang katatagan ay ibinibigay ng mga negatibong sisingilin -COO- na grupo sa ibabaw ng mga AgNP.Ang carboxylate functional group ng citrate ion ay protonated sa isang malaking bilang ng mga H+ ions, kaya ang nabuong carboxyl group ay hindi na makakapagbigay ng electrostatic repulsion sa pagitan ng mga particle, tulad ng ipinapakita sa tuktok na hilera ng Figure 4. Ayon sa prinsipyo ng Le Chatelier, AgNP ang mga sample ay mabilis na nagsasama-sama sa pH 3, ngunit unti-unting nagiging mas at mas matatag habang tumataas ang pH.
Figure 4 Schematic na mekanismo ng interaksyon sa ibabaw na tinukoy sa pamamagitan ng pagsasama-sama sa ilalim ng iba't ibang pH (top row), NaCl concentration (middle row), at biomolecules (bottom row).
Ayon sa Figure 5, ang koloidal na katatagan sa mga suspensyon ng AgNP ng iba't ibang laki ay napagmasdan din sa ilalim ng pagtaas ng mga konsentrasyon ng asin.Batay sa potensyal ng zeta, ang tumaas na laki ng nanoparticle sa mga citrate-terminated na AgNP system na ito ay muling nagbibigay ng pinahusay na paglaban sa mga panlabas na impluwensya mula sa NaCl.Sa AgNP-I, sapat na ang 10 mM NaCl upang mapukaw ang banayad na pagsasama-sama, at ang konsentrasyon ng asin na 50 mM ay nagbibigay ng halos magkatulad na mga resulta.Sa AgNP-II at AgNP-III, ang 10 mM NaCl ay hindi gaanong nakakaapekto sa potensyal ng zeta dahil ang kanilang mga halaga ay nananatili sa (AgNP-II) o mas mababa (AgNP-III) -30 mV.Ang pagtaas ng konsentrasyon ng NaCl sa 50 mM at sa wakas ay sa 150 mM NaCl ay sapat na upang makabuluhang bawasan ang ganap na halaga ng potensyal ng zeta sa lahat ng mga sample, bagaman ang mga malalaking particle ay nagpapanatili ng mas maraming negatibong singil.Ang mga resultang ito ay pare-pareho sa inaasahang average na hydrodynamic diameter ng AgNPs;ang Z average na mga linya ng trend na sinusukat sa 10, 50, at 150 mM NaCl ay nagpapakita ng iba, unti-unting tumataas na mga halaga.Sa wakas, ang mga pinagsama-samang laki ng micron ay nakita sa lahat ng tatlong 150 mM na mga eksperimento.
Figure 5 Ang dynamic na light scattering na mga resulta ng citrate-terminated silver nanoparticles sample na may pagtaas ng laki (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II at 50 nm: AgNP-III) ay ipinahayag bilang average na hydrodynamic diameter (Z average ) (kanan) at potensyal na zeta (kaliwa) ay nagbabago sa loob ng 24 na oras sa ilalim ng iba't ibang konsentrasyon ng NaCl.
Ang mga resulta ng UV-Vis sa Karagdagang Larawan S2 ay nagpapakita na ang SPR ng 50 at 150 mM NaCl sa lahat ng tatlong mga sample ay may madalian at makabuluhang pagbaba.Maaari itong ipaliwanag ng DLS, dahil ang pagsasama-sama na nakabatay sa NaCl ay nangyayari nang mas mabilis kaysa sa mga eksperimento na umaasa sa pH, na ipinaliwanag ng malaking pagkakaiba sa pagitan ng maagang (0, 1.5, at 3 oras) na mga sukat.Bilang karagdagan, ang pagtaas ng konsentrasyon ng asin ay tataas din ang relatibong permittivity ng eksperimentong daluyan, na magkakaroon ng malalim na epekto sa resonance ng plasmon sa ibabaw.29
Ang epekto ng NaCl ay summarized sa gitnang hilera ng Figure 4. Sa pangkalahatan, maaari itong concluded na ang pagtaas ng konsentrasyon ng sodium chloride ay may katulad na epekto bilang pagtaas ng acidity, dahil Na + ions ay may isang ugali upang coordinate sa paligid ng carboxylate grupo, pinipigilan ang negatibong zeta potensyal na mga AgNP.Bilang karagdagan, ang 150 mM NaCl ay gumawa ng mga pinagsama-samang laki ng micron sa lahat ng tatlong mga sample, na nagpapahiwatig na ang konsentrasyon ng physiological electrolyte ay nakakapinsala sa koloidal na katatagan ng citrate-terminated AgNPs.Sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa kritikal na condensing concentration (CCC) ng NaCl sa mga katulad na sistema ng AgNP, ang mga resultang ito ay maaaring matalinong mailagay sa nauugnay na panitikan.Huynh et al.kinakalkula na ang CCC ng NaCl para sa citrate-terminated silver nanoparticle na may average na diameter na 71 nm ay 47.6 mM, habang ang El Badawy et al.napansin na ang CCC ng 10 nm AgNP na may citrate coating ay 70 mM.10,16 Bilang karagdagan, ang makabuluhang mataas na CCC na humigit-kumulang 300 mM ay sinukat ng He et al., na naging sanhi ng kanilang paraan ng synthesis na naiiba mula sa naunang nabanggit na publikasyon.48 Bagaman ang kasalukuyang kontribusyon ay hindi naglalayong sa isang komprehensibong pagsusuri ng mga halagang ito, dahil ang aming mga pang-eksperimentong kondisyon ay tumataas sa pagiging kumplikado ng buong pag-aaral, ang biologically na nauugnay na konsentrasyon ng NaCl na 50 mM, lalo na ang 150 mM NaCl, ay tila medyo mataas.Sapilitan na coagulation, na nagpapaliwanag sa mga malalaking pagbabagong nakita.
Ang susunod na hakbang sa eksperimento ng polymerization ay ang paggamit ng simple ngunit may kaugnayang biologically na mga molekula upang gayahin ang mga pakikipag-ugnayan ng nanoparticle-biomolecule.Batay sa DLS (Mga Larawan 6 at 7) at mga resulta ng UV-Vis (Mga Karagdagang Larawan S3 at S4), maaaring igiit ang ilang pangkalahatang konklusyon.Sa ilalim ng aming mga kundisyong pang-eksperimento, ang mga pinag-aralan na molekula ng glucose at glutamine ay hindi maghihikayat sa pagsasama-sama sa anumang sistema ng AgNP, dahil ang Z-mean na trend ay malapit na nauugnay sa kaukulang halaga ng pagsukat ng sanggunian.Bagaman ang kanilang presensya ay hindi nakakaapekto sa pagsasama-sama, ipinapakita ng mga eksperimentong resulta na ang mga molekula na ito ay bahagyang na-adsorbed sa ibabaw ng mga AgNP.Ang pinakatanyag na resulta na sumusuporta sa pananaw na ito ay ang naobserbahang pagbabago sa pagsipsip ng liwanag.Bagaman ang AgNP-I ay hindi nagpapakita ng makabuluhang mga pagbabago sa haba ng daluyong o intensity, maaari itong maobserbahan nang mas malinaw sa pamamagitan ng pagsukat ng mas malalaking particle, na malamang dahil sa mas malaking optical sensitivity na nabanggit kanina.Anuman ang konsentrasyon, ang glucose ay maaaring magdulot ng mas malaking red shift pagkatapos ng 1.5 oras kumpara sa pagsukat ng kontrol, na humigit-kumulang 40 nm sa AgNP-II at humigit-kumulang 10 nm sa AgNP-III, na nagpapatunay sa paglitaw ng mga pakikipag-ugnayan sa ibabaw .Ang glutamine ay nagpakita ng katulad na kalakaran, ngunit ang pagbabago ay hindi gaanong halata.Bilang karagdagan, ito ay nagkakahalaga din ng pagbanggit na ang glutamine ay maaaring mabawasan ang ganap na potensyal na zeta ng daluyan at malalaking mga particle.Gayunpaman, dahil ang mga pagbabagong ito ng zeta ay tila hindi nakakaapekto sa antas ng pagsasama-sama, maaari itong isipin na kahit na ang maliliit na biomolecules tulad ng glutamine ay maaaring magbigay ng isang tiyak na antas ng spatial repulsion sa pagitan ng mga particle.
Figure 6 Ang dynamic na light scattering na mga resulta ng citrate-terminated silver nanoparticle sample na may pagtaas ng laki (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II at 50 nm: AgNP-III) ay ipinahayag bilang average na hydrodynamic diameter (Z average) (kanan) Sa ilalim ng mga panlabas na kondisyon ng iba't ibang konsentrasyon ng glucose, nagbabago ang potensyal ng zeta (kaliwa) sa loob ng 24 na oras.
Figure 7 Ang dynamic na light scattering na mga resulta ng citrate-terminated silver nanoparticles sample na may pagtaas ng laki (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II at 50 nm: AgNP-III) ay ipinahayag bilang average na hydrodynamic diameter (Z average ) (kanan) Sa pagkakaroon ng glutamine, nagbabago ang potensyal ng zeta (kaliwa) sa loob ng 24 na oras.
Sa madaling salita, ang maliliit na biomolecules tulad ng glucose at glutamine ay hindi nakakaapekto sa colloidal stability sa sinusukat na konsentrasyon: bagama't nakakaapekto ang mga ito sa potensyal ng zeta at mga resulta ng UV-Vis sa iba't ibang antas, ang average na mga resulta ng Z ay hindi pare-pareho.Ipinapahiwatig nito na ang ibabaw na adsorption ng mga molekula ay pumipigil sa electrostatic repulsion, ngunit sa parehong oras ay nagbibigay ng dimensional na katatagan.
Upang maiugnay ang mga nakaraang resulta sa mga nakaraang resulta at gayahin ang mga biological na kondisyon nang mas mahusay, pinili namin ang ilan sa mga pinaka-karaniwang ginagamit na bahagi ng kultura ng cell at ginamit ang mga ito bilang mga pang-eksperimentong kondisyon para sa pag-aaral ng katatagan ng mga colloid ng AgNP.Sa buong eksperimento sa vitro, isa sa pinakamahalagang pag-andar ng DMEM bilang isang daluyan ay upang maitaguyod ang mga kinakailangang osmotic na kondisyon, ngunit mula sa isang kemikal na punto ng view, ito ay isang kumplikadong solusyon sa asin na may kabuuang lakas ng ionic na katulad ng 150 mM NaCl .40 Tulad ng para sa FBS, ito ay isang kumplikadong pinaghalong biomolecules-pangunahin na mga protina-mula sa punto ng view ng surface adsorption, ito ay may ilang pagkakatulad sa mga eksperimentong resulta ng glucose at glutamine, sa kabila ng kemikal na komposisyon at pagkakaiba-iba Mas kumplikado ang sex.19 DLS at UV-Ang mga nakikitang resulta na ipinapakita sa Figure 8 at Karagdagang Larawan S5, ayon sa pagkakabanggit, ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pagsusuri sa kemikal na komposisyon ng mga materyales na ito at pag-uugnay sa mga ito sa mga sukat sa nakaraang seksyon.
Figure 8 Ang dynamic na light scattering na mga resulta ng citrate-terminated silver nanoparticles sample na may pagtaas ng laki (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II at 50 nm: AgNP-III) ay ipinahayag bilang average na hydrodynamic diameter (Z average ) (kanan) Sa pagkakaroon ng mga bahagi ng cell culture na DMEM at FBS, nagbabago ang potensyal ng zeta (kaliwa) sa loob ng 24 na oras.
Ang pagbabanto ng mga AgNP ng iba't ibang laki sa DMEM ay may katulad na epekto sa katatagan ng koloidal sa naobserbahan sa pagkakaroon ng mataas na konsentrasyon ng NaCl.Ang pagpapakalat ng AgNP sa 50 v/v% DMEM ay nagpakita na ang malakihang pagsasama-sama ay nakita sa pagtaas ng potensyal ng zeta at Z-average na halaga at ang matalim na pagbaba ng intensity ng SPR.Kapansin-pansin na ang maximum na pinagsama-samang laki na sapilitan ng DMEM pagkatapos ng 24 na oras ay inversely proportional sa laki ng mga primer nanoparticle.
Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng FBS at AgNP ay katulad ng naobserbahan sa pagkakaroon ng mas maliliit na molekula tulad ng glucose at glutamine, ngunit ang epekto ay mas malakas.Ang Z average ng mga particle ay nananatiling hindi naaapektuhan, habang ang pagtaas ng potensyal ng zeta ay nakita.Ang SPR peak ay nagpakita ng isang bahagyang pulang pagbabago, ngunit marahil mas kawili-wili, ang intensity ng SPR ay hindi bumaba nang malaki tulad ng sa pagsukat ng kontrol.Ang mga resulta na ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng likas na adsorption ng macromolecules sa ibabaw ng nanoparticles (ibaba na hilera sa Figure 4), na ngayon ay nauunawaan bilang pagbuo ng biomolecular corona sa katawan.49