JavaScript hiện không khả dụng trên trình duyệt của bạn.Khi javascript bị tắt, một số chức năng của trang web này sẽ không hoạt động.
Đăng ký thông tin chi tiết cụ thể của bạn và các loại thuốc cụ thể mà bạn quan tâm, sau đó chúng tôi sẽ đối chiếu thông tin bạn cung cấp với các bài viết trong cơ sở dữ liệu mở rộng của chúng tôi và gửi cho bạn bản sao PDF qua email một cách kịp thời.
Các hạt nano nhỏ hơn có luôn tốt hơn không?Hiểu tác động sinh học của sự kết tụ các hạt nano bạc phụ thuộc vào kích thước trong các điều kiện liên quan đến sinh học
Tác giả: 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 của Khoa Hóa học Môi trường, Hungary, Khoa Khoa học và Tin học Hungary , Đại học Szeged;2 Khoa Hóa sinh và Sinh học phân tử, Khoa Khoa học và Thông tin, Đại học Szeged, Hungary;3 Khoa Vi sinh, Khoa Khoa học và Thông tin, Đại học Szeged, Hungary;Nhóm nghiên cứu hóa học bề mặt và động học phản ứng 4MTA-SZTE, Szeged, Hungary* Các tác giả này đều đóng góp như nhau cho công trình này.Thông tin liên lạc: Zoltán Kónya Khoa Hóa học Ứng dụng và Môi trường, Khoa Khoa học và Tin học, Đại học Szeged, Rerrich Square 1, Szeged, H-6720, Hungary Điện thoại +36 62 544620 Email [Bảo vệ qua email] Mục đích: Hạt nano bạc (AgNP) là một trong những vật liệu nano được nghiên cứu phổ biến nhất, đặc biệt là do các ứng dụng y sinh của chúng.Tuy nhiên, do sự kết tụ của các hạt nano, khả năng gây độc tế bào và hoạt tính kháng khuẩn tuyệt vời của chúng thường bị ảnh hưởng trong môi trường sinh học.Trong nghiên cứu này, hành vi tập hợp và các hoạt động sinh học liên quan của ba mẫu hạt nano bạc kết thúc bằng citrate khác nhau có đường kính trung bình 10, 20 và 50 nm đã được nghiên cứu.Phương pháp: Sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua để tổng hợp và mô tả đặc tính của các hạt nano, đánh giá hành vi kết tụ của chúng ở các giá trị pH, nồng độ NaCl, glucose và glutamine khác nhau bằng phương pháp tán xạ ánh sáng động và quang phổ tử ngoại khả kiến.Ngoài ra, trong môi trường nuôi cấy tế bào, các thành phần như Dulbecco cải thiện hoạt động tập hợp trong Eagle Medium và Fetal Calf Serum.Kết quả: Kết quả cho thấy độ pH axit và hàm lượng chất điện giải sinh lý thường tạo ra sự kết tụ ở quy mô micron, điều này có thể được điều hòa bằng sự hình thành quầng phân tử sinh học.Điều đáng chú ý là các hạt lớn hơn có khả năng chống lại các tác động bên ngoài cao hơn so với các hạt nhỏ hơn.Các thử nghiệm về độc tính tế bào và kháng khuẩn in vitro được thực hiện bằng cách xử lý tế bào bằng các tập hợp hạt nano ở các giai đoạn tập hợp khác nhau.Kết luận: Kết quả của chúng tôi cho thấy mối tương quan sâu sắc giữa độ ổn định keo và độc tính của AgNP, vì sự kết tụ quá mức dẫn đến mất hoàn toàn hoạt động sinh học.Mức độ chống kết tụ cao hơn được quan sát thấy đối với các hạt lớn hơn có tác động đáng kể đến độc tính trong ống nghiệm, bởi vì các mẫu như vậy giữ được nhiều hoạt động kháng khuẩn và tế bào động vật có vú hơn.Những phát hiện này dẫn đến kết luận rằng, bất chấp quan điểm chung trong các tài liệu liên quan, việc nhắm mục tiêu vào các hạt nano nhỏ nhất có thể không phải là hành động tốt nhất.Từ khóa: tăng trưởng qua trung gian hạt giống, độ ổn định keo, hành vi tập hợp phụ thuộc kích thước, độc tính gây hại tập thể
Khi nhu cầu và sản lượng của vật liệu nano tiếp tục tăng, người ta ngày càng chú ý nhiều hơn đến an toàn sinh học hoặc hoạt động sinh học của chúng.Hạt nano bạc (AgNP) là một trong những đại diện được tổng hợp, nghiên cứu và sử dụng phổ biến nhất của loại vật liệu này vì tính chất xúc tác, quang học và sinh học tuyệt vời của chúng.1 Người ta thường tin rằng các đặc tính độc đáo của vật liệu nano (bao gồm cả AgNP) chủ yếu là do diện tích bề mặt riêng lớn của chúng.Do đó, vấn đề không thể tránh khỏi là bất kỳ quá trình nào ảnh hưởng đến tính năng chính này, chẳng hạn như kích thước hạt, lớp phủ bề mặt hoặc sự kết tụ, liệu nó có làm hỏng nghiêm trọng các tính chất quan trọng của hạt nano đối với các ứng dụng cụ thể hay không.
Ảnh hưởng của kích thước hạt và chất ổn định là những chủ đề đã được ghi chép tương đối đầy đủ trong tài liệu.Ví dụ, quan điểm được chấp nhận chung là các hạt nano nhỏ hơn độc hại hơn các hạt nano lớn hơn.2 Phù hợp với tài liệu nói chung, các nghiên cứu trước đây của chúng tôi đã chứng minh hoạt động phụ thuộc vào kích thước của nano bạc trên tế bào động vật có vú và vi sinh vật.3–5 Lớp phủ bề mặt là một thuộc tính khác có ảnh hưởng rộng rãi đến các tính chất của vật liệu nano.Chỉ bằng cách thêm hoặc sửa đổi các chất ổn định trên bề mặt của nó, cùng một vật liệu nano có thể có các đặc tính vật lý, hóa học và sinh học hoàn toàn khác nhau.Việc áp dụng các tác nhân che phủ thường được thực hiện như một phần của quá trình tổng hợp hạt nano.Ví dụ, hạt nano bạc kết thúc bằng citrate là một trong những AgNP phù hợp nhất trong nghiên cứu, được tổng hợp bằng cách khử muối bạc trong dung dịch ổn định được chọn làm môi trường phản ứng.6 Citrate có thể dễ dàng tận dụng lợi thế về chi phí thấp, tính sẵn có, khả năng tương thích sinh học và ái lực mạnh với bạc, điều này có thể được phản ánh trong các tương tác được đề xuất khác nhau, từ hấp phụ bề mặt thuận nghịch đến tương tác ion.Các phân tử nhỏ và các ion đa nguyên tử gần 7,8, chẳng hạn như citrate, polyme, polyelectrolyte và các tác nhân sinh học cũng thường được sử dụng để ổn định nano bạc và thực hiện các chức năng hóa độc đáo trên nó.12-9
Mặc dù khả năng thay đổi hoạt động của các hạt nano bằng cách phủ bề mặt có chủ ý là một lĩnh vực rất thú vị, nhưng vai trò chính của lớp phủ bề mặt này là không đáng kể, mang lại sự ổn định keo cho hệ thống hạt nano.Diện tích bề mặt riêng lớn của vật liệu nano sẽ tạo ra năng lượng bề mặt lớn, cản trở khả năng nhiệt động của hệ thống đạt đến năng lượng tối thiểu.13 Nếu không có sự ổn định thích hợp, điều này có thể dẫn đến sự kết tụ của vật liệu nano.Sự kết tụ là sự hình thành các tập hợp các hạt có hình dạng và kích thước khác nhau xảy ra khi các hạt phân tán gặp nhau và các tương tác nhiệt động hiện tại cho phép các hạt dính vào nhau.Do đó, chất ổn định được sử dụng để ngăn chặn sự kết tụ bằng cách tạo ra một lực đẩy đủ lớn giữa các hạt để chống lại lực hút nhiệt động của chúng.14
Mặc dù chủ đề về kích thước hạt và độ che phủ bề mặt đã được khám phá kỹ lưỡng trong bối cảnh điều chỉnh các hoạt động sinh học được kích hoạt bởi các hạt nano, nhưng sự kết tụ của hạt là một lĩnh vực phần lớn bị bỏ qua.Hầu như không có nghiên cứu kỹ lưỡng nào để giải quyết tính ổn định keo của hạt nano trong các điều kiện liên quan đến sinh học.10,15-17 Ngoài ra, sự đóng góp này đặc biệt hiếm khi độc tính liên quan đến sự kết tụ cũng đã được nghiên cứu, ngay cả khi nó có thể gây ra phản ứng bất lợi, chẳng hạn như huyết khối mạch máu, hoặc mất đi các đặc tính mong muốn, chẳng hạn như độc tính của nó, như thể hiện trong hình 1.18, 19 được hiển thị.Trên thực tế, một trong số ít cơ chế kháng hạt nano bạc được biết đến có liên quan đến sự kết tụ, bởi vì một số chủng E. coli và Pseudomonas aeruginosa được báo cáo là làm giảm độ nhạy của hạt nano bạc bằng cách biểu hiện protein flagellin, flagellin.Nó có ái lực cao với bạc, do đó tạo ra sự kết tụ.20
Có một số cơ chế khác nhau liên quan đến độc tính của hạt nano bạc và sự kết tụ ảnh hưởng đến tất cả các cơ chế này.Phương pháp được thảo luận nhiều nhất về hoạt động sinh học của AgNP, đôi khi được gọi là cơ chế “Con ngựa thành Troy”, coi AgNP là chất mang Ag+.1,21 Cơ chế ngựa Trojan có thể đảm bảo sự gia tăng lớn nồng độ Ag+ cục bộ, dẫn đến tạo ra ROS và khử cực màng.22-24 Sự kết tụ có thể ảnh hưởng đến sự giải phóng Ag+, do đó ảnh hưởng đến độc tính, vì nó làm giảm bề mặt hoạt động hiệu quả nơi các ion bạc có thể bị oxy hóa và hòa tan.Tuy nhiên, AgNP sẽ không chỉ thể hiện độc tính thông qua việc giải phóng ion.Nhiều tương tác liên quan đến kích thước và hình thái phải được xem xét.Trong số đó, kích thước và hình dạng của bề mặt hạt nano là những đặc điểm xác định.4,25 Việc tập hợp các cơ chế này có thể được phân loại là “cơ chế gây độc tính”.Có khả năng xảy ra nhiều phản ứng ty thể và màng bề mặt có thể làm tổn thương các bào quan và gây chết tế bào.25-27 Do sự hình thành các tập hợp ảnh hưởng một cách tự nhiên đến kích thước và hình dạng của các vật thể chứa bạc được hệ thống sống nhận biết nên những tương tác này cũng có thể bị ảnh hưởng.
Trong bài báo trước đây về việc tổng hợp các hạt nano bạc, chúng tôi đã trình diễn một quy trình sàng lọc hiệu quả bao gồm các thí nghiệm sinh học hóa học và in vitro để nghiên cứu vấn đề này.19 Tán xạ ánh sáng động (DLS) là kỹ thuật được ưa chuộng cho các loại kiểm tra này vì vật liệu có thể tán xạ các photon ở bước sóng tương đương với kích thước hạt của nó.Do tốc độ chuyển động Brown của các hạt trong môi trường lỏng có liên quan đến kích thước, nên sự thay đổi cường độ ánh sáng tán xạ có thể được sử dụng để xác định đường kính thủy động lực trung bình (trung bình Z) của mẫu chất lỏng.28 Ngoài ra, bằng cách đặt một điện áp vào mẫu, điện thế zeta (điện thế ζ) của hạt nano có thể được đo tương tự như giá trị trung bình Z.13,28 Nếu giá trị tuyệt đối của thế zeta đủ cao (theo hướng dẫn chung > ±30 mV) sẽ tạo ra lực đẩy tĩnh điện mạnh giữa các hạt để chống lại sự kết tụ.Cộng hưởng plasmon bề mặt đặc trưng (XUÂN) là một hiện tượng quang học độc đáo, chủ yếu là do các hạt nano kim loại quý (chủ yếu là Au và Ag).29​​ Dựa trên các dao động điện tử (plasmon bề mặt) của các vật liệu này ở cấp độ nano, người ta biết rằng AgNP hình cầu có đỉnh hấp thụ UV-Vis đặc trưng gần 400 nm.30 Sự thay đổi cường độ và bước sóng của các hạt được sử dụng để bổ sung cho kết quả DLS, vì phương pháp này có thể được sử dụng để phát hiện sự kết tụ hạt nano và sự hấp phụ bề mặt của các phân tử sinh học.
Dựa trên thông tin thu được, các xét nghiệm khả năng sống của tế bào (MTT) và kháng khuẩn được thực hiện theo cách trong đó độc tính AgNP được mô tả là hàm của mức độ tập hợp, chứ không phải là nồng độ hạt nano (yếu tố được sử dụng phổ biến nhất).Phương pháp độc đáo này cho phép chúng tôi chứng minh tầm quan trọng sâu sắc của mức độ tổng hợp trong hoạt động sinh học, bởi vì, ví dụ, AgNP bị chấm dứt bằng citrate sẽ mất hoàn toàn hoạt động sinh học trong vòng vài giờ do quá trình tổng hợp.19
Trong công việc hiện tại, chúng tôi mong muốn mở rộng đáng kể những đóng góp trước đây của chúng tôi về tính ổn định của chất keo liên quan đến sinh học và tác động của chúng đến hoạt động sinh học bằng cách nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hạt nano đến sự kết tụ hạt nano.Đây chắc chắn là một trong những nghiên cứu về hạt nano.Để nghiên cứu vấn đề này, phương pháp tăng trưởng qua trung gian hạt giống đã được sử dụng để tạo ra AgNP kết thúc bằng citrate ở ba phạm vi kích thước khác nhau (10, 20 và 50 nm).6,32 là một trong những phương pháp phổ biến nhất.Đối với các vật liệu nano được sử dụng rộng rãi và thường xuyên trong các ứng dụng y tế, các AgNP kết thúc bằng citrate có kích thước khác nhau được chọn để nghiên cứu sự phụ thuộc kích thước có thể có của các đặc tính sinh học liên quan đến tập hợp của bạc nano.Sau khi tổng hợp các AgNP có kích thước khác nhau, chúng tôi đã mô tả đặc điểm của các mẫu được tạo ra bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), sau đó kiểm tra các hạt bằng quy trình sàng lọc đã nói ở trên.Ngoài ra, với sự hiện diện của môi trường nuôi cấy tế bào in vitro Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) và Huyết thanh bào thai bò (FBS), hành vi tập hợp phụ thuộc vào kích thước và hành vi của nó được đánh giá ở các giá trị pH, nồng độ NaCl, glucose và glutamine khác nhau.Các đặc tính gây độc tế bào được xác định trong các điều kiện toàn diện.Sự đồng thuận khoa học chỉ ra rằng nhìn chung, các hạt nhỏ hơn được ưa chuộng hơn;cuộc điều tra của chúng tôi cung cấp một nền tảng hóa học và sinh học để xác định xem liệu đây có phải là trường hợp hay không.
Ba hạt nano bạc với phạm vi kích thước khác nhau đã được điều chế bằng phương pháp tăng trưởng qua trung gian hạt giống do Wan và cộng sự đề xuất, với những điều chỉnh nhỏ.6 Phương pháp này dựa trên quá trình khử hóa học, sử dụng bạc nitrat (AgNO3) làm nguồn bạc, natri borohydrua (NaBH4) làm chất khử và natri citrat làm chất ổn định.Đầu tiên, chuẩn bị 75 mL dung dịch nước xitrat 9 mM từ natri citrat dihydrat (Na3C6H5O7 x 2H2O) và đun nóng đến 70°C.Sau đó, 2 mL dung dịch AgNO3 1% w/v được thêm vào môi trường phản ứng, sau đó đổ từng giọt dung dịch natri borohydrua mới chuẩn bị (2 mL 0,1% w/v) vào hỗn hợp.Huyền phù màu nâu vàng thu được được giữ ở 70°C bằng cách khuấy mạnh trong 1 giờ, sau đó làm nguội đến nhiệt độ phòng.Mẫu thu được (từ nay gọi tắt là AgNP-I) được sử dụng làm cơ sở cho quá trình tăng trưởng qua trung gian hạt giống trong bước tổng hợp tiếp theo.
Để tổng hợp huyền phù hạt cỡ trung bình (ký hiệu là AgNP-II), đun nóng 90 mL dung dịch citrate 7,6 mM đến 80°C, trộn với 10 mL AgNP-I, sau đó trộn 2 mL dung dịch AgNO3 1% w/v được khuấy cơ học mạnh trong 1 giờ, sau đó mẫu được làm nguội đến nhiệt độ phòng.
Đối với hạt lớn nhất (AgNP-III), lặp lại quá trình tăng trưởng tương tự, nhưng trong trường hợp này, sử dụng 10 mL AgNP-II làm huyền phù hạt giống.Sau khi các mẫu đạt đến nhiệt độ phòng, họ đặt nồng độ Ag danh nghĩa dựa trên tổng hàm lượng AgNO3 thành 150 ppm bằng cách thêm hoặc làm bay hơi dung môi bổ sung ở 40°C, và cuối cùng bảo quản chúng ở 4°C cho đến khi sử dụng tiếp.
Sử dụng Kính hiển vi điện tử truyền qua FEI Tecnai G2 20 X-Twin (TEM) (Trụ sở chính của công ty FEI, Hillsboro, Oregon, Hoa Kỳ) với điện áp gia tốc 200 kV để kiểm tra các đặc điểm hình thái của hạt nano và ghi lại mẫu nhiễu xạ electron (ED) của chúng.Ít nhất 15 hình ảnh đại diện (~750 hạt) đã được đánh giá bằng gói phần mềm ImageJ và biểu đồ kết quả (và tất cả các biểu đồ trong toàn bộ nghiên cứu) đã được tạo trong OriginPro 2018 (OriginLab, Northampton, MA, USA) 33, 34.
Đường kính thủy động lực trung bình (trung bình Z), thế năng zeta (ζ-thế năng) và cộng hưởng plasmon bề mặt đặc trưng (XUÂN) của các mẫu được đo để minh họa các đặc tính keo ban đầu của chúng.Đường kính thủy động lực trung bình và thế zeta của mẫu được đo bằng thiết bị Malvern Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments, Malvern, UK) sử dụng tế bào mao quản gấp dùng một lần ở 37±0,1°C.Máy quang phổ UV-Vis Ocean Optics 355 DH-2000-BAL (Halma PLC, Largo, FL, USA) đã được sử dụng để thu được các đặc tính XUÂN đặc trưng từ phổ hấp thụ UV-Vis của các mẫu trong phạm vi 250-800nm.
Trong toàn bộ thí nghiệm, ba loại phép đo khác nhau liên quan đến độ ổn định keo được thực hiện cùng lúc.Sử dụng DLS để đo đường kính thủy động lực trung bình (trung bình Z) và thế năng zeta (thế năng ζ) của các hạt, vì trung bình Z có liên quan đến kích thước trung bình của các tập hợp hạt nano và thế năng zeta cho biết lực đẩy tĩnh điện trong hệ thống đủ mạnh để bù lại lực hút Van der Waals giữa các hạt nano.Các phép đo được thực hiện ba lần và độ lệch chuẩn của giá trị trung bình Z và điện thế zeta được tính toán bằng phần mềm Zetasizer.Phổ XUÂN đặc trưng của các hạt được đánh giá bằng quang phổ UV-Vis, vì những thay đổi về cường độ cực đại và bước sóng có thể cho thấy sự kết tụ và tương tác bề mặt.29,35 Trên thực tế, cộng hưởng plasmon bề mặt trong kim loại quý có ảnh hưởng lớn đến mức nó đã dẫn đến các phương pháp phân tích phân tử sinh học mới.29,36,37 Nồng độ AgNP trong hỗn hợp thí nghiệm là khoảng 10 ppm và mục đích là đặt cường độ hấp thụ SPR ban đầu tối đa thành 1. Thí nghiệm được thực hiện theo cách phụ thuộc thời gian ở 0;1,5;3;6;12 và 24 giờ trong các điều kiện sinh học khác nhau.Bạn có thể xem thêm chi tiết mô tả thí nghiệm trong công việc trước đây của chúng tôi.19 Tóm lại, các giá trị pH khác nhau (3; 5; 7,2 và 9), nồng độ natri clorua (10 mM; 50 mM; 150 mM), glucose (3,9 mM; 6,7 mM) và glutamine (4 mM) khác nhau, và cũng đã chuẩn bị Modified Eagle Medium (DMEM) và Fetal Bovine Serum (FBS) (trong nước và DMEM) của Dulbecco làm hệ thống mô hình và nghiên cứu tác động của chúng lên hoạt động kết tụ của các hạt nano bạc tổng hợp.pH Các giá trị của NaCl, glucose và glutamine được đánh giá dựa trên nồng độ sinh lý, trong khi lượng DMEM và FBS giống như mức được sử dụng trong toàn bộ thí nghiệm in vitro.38-42 Tất cả các phép đo được thực hiện ở độ pH 7,2 và 37°C với nồng độ muối nền không đổi là 10 mM NaCl để loại bỏ bất kỳ tương tác hạt ở khoảng cách xa nào (ngoại trừ một số thí nghiệm liên quan đến pH và NaCl, trong đó các thuộc tính này là các biến trong học).28 Danh sách các điều kiện khác nhau được tóm tắt trong Bảng 1. Thí nghiệm được đánh dấu † được sử dụng làm tài liệu tham khảo và tương ứng với mẫu chứa 10 mM NaCl và độ pH 7,2.
Dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt ở người (DU145) và tế bào keratinocytes bất tử ở người (HaCaT) được lấy từ ATCC (Manassas, VA, USA).Các tế bào được nuôi cấy thường xuyên trong môi trường thiết yếu tối thiểu Eagle (DMEM) của Dulbecco chứa 4,5 g/L glucose (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA), được bổ sung 10% FBS, 2 mM L-glutamine, 0,01% Streptomycin và 0,005% Penicillin (Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, Hoa Kỳ).Tế bào được nuôi cấy trong tủ ấm 37°C dưới 5% CO2 và độ ẩm 95%.
Để khám phá những thay đổi về độc tính tế bào của AgNP do sự kết tụ hạt gây ra theo cách phụ thuộc vào thời gian, xét nghiệm MTT hai bước đã được thực hiện.Đầu tiên, khả năng sống sót của hai loại tế bào được đo sau khi xử lý bằng AgNP-I, AgNP-II và AgNP-III.Cuối cùng, hai loại tế bào này được gieo vào các đĩa 96 giếng với mật độ 10.000 tế bào/giếng và được xử lý bằng ba kích cỡ hạt nano bạc khác nhau với nồng độ tăng dần vào ngày thứ hai.Sau 24 giờ xử lý, các tế bào được rửa bằng PBS và ủ với thuốc thử MTT 0,5 mg/mL (SERVA, Heidelberg, Đức) pha loãng trong môi trường nuôi cấy trong 1 giờ ở 37°C.Các tinh thể Formazan được hòa tan trong DMSO (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA) và độ hấp thụ được đo ở bước sóng 570nm bằng đầu đọc đĩa Synergy HTX (BioTek-Hungary, Budapest, Hungary).Giá trị hấp thụ của mẫu đối chứng chưa được xử lý được coi là tỷ lệ sống sót 100%.Thực hiện ít nhất 3 thí nghiệm sử dụng bốn lần sao chép sinh học độc lập.IC50 được tính toán từ đường cong phản ứng liều lượng dựa trên kết quả về sức sống.
Sau đó, ở bước thứ hai, bằng cách ủ các hạt với 150 mM NaCl trong các khoảng thời gian khác nhau (0, 1,5, 3, 6, 12 và 24 giờ) trước khi xử lý tế bào, các trạng thái kết tụ khác nhau của hạt nano bạc đã được tạo ra.Sau đó, xét nghiệm MTT tương tự đã được thực hiện như mô tả trước đây để đánh giá những thay đổi về khả năng tồn tại của tế bào bị ảnh hưởng bởi sự tập hợp hạt.Sử dụng GraphPad Prism 7 để đánh giá kết quả cuối cùng, tính toán ý nghĩa thống kê của thử nghiệm bằng phép thử t không ghép cặp và đánh dấu mức của nó là * (p 0,05), ** (p 0,01), *** (p 0,001 ) Và **** (p 0,0001).
Ba kích thước khác nhau của hạt nano bạc (AgNP-I, AgNP-II và AgNP-III) đã được sử dụng để xác định tính nhạy cảm với kháng khuẩn đối với Cryptococcus neoformans IFM 5844 (IFM; Trung tâm nghiên cứu nấm gây bệnh và độc tính vi khuẩn, Đại học Chiba) và Bacillus Test megaterium SZMC 6031 (SZMC: Bộ sưu tập vi sinh Szeged) và E. coli SZMC 0582 trong môi trường RPMI 1640 (Sigma-Aldrich Co.).Để đánh giá sự thay đổi hoạt tính kháng khuẩn do sự kết tụ của các hạt gây ra, trước tiên, nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của chúng được xác định bằng phương pháp pha loãng vi mô trong đĩa microtiter 96 giếng.Đến 50 μL huyền phù tế bào đã chuẩn hóa (5 × 104 tế bào/mL trong môi trường RPMI 1640), thêm 50 μL huyền phù hạt nano bạc và pha loãng dần nồng độ gấp đôi (trong môi trường nói trên, phạm vi là 0 và 75 ppm, Nghĩa là, mẫu đối chứng chứa 50 µL huyền phù tế bào và 50 µL môi trường không có hạt nano).Sau đó, đĩa được ủ ở 30°C trong 48 giờ và mật độ quang của môi trường nuôi cấy được đo ở bước sóng 620 nm bằng đầu đọc đĩa SPECTROstar Nano (BMG LabTech, Offenburg, Đức).Thí nghiệm được thực hiện ba lần trong ba lần.
Ngoại trừ việc sử dụng 50 μL mẫu hạt nano tổng hợp đơn lẻ vào thời điểm này, quy trình tương tự như mô tả trước đây đã được sử dụng để kiểm tra ảnh hưởng của sự kết tụ đến hoạt tính kháng khuẩn trên các chủng nói trên.Các trạng thái kết tụ khác nhau của hạt nano bạc được tạo ra bằng cách ủ các hạt với 150 mM NaCl trong các khoảng thời gian khác nhau (0, 1,5, 3, 6, 12 và 24 giờ) trước khi xử lý tế bào.Huyền phù được bổ sung 50 μL môi trường RPMI 1640 được sử dụng làm chất kiểm soát tăng trưởng, trong khi để kiểm soát độc tính, huyền phù có các hạt nano không tổng hợp đã được sử dụng.Thí nghiệm được thực hiện ba lần trong ba lần.Sử dụng GraphPad Prism 7 để đánh giá lại kết quả cuối cùng, sử dụng phân tích thống kê tương tự như phân tích MTT.
Mức độ tổng hợp của các hạt nhỏ nhất (AgNP-I) đã được mô tả và kết quả đã được công bố một phần trong nghiên cứu trước đây của chúng tôi, nhưng để so sánh tốt hơn, tất cả các hạt đều đã được sàng lọc kỹ lưỡng.Dữ liệu thực nghiệm được thu thập và thảo luận trong các phần sau.Ba kích cỡ của AgNP.19
Các phép đo được thực hiện bằng TEM, UV-Vis và DLS đã xác minh quá trình tổng hợp thành công tất cả các mẫu AgNP (Hình 2A-D).Theo hàng đầu tiên của Hình 2, hạt nhỏ nhất (AgNP-I) có dạng hình cầu đồng nhất với đường kính trung bình khoảng 10 nm.Phương pháp tăng trưởng qua trung gian hạt giống cũng cung cấp cho AgNP-II và AgNP-III các phạm vi kích thước khác nhau với đường kính hạt trung bình lần lượt là khoảng 20 nm và 50 nm.Theo độ lệch chuẩn của sự phân bố hạt, kích thước của ba mẫu không trùng nhau, điều này rất quan trọng cho việc phân tích so sánh của chúng.Bằng cách so sánh tỷ lệ khung hình trung bình và tỷ lệ độ mỏng của các phép chiếu 2D hạt dựa trên TEM, người ta giả định rằng độ cầu của các hạt được đánh giá bằng trình cắm bộ lọc hình dạng của ImageJ (Hình 2E).43 Theo phân tích hình dạng của các hạt, tỷ lệ khung hình của chúng (cạnh lớn/cạnh ngắn của hình chữ nhật giới hạn nhỏ nhất) không bị ảnh hưởng bởi sự phát triển của hạt và tỷ lệ độ mỏng của chúng (diện tích đo của vòng tròn hoàn hảo/diện tích lý thuyết tương ứng ) giảm dần.Điều này dẫn đến ngày càng có nhiều hạt đa diện, có hình tròn hoàn hảo về mặt lý thuyết, tương ứng với tỷ lệ độ mỏng là 1.
Hình 2 Hình ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) (A), mẫu nhiễu xạ điện tử (ED) (B), biểu đồ phân bố kích thước (C), phổ hấp thụ ánh sáng tia cực tím (UV-Vis) đặc trưng (D) và Citrate chất lỏng trung bình - Các hạt nano bạc kết thúc có đường kính cơ học (trung bình Z), thế zeta, tỷ lệ khung hình và tỷ lệ độ dày (E) có ba khoảng kích thước khác nhau: AgNP-I là 10 nm (hàng trên cùng), AgNP -II là 20 nm (hàng giữa). ), AgNP-III (hàng dưới cùng) là 50 nm.
Mặc dù tính chất chu kỳ của phương pháp tăng trưởng ảnh hưởng đến hình dạng hạt ở một mức độ nào đó, dẫn đến độ cầu nhỏ hơn của AgNP lớn hơn, cả ba mẫu vẫn ở dạng bán cầu.Ngoài ra, như thể hiện trong giản đồ nhiễu xạ electron ở Hình 2B, nano Độ kết tinh của các hạt không bị ảnh hưởng.Vòng nhiễu xạ nổi bật - có thể tương quan với các chỉ số Miller (111), (220), (200) và (311) của bạc - rất phù hợp với tài liệu khoa học và những đóng góp trước đây của chúng tôi.9, 19,44 Sự phân mảnh của vòng Debye-Scherrer của AgNP-II và AgNP-III là do ảnh ED được chụp ở cùng độ phóng đại, do đó khi kích thước hạt tăng lên, số lượng hạt nhiễu xạ trên mỗi hạt sẽ tăng lên. đơn vị diện tích tăng và giảm.
Kích thước và hình dạng của hạt nano được biết là có ảnh hưởng đến hoạt động sinh học.3,45 Hoạt động xúc tác và sinh học phụ thuộc vào hình dạng có thể được giải thích bởi thực tế là các hình dạng khác nhau có xu hướng tăng sinh các mặt tinh thể nhất định (có chỉ số Miller khác nhau) và các mặt tinh thể này có hoạt động khác nhau.45,46 Do các hạt được chuẩn bị cung cấp kết quả ED tương tự tương ứng với các đặc điểm tinh thể rất giống nhau, nên có thể giả định rằng trong các thí nghiệm về hoạt tính sinh học và độ ổn định keo tiếp theo của chúng tôi, mọi khác biệt quan sát được đều phải do kích thước Hạt nano chứ không phải do các đặc tính liên quan đến hình dạng.
Các kết quả UV-Vis được tóm tắt trong Hình 2D nhấn mạnh thêm tính chất hình cầu vượt trội của AgNP tổng hợp, bởi vì các đỉnh XUÂN của cả ba mẫu đều ở khoảng 400 nm, đây là giá trị đặc trưng của các hạt nano bạc hình cầu.29,30 Quang phổ thu được cũng khẳng định sự phát triển thành công của bạc nano qua trung gian hạt giống.Khi kích thước hạt tăng lên, bước sóng tương ứng với độ hấp thụ ánh sáng tối đa của AgNP-II-nổi bật hơn-Theo tài liệu, AgNP-III trải qua dịch chuyển đỏ.6,29
Về độ ổn định keo ban đầu của hệ thống AgNP, DLS được sử dụng để đo đường kính thủy động lực trung bình và thế năng zeta của các hạt ở pH 7,2.Các kết quả được mô tả trong Hình 2E cho thấy AgNP-III có độ ổn định keo cao hơn AgNP-I hoặc AgNP-II, bởi vì các hướng dẫn chung chỉ ra rằng điện thế zeta ở mức 30 mV tuyệt đối là cần thiết để ổn định keo lâu dài. Phát hiện này được hỗ trợ thêm khi Giá trị trung bình Z (thu được là đường kính thủy động lực trung bình của các hạt tự do và tổng hợp) được so sánh với kích thước hạt sơ cấp thu được bằng TEM, bởi vì hai giá trị càng gần nhau thì mức độ Tập trung trong mẫu càng nhẹ.Trên thực tế, giá trị trung bình Z của AgNP-I và AgNP-II cao hơn một cách hợp lý so với kích thước hạt được đánh giá bằng TEM chính của chúng, do đó, so với AgNP-III, các mẫu này được dự đoán là có nhiều khả năng kết tụ hơn, trong đó điện thế zeta âm tính cao được đi kèm với kích thước gần Giá trị trung bình Z.
Lời giải thích cho hiện tượng này có thể có hai mặt.Một mặt, nồng độ citrate được duy trì ở mức tương tự trong tất cả các bước tổng hợp, cung cấp lượng nhóm bề mặt tích điện tương đối cao để ngăn diện tích bề mặt riêng của các hạt đang phát triển giảm xuống.Tuy nhiên, theo Levak và cộng sự, các phân tử nhỏ như citrate có thể dễ dàng được trao đổi bởi các phân tử sinh học trên bề mặt hạt nano.Trong trường hợp này, độ ổn định của keo sẽ được xác định bởi quầng sáng của các phân tử sinh học được tạo ra.31 Bởi vì hành vi này cũng đã được quan sát thấy trong các phép đo tổng hợp của chúng tôi (sẽ được thảo luận chi tiết hơn ở phần sau), chỉ riêng việc giới hạn citrate không thể giải thích được hiện tượng này.
Mặt khác, kích thước hạt tỷ lệ nghịch với xu hướng kết tụ ở cấp độ nanomet.Điều này chủ yếu được hỗ trợ bởi phương pháp Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) truyền thống, trong đó lực hút hạt được mô tả là tổng lực hút và lực đẩy giữa các hạt.Theo He và cộng sự, giá trị tối đa của đường cong năng lượng DLVO giảm theo kích thước của các hạt nano trong hạt nano hematit, giúp dễ dàng đạt được năng lượng sơ cấp tối thiểu, từ đó thúc đẩy sự kết tụ không thể đảo ngược (ngưng tụ).47 Tuy nhiên, người ta suy đoán rằng có những khía cạnh khác ngoài những hạn chế của lý thuyết DLVO.Mặc dù lực hấp dẫn van der Waals và lực đẩy tĩnh điện hai lớp là tương tự nhau khi kích thước hạt tăng lên, một đánh giá của Hotze et al.đề xuất rằng nó có tác động tổng hợp mạnh hơn mức DLVO cho phép.14 Họ tin rằng độ cong bề mặt của hạt nano không còn có thể được ước tính như một bề mặt phẳng, khiến cho việc ước tính toán học không thể áp dụng được.Ngoài ra, khi kích thước hạt giảm, tỷ lệ nguyên tử có trên bề mặt sẽ cao hơn, dẫn đến cấu trúc điện tử và hành vi tích điện bề mặt.Và phản ứng bề mặt thay đổi, có thể dẫn đến giảm điện tích trong lớp điện kép và thúc đẩy sự kết tụ.
Khi so sánh kết quả DLS của AgNP-I, AgNP-II và AgNP-III trong Hình 3, chúng tôi quan sát thấy rằng cả ba mẫu đều có độ pH tổng hợp tương tự nhau.Môi trường axit nặng (pH 3) sẽ chuyển thế zeta của mẫu thành 0 mV, khiến các hạt hình thành các tập hợp có kích thước micron, trong khi pH kiềm sẽ chuyển thế zeta của nó sang giá trị âm lớn hơn, trong đó các hạt tạo thành các tập hợp nhỏ hơn (pH 5 ).Và 7.2) ), hoặc vẫn hoàn toàn không kết tụ (pH 9).Một số khác biệt quan trọng giữa các mẫu khác nhau cũng được quan sát thấy.Trong suốt thí nghiệm, AgNP-I tỏ ra nhạy cảm nhất với những thay đổi thế zeta do pH gây ra, vì thế zeta của các hạt này đã giảm ở pH 7,2 so với pH 9, trong khi AgNP-II và AgNP-III chỉ thể hiện A sự thay đổi đáng kể ở ζ là khoảng pH bằng 3. Ngoài ra, AgNP-II cho thấy những thay đổi chậm hơn và thế năng zeta vừa phải, trong khi AgNP-III thể hiện hành vi nhẹ nhất trong ba loại, bởi vì hệ thống này cho thấy giá trị zeta tuyệt đối cao nhất và chuyển động xu hướng chậm, cho thấy AgNP-III Có khả năng chống lại sự kết tụ do pH gây ra.Các kết quả này phù hợp với kết quả đo đường kính thủy động lực trung bình.Xem xét kích thước hạt của mồi, AgNP-I cho thấy sự kết tụ dần dần không đổi ở tất cả các giá trị pH, rất có thể là do nền NaCl 10 mM, trong khi AgNP-II và AgNP-III chỉ thể hiện đáng kể ở độ thu thập pH 3.Sự khác biệt thú vị nhất là mặc dù có kích thước hạt nano lớn nhưng AgNP-III tạo thành các tập hợp nhỏ nhất ở pH 3 trong 24 giờ, làm nổi bật đặc tính chống kết tụ của nó.Bằng cách chia Z trung bình của AgNP ở pH 3 sau 24 giờ cho giá trị của mẫu đã chuẩn bị, có thể thấy rằng kích thước tổng hợp tương đối của AgNP-I và AgNP-II đã tăng gấp 50 lần, 42 lần và 22 lần. , tương ứng.III.
Hình 3 Kết quả tán xạ ánh sáng động của mẫu hạt nano bạc kết thúc bằng citrate với kích thước tăng dần (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II và 50 nm: AgNP-III) được biểu thị bằng đường kính thủy động trung bình (Z trung bình ) (phải) Trong các điều kiện pH khác nhau, thế zeta (trái) thay đổi trong vòng 24 giờ.
Sự kết tụ phụ thuộc vào độ pH quan sát được cũng ảnh hưởng đến cộng hưởng plasmon bề mặt đặc trưng (SPR) của các mẫu AgNP, bằng chứng là phổ UV-Vis của chúng.Theo Hình bổ sung S1, sự kết hợp của cả ba huyền phù hạt nano bạc được theo sau bởi sự giảm cường độ của các đỉnh XUÂN của chúng và sự dịch chuyển màu đỏ vừa phải.Mức độ của những thay đổi này dưới dạng hàm của pH phù hợp với mức độ tổng hợp được dự đoán bởi kết quả DLS, tuy nhiên, một số xu hướng thú vị đã được quan sát thấy.Trái ngược với trực giác, hóa ra AgNP-II cỡ trung bình nhạy cảm nhất với những thay đổi của XUÂN, trong khi hai mẫu còn lại kém nhạy hơn.Trong nghiên cứu SPR, 50 nm là giới hạn kích thước hạt theo lý thuyết, được sử dụng để phân biệt các hạt dựa trên tính chất điện môi của chúng.Các hạt nhỏ hơn 50 nm (AgNP-I và AgNP-II) có thể được mô tả là các lưỡng cực điện môi đơn giản, trong khi các hạt đạt hoặc vượt quá giới hạn này (AgNP-III) có các đặc tính điện môi phức tạp hơn và sự cộng hưởng của chúng. .Trong trường hợp hai mẫu hạt nhỏ hơn, AgNP có thể được coi là lưỡng cực đơn giản và plasma có thể dễ dàng chồng lên nhau.Khi kích thước hạt tăng lên, sự kết hợp này về cơ bản tạo ra plasma lớn hơn, điều này có thể giải thích cho độ nhạy cao hơn quan sát được.29 Tuy nhiên, đối với các hạt lớn nhất, ước tính lưỡng cực đơn giản không có giá trị khi các trạng thái ghép nối khác cũng có thể xảy ra, điều này có thể giải thích xu hướng biểu thị sự thay đổi quang phổ của AgNP-III giảm đi.29
Trong điều kiện thí nghiệm của chúng tôi, người ta đã chứng minh rằng giá trị pH có ảnh hưởng sâu sắc đến độ ổn định keo của các hạt nano bạc được phủ citrate ở nhiều kích cỡ khác nhau.Trong các hệ thống này, tính ổn định được mang lại bởi các nhóm -COO- tích điện âm trên bề mặt AgNP.Nhóm chức carboxylate của ion citrate được proton hóa trong một số lượng lớn ion H+, do đó nhóm carboxyl được tạo ra không còn có thể tạo ra lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt, như thể hiện ở hàng trên cùng của Hình 4. Theo nguyên lý Le Chatelier, AgNP các mẫu nhanh chóng kết tụ ở pH 3, nhưng dần dần trở nên ổn định hơn khi pH tăng.
Hình 4 Sơ đồ cơ chế tương tác bề mặt được xác định bằng cách tổng hợp dưới các độ pH khác nhau (hàng trên cùng), nồng độ NaCl (hàng giữa) và các phân tử sinh học (hàng dưới cùng).
Theo Hình 5, độ ổn định keo trong huyền phù AgNP có kích thước khác nhau cũng được kiểm tra khi tăng nồng độ muối.Dựa trên thế năng zeta, kích thước hạt nano tăng lên trong các hệ thống AgNP kết thúc bằng citrate này một lần nữa giúp tăng cường khả năng chống lại các tác động bên ngoài từ NaCl.Trong AgNP-I, 10 mM NaCl là đủ để tạo ra sự kết tụ nhẹ và nồng độ muối 50 mM mang lại kết quả rất giống nhau.Trong AgNP-II và AgNP-III, 10 mM NaCl không ảnh hưởng đáng kể đến thế zeta vì giá trị của chúng vẫn ở mức (AgNP-II) hoặc thấp hơn (AgNP-III) -30 mV.Việc tăng nồng độ NaCl lên 50 mM và cuối cùng là 150 mM NaCl là đủ để làm giảm đáng kể giá trị tuyệt đối của thế zeta trong tất cả các mẫu, mặc dù các hạt lớn hơn giữ lại nhiều điện tích âm hơn.Những kết quả này phù hợp với đường kính thủy động lực trung bình dự kiến ​​​​của AgNP;các đường xu hướng trung bình Z được đo trên NaCl 10, 50 và 150 mM cho thấy các giá trị khác nhau, tăng dần.Cuối cùng, các tập hợp có kích thước micron đã được phát hiện trong cả ba thí nghiệm 150 mM.
Hình 5 Kết quả tán xạ ánh sáng động của mẫu hạt nano bạc kết thúc bằng citrate với kích thước tăng dần (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II và 50 nm: AgNP-III) được biểu thị bằng đường kính thủy động trung bình (Z trung bình ) (phải) và thế zeta (trái) thay đổi trong vòng 24 giờ dưới các nồng độ NaCl khác nhau.
Kết quả UV-Vis trong Hình bổ sung S2 cho thấy XUÂN của NaCl 50 và 150 mM trong cả ba mẫu đều có mức giảm tức thời và đáng kể.Điều này có thể được giải thích bằng DLS, vì quá trình tổng hợp dựa trên NaCl xảy ra nhanh hơn các thí nghiệm phụ thuộc vào độ pH, điều này được giải thích là do sự khác biệt lớn giữa các phép đo sớm (0, 1,5 và 3 giờ).Ngoài ra, việc tăng nồng độ muối cũng sẽ làm tăng độ thấm tương đối của môi trường thí nghiệm, điều này sẽ có ảnh hưởng sâu sắc đến sự cộng hưởng plasmon bề mặt.29
Tác dụng của NaCl được tóm tắt ở hàng giữa của Hình 4. Nhìn chung, có thể kết luận rằng việc tăng nồng độ natri clorua có tác dụng tương tự như tăng độ axit, vì các ion Na+ có xu hướng phối hợp xung quanh các nhóm cacboxylat, ngăn chặn các AgNP tiềm năng zeta âm.Ngoài ra, 150 mM NaCl tạo ra các tập hợp có kích thước micron trong cả ba mẫu, cho thấy nồng độ chất điện phân sinh lý có hại cho sự ổn định keo của AgNP kết thúc bằng citrate.Bằng cách xem xét nồng độ ngưng tụ tới hạn (CCC) của NaCl trên các hệ thống AgNP tương tự, những kết quả này có thể được đưa vào tài liệu liên quan một cách khéo léo.Huỳnh và cộng sự.tính toán rằng CCC của NaCl đối với các hạt nano bạc kết thúc bằng citrate có đường kính trung bình 71 nm là 47,6 mM, trong khi El Badawy et al.quan sát thấy rằng CCC của AgNP 10nm với lớp phủ citrate là 70 mM.10,16 Ngoài ra, CCC cao đáng kể khoảng 300 mM được đo bởi He và cộng sự, khiến phương pháp tổng hợp của họ khác với ấn phẩm đã đề cập trước đó.48 Mặc dù đóng góp hiện tại không nhằm mục đích phân tích toàn diện các giá trị này, bởi vì các điều kiện thí nghiệm của chúng tôi ngày càng phức tạp trong toàn bộ nghiên cứu, nồng độ NaCl có liên quan về mặt sinh học là 50 mM, đặc biệt là 150 mM NaCl, dường như khá cao.Sự đông máu gây ra, giải thích những thay đổi mạnh mẽ được phát hiện.
Bước tiếp theo trong thí nghiệm trùng hợp là sử dụng các phân tử đơn giản nhưng có liên quan về mặt sinh học để mô phỏng các tương tác giữa hạt nano và phân tử sinh học.Dựa trên kết quả DLS (Hình 6 và 7) và UV-Vis (Hình bổ sung S3 và S4), có thể khẳng định một số kết luận chung.Trong điều kiện thí nghiệm của chúng tôi, các phân tử glucose và glutamine được nghiên cứu sẽ không tạo ra sự kết tụ trong bất kỳ hệ thống AgNP nào, vì xu hướng trung bình Z có liên quan chặt chẽ với giá trị đo tham chiếu tương ứng.Mặc dù sự hiện diện của chúng không ảnh hưởng đến sự kết tụ nhưng kết quả thực nghiệm cho thấy các phân tử này bị hấp phụ một phần trên bề mặt AgNP.Kết quả nổi bật nhất ủng hộ quan điểm này là sự thay đổi quan sát được trong sự hấp thụ ánh sáng.Mặc dù AgNP-I không thể hiện sự thay đổi bước sóng hoặc cường độ có ý nghĩa, nhưng nó có thể được quan sát rõ ràng hơn bằng cách đo các hạt lớn hơn, điều này rất có thể là do độ nhạy quang học lớn hơn đã đề cập trước đó.Bất kể nồng độ nào, glucose có thể gây ra sự dịch chuyển màu đỏ lớn hơn sau 1,5 giờ so với phép đo đối chứng, khoảng 40 nm ở AgNP-II và khoảng 10 nm ở AgNP-III, điều này chứng tỏ sự xuất hiện của các tương tác bề mặt .Glutamine cho thấy xu hướng tương tự, nhưng sự thay đổi không quá rõ ràng.Ngoài ra, điều đáng nói là glutamine có thể làm giảm thế zeta tuyệt đối của các hạt vừa và lớn.Tuy nhiên, vì những thay đổi zeta này dường như không ảnh hưởng đến mức độ kết tụ, nên có thể suy đoán rằng ngay cả các phân tử sinh học nhỏ như glutamine cũng có thể tạo ra lực đẩy không gian nhất định giữa các hạt.
Hình 6 Kết quả tán xạ ánh sáng động của các mẫu hạt nano bạc kết thúc bằng citrate với kích thước tăng dần (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II và 50 nm: AgNP-III) được biểu thị bằng đường kính thủy động trung bình (trung bình Z) (phải) Trong điều kiện bên ngoài có nồng độ glucose khác nhau, thế zeta (trái) thay đổi trong vòng 24 giờ.
Hình 7 Kết quả tán xạ ánh sáng động của mẫu hạt nano bạc kết thúc bằng citrate với kích thước tăng dần (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II và 50 nm: AgNP-III) được biểu thị bằng đường kính thủy động trung bình (Z trung bình ) (phải) Khi có glutamine, thế zeta (trái) thay đổi trong vòng 24 giờ.
Nói tóm lại, các phân tử sinh học nhỏ như glucose và glutamine không ảnh hưởng đến độ ổn định keo ở nồng độ đo được: mặc dù chúng ảnh hưởng đến điện thế zeta và kết quả UV-Vis ở các mức độ khác nhau, kết quả trung bình Z không nhất quán.Điều này chỉ ra rằng sự hấp phụ bề mặt của các phân tử ức chế lực đẩy tĩnh điện, nhưng đồng thời mang lại sự ổn định về chiều.
Để liên kết các kết quả trước đó với các kết quả trước đó và mô phỏng các điều kiện sinh học một cách khéo léo hơn, chúng tôi đã chọn một số thành phần nuôi cấy tế bào được sử dụng phổ biến nhất và sử dụng chúng làm điều kiện thí nghiệm để nghiên cứu tính ổn định của chất keo AgNP.Trong toàn bộ thí nghiệm in vitro, một trong những chức năng quan trọng nhất của DMEM làm môi trường là thiết lập các điều kiện thẩm thấu cần thiết, nhưng theo quan điểm hóa học, nó là một dung dịch muối phức tạp có tổng cường độ ion tương tự 150 mM NaCl .40 Đối với FBS, nó là một hỗn hợp phức tạp của các phân tử sinh học - chủ yếu là protein - xét về mặt hấp phụ bề mặt, nó có một số điểm tương đồng với kết quả thí nghiệm của glucose và glutamine, mặc dù thành phần hóa học và tính đa dạng phức tạp hơn nhiều.19 DLS và UV-Các kết quả có thể nhìn thấy tương ứng được hiển thị trong Hình 8 và Hình bổ sung S5, có thể được giải thích bằng cách kiểm tra thành phần hóa học của các vật liệu này và so sánh chúng với các phép đo trong phần trước.
Hình 8 Kết quả tán xạ ánh sáng động của mẫu hạt nano bạc kết thúc citrate với kích thước tăng dần (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II và 50 nm: AgNP-III) được biểu thị bằng đường kính thủy động trung bình (Z trung bình ) (phải) Với sự có mặt của các thành phần nuôi cấy tế bào DMEM và FBS, điện thế zeta (trái) thay đổi trong vòng 24 giờ.
Sự pha loãng AgNP có kích thước khác nhau trong DMEM có tác động tương tự đến độ ổn định keo như quan sát được khi có nồng độ NaCl cao.Sự phân tán của AgNP trong DMEM 50 v/v% cho thấy sự kết tụ quy mô lớn được phát hiện với sự gia tăng điện thế zeta và giá trị trung bình Z và cường độ XUÂN giảm mạnh.Điều đáng chú ý là kích thước cốt liệu tối đa do DMEM tạo ra sau 24 giờ tỷ lệ nghịch với kích thước của hạt nano mồi.
Sự tương tác giữa FBS và AgNP tương tự như tương tác được quan sát thấy khi có sự hiện diện của các phân tử nhỏ hơn như glucose và glutamine, nhưng hiệu quả mạnh hơn.Giá trị trung bình Z của các hạt vẫn không bị ảnh hưởng, trong khi điện thế zeta tăng lên được phát hiện.Đỉnh SPR cho thấy một chút dịch chuyển màu đỏ, nhưng có lẽ điều thú vị hơn là cường độ SPR không giảm đáng kể như trong phép đo đối chứng.Những kết quả này có thể được giải thích bằng sự hấp phụ bẩm sinh của các đại phân tử trên bề mặt hạt nano (hàng dưới cùng trong Hình 4), hiện nay được hiểu là sự hình thành quầng phân tử sinh học trong cơ thể.49