Javascript on tällä hetkellä poissa käytöstä selaimessasi.Kun javascript on poistettu käytöstä, jotkin tämän sivuston toiminnot eivät toimi.
Rekisteröi tarkat tietosi ja kiinnostavat lääkkeet, niin yhdistämme antamasi tiedot laajan tietokantamme artikkeleihin ja lähetämme sinulle PDF-kopion sähköpostitse oikea-aikaisesti.
Ovatko pienet nanohiukkaset aina parempia?Ymmärrä hopeananohiukkasten koosta riippuvan aggregaation biologiset vaikutukset biologisesti merkityksellisissä olosuhteissa
Tekijät: 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, ympäristökemia, Unkari, Unkari Luonnontieteiden ja tietotekniikan tiedekunta , Szegedin yliopisto;2 Biokemian ja molekyylibiologian laitos, luonnontieteiden ja informaation tiedekunta, Szegedin yliopisto, Unkari;3 Mikrobiologian laitos, luonnontieteiden ja informaation tiedekunta, Szegedin yliopisto, Unkari;4MTA-SZTE Reaktion Kinetics and Surface Chemistry Research Group, Szeged, Unkari* Nämä kirjoittajat osallistuivat yhtä paljon tähän työhön.Viestintä: Zoltán Kónya Soveltavan ja ympäristökemian laitos, Luonnontieteiden ja tietotekniikan tiedekunta, Szegedin yliopisto, Rerrich Square 1, Szeged, H-6720, Unkari Puhelin +36 62 544620 Sähköposti [Sähköpostin suojaus] Tarkoitus: Hopeananohiukkaset (AgNP) ovat yksi yleisimmin tutkituista nanomateriaaleista, erityisesti niiden biolääketieteellisten sovellusten vuoksi.Nanohiukkasten aggregoitumisen vuoksi niiden erinomainen sytotoksisuus ja antibakteerinen aktiivisuus kuitenkin usein vaarantuvat biologisissa väliaineissa.Tässä työssä tutkittiin kolmen eri sitraattipäätteisen hopeananopartikkelinäytteen, joiden keskihalkaisija oli 10, 20 ja 50 nm, aggregaatiokäyttäytymistä ja siihen liittyviä biologisia aktiivisuuksia.Menetelmä: Käytä transmissioelektronimikroskooppia nanopartikkelien syntetisoimiseen ja karakterisointiin, arvioi niiden aggregaatiokäyttäytymistä erilaisilla pH-arvoilla, NaCl-, glukoosi- ja glutamiinipitoisuuksilla dynaamisella valonsironnalla ja ultravioletti-näkyvällä spektroskopialla.Lisäksi soluviljelyalustassa komponentit, kuten Dulbecco, parantaa aggregaatiokäyttäytymistä Eagle Mediumissa ja Fetal Calf Serumissa.Tulokset: Tulokset osoittavat, että hapan pH ja fysiologiset elektrolyyttipitoisuudet aiheuttavat yleensä mikronikokoista aggregaatiota, jota voi välittää biomolekyylisen koronan muodostuminen.On syytä huomata, että suuremmilla hiukkasilla on suurempi vastustuskyky ulkoisille vaikutuksille kuin pienemmät vastineensa.In vitro sytotoksisuus- ja antibakteeriset testit suoritettiin käsittelemällä soluja nanopartikkeliaggregaateilla eri aggregaatiovaiheissa.Johtopäätös: Tuloksemme paljastavat syvän korrelaation kolloidisen stabiilisuuden ja AgNP:iden toksisuuden välillä, koska äärimmäinen aggregaatio johtaa biologisen aktiivisuuden täydelliseen menettämiseen.Suuremmille hiukkasille havaittu korkeampi aggregaation estoaste vaikuttaa merkittävästi in vitro -toksisuuteen, koska tällaiset näytteet säilyttävät enemmän antimikrobista ja nisäkässoluaktiivisuutta.Nämä havainnot johtavat siihen johtopäätökseen, että asiaankuuluvan kirjallisuuden yleisestä mielipiteestä huolimatta pienimpien mahdollisten nanohiukkasten kohdistaminen ei ehkä ole paras tapa toimia.Avainsanat: siemenvälitteinen kasvu, kolloidinen stabiilius, koosta riippuvainen aggregaatiokäyttäytyminen, aggregaatiovauriomyrkyllisyys
Nanomateriaalien kysynnän ja tuotannon kasvaessa yhä enemmän huomiota kiinnitetään niiden bioturvallisuuteen tai biologiseen aktiivisuuteen.Hopeananohiukkaset (AgNP) ovat yksi yleisimmin syntetisoiduista, tutkituimmista ja käytetyimmistä tämän materiaaliluokan edustajista erinomaisten katalyyttisten, optisten ja biologisten ominaisuuksiensa ansiosta.1 Yleisesti uskotaan, että nanomateriaalien (mukaan lukien AgNP:t) ainutlaatuiset ominaisuudet johtuvat pääasiassa niiden suuresta ominaispinta-alasta.Siksi väistämättä ongelma on mikä tahansa prosessi, joka vaikuttaa tähän keskeiseen ominaisuuteen, kuten hiukkaskokoon, pintapinnoitteeseen tai aggregaatioon, vahingoittaako se vakavasti nanopartikkelien ominaisuuksia, jotka ovat kriittisiä tietyille sovelluksille.
Partikkelikoon ja stabilointiaineiden vaikutukset ovat aiheita, jotka on dokumentoitu suhteellisen hyvin kirjallisuudessa.Esimerkiksi yleisesti hyväksytty näkemys on, että pienemmät nanopartikkelit ovat myrkyllisempiä kuin suuret nanopartikkelit.2 Yleisen kirjallisuuden mukaisesti aikaisemmat tutkimuksemme ovat osoittaneet nanohopean koosta riippuvan aktiivisuuden nisäkässoluissa ja mikro-organismeissa.3–5 Pintapinnoitus on toinen ominaisuus, jolla on laaja vaikutus nanomateriaalien ominaisuuksiin.Pelkästään lisäämällä tai muokkaamalla stabilisaattoreita sen pinnalle samalla nanomateriaalilla voi olla täysin erilaiset fysikaaliset, kemialliset ja biologiset ominaisuudet.Päällystysaineiden levitys suoritetaan useimmiten osana nanopartikkelisynteesiä.Esimerkiksi sitraattipäätteiset hopeananohiukkaset ovat yksi tutkimuksen merkittävimmistä AgNP:istä, jotka syntetisoidaan pelkistämällä hopeasuoloja valitussa stabilointiaineliuoksessa reaktioväliaineeksi.6 Sitraatti voi helposti hyödyntää alhaisia ​​kustannuksiaan, saatavuuttaan, biologista yhteensopivuuttaan ja vahvaa affiniteettiaan hopeaan, mikä voi heijastua erilaisissa ehdotetuissa vuorovaikutuksissa palautuvasta pintaadsorptiosta ionivuorovaikutuksiin.Pieniä molekyylejä ja polyatomisia ioneja lähellä 7,8, kuten sitraatteja, polymeerejä, polyelektrolyyttejä ja biologisia aineita käytetään myös yleisesti stabiloimaan nanohopeaa ja suorittamaan sille ainutlaatuisia funktionalisointeja.9-12
Vaikka mahdollisuus muuttaa nanohiukkasten aktiivisuutta tarkoituksellisella pinnan peittämisellä on erittäin mielenkiintoinen alue, tämän pintapinnoitteen päärooli on mitätön, mikä tarjoaa kolloidista stabiilisuutta nanopartikkelijärjestelmälle.Nanomateriaalien suuri ominaispinta-ala tuottaa suurta pintaenergiaa, mikä estää järjestelmän termodynaamisen kyvyn saavuttaa minimienergiansa.13 Ilman asianmukaista stabilointia tämä voi johtaa nanomateriaalien agglomeroitumiseen.Aggregaatio on erimuotoisten ja -kokoisten hiukkasten aggregaattien muodostumista, joka tapahtuu, kun dispergoidut hiukkaset kohtaavat ja nykyiset termodynaamiset vuorovaikutukset mahdollistavat hiukkasten kiinnittymisen toisiinsa.Siksi stabilisaattoreita käytetään estämään aggregaatiota tuomalla riittävän suuri hylkimisvoima hiukkasten väliin niiden termodynaamisen vetovoiman vastustamiseksi.14
Vaikka hiukkaskoon ja pinnan peittävyyden aihetta on tutkittu perusteellisesti nanohiukkasten laukaiseman biologisen toiminnan säätelyn yhteydessä, hiukkasten aggregaatio on suurelta osin laiminlyöty alue.Nanohiukkasten kolloidisen stabiilisuuden ratkaisemiseksi biologisesti merkityksellisissä olosuhteissa ei ole juurikaan tehty perusteellista tutkimusta.10,15-17 Lisäksi tämä vaikutus on erityisen harvinainen, jos aggregoitumiseen liittyvää toksisuutta on myös tutkittu, vaikka se voi aiheuttaa haittavaikutuksia, kuten verisuonitukoksen, tai haluttujen ominaisuuksien, kuten sen myrkyllisyyden, menetyksen, esim. näkyy kuvassa 1.18, 19 esitetty.Itse asiassa yksi harvoista tunnetuista hopean nanopartikkelien vastustuskyvyn mekanismeista liittyy aggregaatioon, koska tiettyjen E. coli- ja Pseudomonas aeruginosa -kantojen on raportoitu vähentävän nanohopeaherkkyyttään ekspressoimalla flagelliini-, flagelliini-proteiinia.Sillä on korkea affiniteetti hopeaan, mikä aiheuttaa aggregaatiota.20
Hopeananohiukkasten myrkyllisyyteen liittyy useita erilaisia ​​mekanismeja, ja aggregaatio vaikuttaa kaikkiin näihin mekanismeihin.Eniten keskusteltu AgNP:n biologisen aktiivisuuden menetelmä, jota joskus kutsutaan "Troijan hevonen" -mekanismiksi, pitää AgNP:itä Ag+ -kantajina.1,21 Troijan hevonen mekanismi voi varmistaa paikallisen Ag+-pitoisuuden suuren kasvun, mikä johtaa ROS:n syntymiseen ja kalvon depolarisaatioon.22-24 Aggregaatio voi vaikuttaa Ag+:n vapautumiseen ja siten toksisuuteen, koska se vähentää tehokasta aktiivista pintaa, jossa hopeaionit voivat hapettua ja liueta.AgNP:t eivät kuitenkaan ole myrkyllisiä vain ionien vapautumisen kautta.Monet kokoon ja morfologiaan liittyvät vuorovaikutukset on otettava huomioon.Niistä nanohiukkasten pinnan koko ja muoto ovat määrittäviä ominaisuuksia.4,25 Näiden mekanismien kokoelma voidaan luokitella "indusoiduiksi toksisuusmekanismeiksi".On mahdollisesti monia mitokondrio- ja pintakalvoreaktioita, jotka voivat vahingoittaa organelleja ja aiheuttaa solukuoleman.25-27 Koska aggregaattien muodostuminen vaikuttaa luonnollisesti elävien järjestelmien tunnistamien hopeaa sisältävien esineiden kokoon ja muotoon, myös nämä vuorovaikutukset voivat vaikuttaa.
Edellisessä hopean nanopartikkelien aggregaatiota käsittelevässä paperissamme esitimme tehokkaan seulontamenettelyn, joka koostuu kemiallisista ja biologisista in vitro -kokeista tämän ongelman tutkimiseksi.19 Dynamic Light Scattering (DLS) on suositeltava tekniikka tämäntyyppisissä tarkastuksissa, koska materiaali voi siroittaa fotoneja aallonpituudella, joka on verrattavissa sen hiukkasten kokoon.Koska nestemäisessä väliaineessa olevien hiukkasten Brownin liikenopeus on suhteessa kokoon, voidaan sironneen valon intensiteetin muutoksella määrittää nestenäytteen keskimääräinen hydrodynaaminen halkaisija (Z-keskiarvo).28 Lisäksi kohdistamalla näytteeseen jännite, nanohiukkasen zetapotentiaali (ζ-potentiaali) voidaan mitata samalla tavalla kuin Z-keskiarvo.13,28 Jos zeta-potentiaalin itseisarvo on riittävän korkea (yleisten ohjeiden mukaan> ±30 mV), se synnyttää voimakkaan sähköstaattisen repulsion hiukkasten väliin aggregaation estämiseksi.Tyypillinen pintaplasmoniresonanssi (SPR) on ainutlaatuinen optinen ilmiö, joka johtuu pääasiassa jalometallien nanopartikkeleista (pääasiassa Au ja Ag).29​​ Näiden materiaalien nanomittakaavassa olevien elektronisten värähtelyjen (pintaplasmonien) perusteella tiedetään, että pallomaisilla AgNP:illä on tyypillinen UV-Vis-absorptiohuippu lähellä 400 nm.30 Hiukkasten intensiteetti- ja aallonpituussiirtymää käytetään täydentämään DLS-tuloksia, sillä menetelmällä voidaan havaita nanopartikkelien aggregaatiota ja biomolekyylien pintaadsorptiota.
Saatujen tietojen perusteella solujen elinkelpoisuus (MTT) ja antibakteeriset määritykset suoritetaan tavalla, jossa AgNP-toksisuus kuvataan aggregaatiotason funktiona eikä (yleisimmin käytetty tekijä) nanopartikkelipitoisuuden funktiona.Tämän ainutlaatuisen menetelmän avulla voimme osoittaa aggregaatiotason syvällisen merkityksen biologisessa aktiivisuudessa, koska esimerkiksi sitraattipäätteiset AgNP:t menettävät biologisen aktiivisuutensa kokonaan muutamassa tunnissa aggregaation vuoksi.19
Nykyisessä työssä pyrimme laajentamaan huomattavasti aikaisempia panoksiamme bioperäisten kolloidien stabiilisuudessa ja niiden vaikutuksessa biologiseen aktiivisuuteen tutkimalla nanohiukkasten koon vaikutusta nanopartikkelien aggregaatioon.Tämä on epäilemättä yksi nanohiukkasten tutkimuksista.Korkeamman profiilin näkökulma ja 31 Tämän ongelman tutkimiseksi käytettiin siemenvälitteistä kasvumenetelmää sitraattipäätteisten AgNP:iden tuottamiseksi kolmella eri kokoalueella (10, 20 ja 50 nm).6,32 yhtenä yleisimmistä menetelmistä.Lääketieteellisissä sovelluksissa laajalti ja rutiininomaisesti käytetyille nanomateriaaleille valitaan erikokoisia sitraattipäätteisiä AgNP:itä tutkimaan nanohopean aggregaatioon liittyvien biologisten ominaisuuksien mahdollista kokoriippuvuutta.Erikokoisten AgNP:iden syntetisoinnin jälkeen karakterisoimme tuotetut näytteet transmissioelektronimikroskoopilla (TEM) ja tutkimme sitten hiukkasia käyttämällä edellä mainittua seulontamenettelyä.Lisäksi in vitro -soluviljelmien Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) ja Fetal Bovine Serum (FBS) läsnä ollessa arvioitiin koosta riippuvainen aggregaatiokäyttäytyminen ja sen käyttäytyminen erilaisilla pH-arvoilla, NaCl-, glukoosi- ja glutamiinipitoisuuksilla.Sytotoksisuuden ominaisuudet määritetään kattavissa olosuhteissa.Tieteellinen konsensus osoittaa, että yleensä pienemmät hiukkaset ovat parempia;tutkimuksemme tarjoaa kemiallisen ja biologisen alustan määrittääksemme, onko näin.
Kolme erikokoista hopeananopartikkelia valmistettiin Wan et al.:n ehdottamalla siemenvälitteisellä kasvumenetelmällä pienin muutoksin.6 Tämä menetelmä perustuu kemialliseen pelkistykseen, jossa hopean lähteenä käytetään hopeanitraattia (AgNO3), pelkistimenä natriumboorihydridiä (NaBH4) ja stabilointiaineena natriumsitraattia.Valmista ensin 75 ml 9 mM sitraatin vesiliuosta natriumsitraattidihydraatista (Na3C6H5O7 x 2H2O) ja kuumenna 70 °C:seen.Sitten reaktioväliaineeseen lisättiin 2 ml 1 % (paino/tilavuus) AgN03-liuosta ja sitten vasta valmistettu natriumboorihydridiliuos (2 ml 0,1 % paino/tilavuus) kaadettiin seokseen tipoittain.Saatua kellanruskeaa suspensiota pidettiin 70 °C:ssa voimakkaasti sekoittaen 1 tunnin ajan ja jäähdytettiin sitten huoneenlämpötilaan.Saatua näytettä (jota tästä lähtien kutsutaan nimellä AgNP-I) käytetään perustana siemenvälitteiselle kasvulle seuraavassa synteesivaiheessa.
Keskikokoisen hiukkassuspension (merkitty nimellä AgNP-II) syntetisoimiseksi lämmitä 90 ml 7,6 mM sitraattiliuosta 80 °C:seen, sekoita se 10 ml:n kanssa AgNP-I:tä ja sekoita sitten 2 ml 1 % w/v AgNO3-liuosta. pidettiin voimakkaassa mekaanisessa sekoituksen alaisena 1 tunnin ajan, ja sitten näyte jäähdytettiin huoneenlämpötilaan.
Suurimman hiukkasen (AgNP-III) kohdalla toista sama kasvatusprosessi, mutta käytä tässä tapauksessa 10 ml AgNP-II:ta siemensuspensiona.Kun näytteet ovat saavuttaneet huoneenlämpötilan, ne asettavat AgNO3:n kokonaispitoisuuteen perustuvan nimellisen Ag-pitoisuutensa arvoon 150 ppm lisäämällä tai haihduttamalla lisää liuotinta 40 °C:ssa, ja lopuksi varastoida niitä 4 °C:ssa jatkokäyttöön asti.
Käytä FEI Tecnai G2 20 X-Twin Transmission Electron Microscope (TEM) (FEI Corporate Headquarters, Hillsboro, Oregon, USA) 200 kV:n kiihdytysjännitteellä nanohiukkasten morfologisten ominaisuuksien tutkimiseen ja niiden elektronidiffraktiokuvion (ED) kaappaamiseen.Ainakin 15 edustavaa kuvaa (~750 hiukkasta) arvioitiin ImageJ-ohjelmistopaketilla, ja tuloksena saadut histogrammit (ja kaikki koko tutkimuksen kaaviot) luotiin OriginPro 2018:ssa (OriginLab, Northampton, MA, USA) 33, 34.
Näytteiden keskimääräinen hydrodynaaminen halkaisija (Z-keskiarvo), zeta-potentiaali (ζ-potentiaali) ja ominaispinnan plasmoniresonanssi (SPR) mitattiin havainnollistamaan niiden alkuperäisiä kolloidisia ominaisuuksia.Näytteen keskimääräinen hydrodynaaminen halkaisija ja zeta-potentiaali mitattiin Malvern Zetasizer Nano ZS -laitteella (Malvern Instruments, Malvern, UK) käyttämällä kertakäyttöisiä taitettuja kapillaarisoluja 37 ± 0,1 °C:ssa.Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis-spektrofotometriä (Halma PLC, Largo, FL, USA) käytettiin tyypillisten SPR-ominaisuuksien saamiseksi näytteiden UV-Vis-absorptiospektreistä alueella 250-800 nm.
Koko kokeen aikana suoritettiin samanaikaisesti kolme erilaista kolloidiseen stabiilisuuteen liittyvää mittaustyyppiä.Mittaa DLS:n avulla hiukkasten keskimääräinen hydrodynaaminen halkaisija (Z-keskiarvo) ja zeta-potentiaali (ζ-potentiaali), koska Z-keskiarvo liittyy nanohiukkasaggregaattien keskimääräiseen kokoon ja zeta-potentiaali osoittaa, onko järjestelmän sähköstaattinen repulsio. on tarpeeksi vahva kompensoimaan Van der Waalsin vetovoimaa nanopartikkelien välillä.Mittaukset tehdään kolmena kappaleena, ja Z-keskiarvon ja zeta-potentiaalin keskihajonna lasketaan Zetasizer-ohjelmistolla.Hiukkasten ominaiset SPR-spektrit arvioidaan UV-Vis-spektroskopialla, koska huipun intensiteetin ja aallonpituuden muutokset voivat viitata aggregaatioon ja pintavuorovaikutuksiin.29,35 Itse asiassa jalometallien pintaplasmoniresonanssi on niin vaikuttava, että se on johtanut uusiin biomolekyylien analyysimenetelmiin.29,36,37 AgNP:iden konsentraatio kokeellisessa seoksessa on noin 10 ppm, ja tarkoituksena on asettaa SPR:n maksimialkuabsorption intensiteetti arvoon 1. Koe suoritettiin ajasta riippuvalla tavalla arvossa 0;1,5;3;6;12 ja 24 tuntia erilaisissa biologisesti merkityksellisissä olosuhteissa.Kokeilua kuvaavat yksityiskohdat löytyvät aiemmasta työstämme.19 Lyhyesti sanottuna erilaisia ​​pH-arvoja (3; 5; 7,2 ja 9), erilaisia ​​natriumkloridipitoisuuksia (10 mM; 50 mM; 150 mM), glukoosia (3,9 mM; 6,7 mM) ja glutamiinia (4 mM) ja valmisti myös Dulbeccon Modified Eagle Medium (DMEM) ja Fetal Bovine Serum (FBS) (vedessä ja DMEM) mallijärjestelmiksi ja tutki niiden vaikutuksia syntetisoitujen hopeananopartikkelien aggregaatiokäyttäytymiseen.pH NaCl:n, glukoosin ja glutamiinin arvot arvioidaan fysiologisten pitoisuuksien perusteella, kun taas DMEM:n ja FBS:n määrät ovat samat kuin koko in vitro -kokeessa käytetyt tasot.38-42 Kaikki mittaukset suoritettiin pH-arvoissa 7,2 ja 37 °C vakiosuolakonsentraatiolla 10 mM NaCl:n pitkän matkan hiukkasvuorovaikutusten eliminoimiseksi (paitsi tiettyjä pH- ja NaCl-kokeita, joissa nämä ominaisuudet ovat muuttujia opiskelu).28 Luettelo erilaisista olosuhteista on yhteenveto taulukossa 1. †:llä merkittyä koetta käytetään vertailuna ja se vastaa näytettä, joka sisältää 10 mM NaCl ja pH 7,2.
Ihmisen eturauhassyöpäsolulinja (DU145) ja immortalisoidut ihmisen keratinosyytit (HaCaT) saatiin ATCC:ltä (Manassas, VA, USA).Soluja viljellään rutiininomaisesti Dulbeccon minimiväliaineessa Eagle (DMEM), joka sisältää 4,5 g/l glukoosia (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA), jota on täydennetty 10 % FBS:llä, 2 mM L-glutamiinilla, 0,01 % streptomysiinillä ja 0,005 %. Penisilliini (Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA).Soluja viljellään 37 °C:n inkubaattorissa 5 % C02:ssa ja 95 % kosteudessa.
Partikkelien aggregaation aiheuttamien muutosten AgNP sytotoksisuuden tutkimiseksi ajasta riippuvaisella tavalla suoritettiin kaksivaiheinen MTT-määritys.Ensinnäkin kahden solutyypin elinkelpoisuus mitattiin AgNP-I-, AgNP-II- ja AgNP-III-käsittelyn jälkeen.Tätä tarkoitusta varten nämä kaksi solutyyppiä siirrostettiin 96-kuoppaisille levyille tiheydellä 10 000 solua/kuoppa ja käsiteltiin kolmella erikokoisella hopeananohiukkasella kasvavina pitoisuuksina toisena päivänä.24 tunnin käsittelyn jälkeen solut pestiin PBS:llä ja inkuboitiin 0,5 mg/ml MTT-reagenssilla (SERVA, Heidelberg, Saksa) laimennettuna viljelyväliaineeseen 1 tunnin ajan 37 °C:ssa.Formatsaanikiteet liuotettiin DMSO:hon (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA), ja absorptio mitattiin 570 nm:ssä käyttämällä Synergy HTX -levylukijaa (BioTek-Unkari, Budapest, Unkari).Käsittelemättömän kontrollinäytteen absorptioarvon katsotaan olevan 100 % eloonjäämisaste.Suorita vähintään 3 koetta käyttämällä neljää riippumatonta biologista toistoa.IC50 lasketaan annosvastekäyrästä elinvoiman tulosten perusteella.
Sen jälkeen, toisessa vaiheessa, inkuboimalla hiukkasia 150 mM NaCl:n kanssa eri aikoja (0, 1,5, 3, 6, 12 ja 24 tuntia) ennen solukäsittelyä tuotettiin erilaisia ​​hopeananopartikkeleiden aggregaatiotiloja.Myöhemmin suoritettiin sama MTT-määritys, kuten aiemmin on kuvattu, jotta voidaan arvioida muutoksia solujen elinkelpoisuudessa, joihin hiukkasten aggregaatio vaikutti.Arvioi lopputulos GraphPad Prism 7:llä, laske kokeen tilastollinen merkitsevyys parittomalla t-testillä ja merkitse sen taso * (p ≤ 0,05), ** (p ≤ 0,01), *** (p ≤ 0,001) ) Ja **** (p ≤ 0,0001).
Kolmea erikokoista hopeananopartikkelia (AgNP-I, AgNP-II ja AgNP-III) käytettiin määrittämään antibakteerinen herkkyys Cryptococcus neoformans IFM 5844:lle (IFM; Patogeenisten sienten ja mikrobitoksiikan tutkimuskeskus, Chiban yliopisto) ja Bacillus Test -megaterium 601SZMC31. (SZMC: Szeged Microbiology Collection) ja E. coli SZMC 0582 RPMI 1640 -elatusaineessa (Sigma-Aldrich Co.).Hiukkasten aggregaation aiheuttamien muutosten arvioimiseksi antibakteerisessa aktiivisuudessa määritettiin ensin niiden pienin estävä konsentraatio (MIC) mikrolaimennuksella 96-kuoppaisella mikrotiitterilevyllä.Lisää 50 μl:aan standardoitua solususpensiota (5 × 104 solua/ml RPMI 1640 -elatusaineessa) 50 μl hopeananopartikkelisuspensiota ja sarjalaimenna kaksinkertainen pitoisuus (edellä mainitussa väliaineessa vaihteluväli on 0 ja 75 ppm, eli kontrollinäyte sisältää 50 µl solususpensiota ja 50 µl väliainetta ilman nanopartikkeleita).Tämän jälkeen levyä inkuboitiin 30 °C:ssa 48 tuntia, ja viljelmän optinen tiheys mitattiin 620 nm:ssä käyttämällä SPECTROstar Nano -levynlukijaa (BMG LabTech, Offenburg, Saksa).Koe suoritettiin kolme kertaa kolmena rinnakkaisena.
Lukuun ottamatta sitä, että tällä kertaa käytettiin 50 µl yksittäisiä aggregoituja nanopartikkelinäytteitä, käytettiin samaa menettelyä kuin aiemmin on kuvattu, jotta tutkittiin aggregaation vaikutusta antibakteeriseen aktiivisuuteen edellä mainituilla kantoilla.Hopeananohiukkasten erilaiset aggregaatiotilat tuotetaan inkuboimalla hiukkasia 150 mM NaCl:n kanssa eri aikoja (0, 1,5, 3, 6, 12 ja 24 tuntia) ennen solujen käsittelyä.Kasvukontrollina käytettiin suspensiota, jota oli täydennetty 50 µl:lla RPMI 1640 -elatusainetta, kun taas toksisuuden hallitsemiseksi käytettiin suspensiota, jossa oli aggregoitumattomia nanopartikkeleita.Koe suoritettiin kolme kertaa kolmena rinnakkaisena.Käytä GraphPad Prism 7:ää arvioidaksesi lopullinen tulos uudelleen käyttämällä samaa tilastoanalyysiä kuin MTT-analyysi.
Pienimpien hiukkasten (AgNP-I) aggregaatiotaso on karakterisoitu ja tulokset julkaistiin osittain aikaisemmassa työssämme, mutta paremman vertailun vuoksi kaikki hiukkaset seulottiin perusteellisesti.Kokeelliset tiedot kerätään ja niistä keskustellaan seuraavissa osioissa.Kolme AgNP kokoa.19
TEM-, UV-Vis- ja DLS-mittaukset varmistivat kaikkien AgNP-näytteiden onnistuneen synteesin (kuvio 2A-D).Kuvan 2 ensimmäisen rivin mukaan pienimmällä hiukkasella (AgNP-I) on tasainen pallomainen morfologia, jonka keskimääräinen halkaisija on noin 10 nm.Siemenvälitteinen kasvatusmenetelmä tarjoaa myös AgNP-II:ta ja AgNP-III:aa eri kokoalueilla, joiden keskimääräiset hiukkasten halkaisijat ovat vastaavasti noin 20 nm ja 50 nm.Hiukkasjakauman keskihajonnan mukaan kolmen näytteen koot eivät mene päällekkäin, mikä on tärkeää niiden vertailevan analyysin kannalta.Vertaamalla TEM-pohjaisten hiukkasten 2D-projektioiden keskimääräistä sivusuhdetta ja ohuussuhdetta oletetaan, että hiukkasten palloisuus arvioidaan ImageJ:n muotosuodatinlaajennusohjelmalla (kuva 2E).43 Hiukkasten muodon analyysin mukaan hiukkasten kasvu ei vaikuta niiden muotosuhteeseen (pienimmän rajaavan suorakulmion iso sivu/lyhyt sivu) ja niiden ohuussuhteeseen (vastaavan täydellisen ympyrän mitattu pinta-ala/teoreettinen pinta-ala) ) vähenee vähitellen.Tämän seurauksena syntyy yhä enemmän monitahoisia hiukkasia, jotka ovat teoriassa täysin pyöreitä, mikä vastaa ohuussuhdetta 1.
Kuva 2 Transmissioelektronimikroskoopin (TEM) kuva (A), elektronidiffraktiokuvio (ED) (B), kokojakauman histogrammi (C), tyypillinen ultravioletti-näkyvän (UV-Vis) valon absorptiospektri (D) ja keskimääräinen nestesitraatti -päätetyillä hopeananohiukkasilla, joilla on mekaaninen halkaisija (Z-keskiarvo), zeta-potentiaali, muotosuhde ja paksuussuhde (E) on kolme eri kokoaluetta: AgNP-I on 10 nm (ylärivi), AgNP -II on 20 nm (keskirivi) ), AgNP-III (alarivi) on 50 nm.
Vaikka kasvumenetelmän syklinen luonne vaikutti jossain määrin hiukkasten muotoon, mikä johti suurempien AgNP:iden pienempään palloisuuteen, kaikki kolme näytettä pysyivät kvasipallomaisina.Lisäksi, kuten kuvion 2B elektronidiffraktiokuviossa näkyy, nano Hiukkasten kiteisyyteen ei vaikuteta.Näyttävä diffraktiorengas - joka voidaan korreloida hopean (111), (220), (200) ja (311) Millerin indeksien kanssa - on hyvin yhdenmukainen tieteellisen kirjallisuuden ja aikaisempien panostemme kanssa.9, 19,44 AgNP-II:n ja AgNP-III:n Debye-Scherrer-renkaan pirstoutuminen johtuu siitä, että ED-kuva otetaan samalla suurennuksella, joten hiukkaskoon kasvaessa diffraktioituneiden hiukkasten määrä per yksikköpinta-ala kasvaa ja pienenee.
Nanohiukkasten koon ja muodon tiedetään vaikuttavan biologiseen aktiivisuuteen.3,45 Muodosta riippuvainen katalyyttinen ja biologinen aktiivisuus voidaan selittää sillä, että eri muodoilla on taipumus proliferoida tiettyjä kidepintoja (joilla on erilaiset Millerin indeksit), ja näillä kidepinnoilla on erilainen aktiivisuus.45,46 Koska valmistetut hiukkaset antavat samanlaisia ​​ED-tuloksia, jotka vastaavat hyvin samanlaisia ​​​​kideominaisuuksia, voidaan olettaa, että myöhemmissä kolloidisen stabiilisuuden ja biologisen aktiivisuuden kokeissamme havaitut erot pitäisi johtua nanohiukkasten koosta, ei muotoon liittyvistä ominaisuuksista.
Kuvassa 2D tiivistetyt UV-Vis-tulokset korostavat edelleen syntetisoidun AgNP:n ylivoimaista pallomaisuutta, koska kaikkien kolmen näytteen SPR-huiput ovat noin 400 nm, mikä on pallomaisten hopeananohiukkasten tunnusarvo.29,30 Kaapatut spektrit vahvistivat myös nanohopean onnistuneen siemenvälitteisen kasvun.Kun hiukkaskoko kasvaa, AgNP-II:n maksimivalon absorptiota vastaava aallonpituus - entistä näkyvämmin - Kirjallisuuden mukaan AgNP-III koki punasiirtymän.6,29
Mitä tulee AgNP-järjestelmän alkuperäiseen kolloidiseen stabiilisuuteen, DLS:ää käytettiin mittaamaan hiukkasten keskimääräinen hydrodynaaminen halkaisija ja zeta-potentiaali pH:ssa 7,2.Kuvassa 2E esitetyt tulokset osoittavat, että AgNP-III:lla on korkeampi kolloidinen stabiilisuus kuin AgNP-I:llä tai AgNP-II:lla, koska yleiset suuntaviivat osoittavat, että 30 mV:n absoluuttinen zeta-potentiaali on välttämätön pitkäaikaisen kolloidisen stabiiliuden kannalta. Tätä havaintoa tukee myös, kun Z-keskiarvoa (saatu vapaiden ja aggregoituneiden hiukkasten keskimääräisenä hydrodynaamisena halkaisijana) verrataan TEM:llä saatuun primäärihiukkaskokoon, koska mitä lähempänä nämä kaksi arvoa ovat, sitä miedompi Gather-aste näytteessä on.Itse asiassa AgNP-I:n ja AgNP-II:n Z-keskiarvo on kohtuullisen korkeampi kuin niiden pääasiallinen TEM-arvioitu hiukkaskoko, joten verrattuna AgNP-III:aan näiden näytteiden ennustetaan aggregoituvan todennäköisemmin, missä erittäin negatiivinen zeta-potentiaali on on mukana lähellä kokoa Z-keskiarvo.
Selitys tälle ilmiölle voi olla kaksijakoinen.Toisaalta sitraattipitoisuus pidetään samalla tasolla kaikissa synteesivaiheissa, mikä tarjoaa suhteellisen suuren määrän varautuneita pintaryhmiä estämään kasvavien hiukkasten ominaispinta-alan pienenemisen.Levak et al.:n mukaan pienet molekyylit, kuten sitraatti, voidaan kuitenkin helposti vaihtaa nanohiukkasten pinnalla olevilla biomolekyylillä.Tässä tapauksessa kolloidinen stabiilisuus määräytyy tuotettujen biomolekyylien koronan perusteella.31 Koska tämä käyttäytyminen havaittiin myös aggregaatiomittauksissamme (käsitelty tarkemmin myöhemmin), sitraattikatto ei yksinään voi selittää tätä ilmiötä.
Toisaalta hiukkaskoko on kääntäen verrannollinen aggregaatiotaipumukseen nanometritasolla.Tätä tukee pääasiassa perinteinen Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) -menetelmä, jossa hiukkasten vetovoimaa kuvataan hiukkasten välisten houkuttelevien ja hylkivien voimien summana.He et al.:n mukaan DLVO-energiakäyrän maksimiarvo pienenee hematiittinanohiukkasten nanopartikkelien koon myötä, mikä helpottaa minimiprimäärienergian saavuttamista, mikä edistää palautumatonta aggregaatiota (kondensaatiota).47 On kuitenkin spekuloitu, että DLVO-teorian rajoitusten ulkopuolella on muitakin näkökohtia.Vaikka van der Waalsin painovoima ja sähköstaattinen kaksikerroksinen repulsio ovat samanlaisia ​​hiukkaskoon kasvaessa, Hotzen et al.ehdottaa, että sillä on voimakkaampi vaikutus aggregaatioon kuin DLVO sallii.14 He uskovat, että nanohiukkasten pinnan kaarevuutta ei voida enää arvioida tasaisena pinnana, mikä tekee matemaattisesta arvioinnista käyttökelvottoman.Lisäksi, kun hiukkaskoko pienenee, pinnalla olevien atomien prosenttiosuus kasvaa, mikä johtaa elektroniseen rakenteeseen ja pinnan varauskäyttäytymiseen.Ja pinnan reaktiivisuus muuttuu, mikä voi johtaa sähköisen kaksoiskerroksen varauksen laskuun ja edistää aggregaatiota.
Kun vertailimme AgNP-I:n, AgNP-II:n ja AgNP-III:n DLS-tuloksia kuviossa 3, havaitsimme, että kaikissa kolmessa näytteessä oli samanlainen pH:n aiheuttava aggregaatio.Voimakkaasti hapan ympäristö (pH 3) siirtää näytteen zeta-potentiaalin arvoon 0 mV, jolloin hiukkaset muodostavat mikronikokoisia aggregaatteja, kun taas alkalinen pH siirtää zeta-potentiaalinsa suurempaan negatiiviseen arvoon, jossa hiukkaset muodostavat pienempiä aggregaatteja (pH 5). ).Ja 7,2) ), tai pysyvät täysin aggregoitumattomina (pH 9).Myös joitakin tärkeitä eroja eri näytteiden välillä havaittiin.Koko kokeen ajan AgNP-I osoittautui herkimmäksi pH:n aiheuttamille zeta-potentiaalin muutoksille, koska näiden hiukkasten zeta-potentiaali on pienentynyt pH-arvossa 7,2 verrattuna pH-arvoon 9, kun taas AgNP-II ja AgNP-III osoittivat vain A:ta. huomattava muutos ζ:ssä on noin pH 3. Lisäksi AgNP-II osoitti hitaampia muutoksia ja kohtalaista zetapotentiaalia, kun taas AgNP-III osoitti lievin käyttäytymistä näistä kolmesta, koska järjestelmä osoitti korkeinta absoluuttista zeta-arvoa ja hidasta trendiliikettä, mikä osoittaa, että AgNP-III Vastustuskykyisin pH:n aiheuttamalle aggregaatiolle.Nämä tulokset ovat yhdenmukaisia ​​keskimääräisten hydrodynaamisten halkaisijamittaustulosten kanssa.Kun otetaan huomioon niiden alukkeiden partikkelikoko, AgNP-I osoitti jatkuvaa asteittaista aggregaatiota kaikilla pH-arvoilla, mikä todennäköisimmin johtui 10 mM NaCl-taustasta, kun taas AgNP-II ja AgNP-III osoittivat merkitsevää vain pH 3:ssa kerääntyessä.Mielenkiintoisin ero on, että suuresta nanopartikkelikoosta huolimatta AgNP-III muodostaa pienimmät aggregaatit pH:ssa 3 24 tunnissa, mikä korostaa sen aggregaatiota estäviä ominaisuuksia.Jakamalla AgNP:iden keskimääräinen Z pH:ssa 3 24 tunnin kuluttua valmistetun näytteen arvolla, voidaan havaita, että AgNP-I:n ja AgNP-II:n suhteelliset aggregaattikoot ovat kasvaneet 50-kertaisesti, 42-kertaisesti ja 22-kertaisesti. , vastaavasti.III.
Kuva 3 Sitraattipäätteisten hopeananopartikkelien näytteen dynaamiset valonsirontatulokset, joiden koko kasvaa (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ja 50 nm: AgNP-III) ilmaistaan ​​keskimääräisenä hydrodynaamisena halkaisijana (Z-keskiarvo) ) (oikealla) Eri pH-olosuhteissa zeta-potentiaali (vasemmalla) muuttuu 24 tunnin sisällä.
Havaittu pH-riippuvainen aggregaatio vaikutti myös AgNP-näytteiden ominaiseen pintaplasmoniresonanssiin (SPR), kuten niiden UV-Vis-spektrit osoittavat.Täydentävän kuvan S1 mukaan kaikkien kolmen hopean nanohiukkassuspension aggregaatiota seuraa niiden SPR-huippujen intensiteetin väheneminen ja kohtalainen punasiirtymä.Näiden muutosten laajuus pH:n funktiona on yhdenmukainen DLS-tulosten ennustaman aggregaatioasteen kanssa, mutta mielenkiintoisia suuntauksia on havaittu.Vastoin intuitiota käy ilmi, että keskikokoinen AgNP-II on herkin SPR-muutoksiin, kun taas kaksi muuta näytettä ovat vähemmän herkkiä.SPR-tutkimuksessa 50 nm on teoreettinen hiukkaskoon raja, jota käytetään hiukkasten erottamiseen niiden dielektristen ominaisuuksien perusteella.Alle 50 nm:n hiukkasia (AgNP-I ja AgNP-II) voidaan kuvata yksinkertaisiksi dielektrisiksi dipoleiksi, kun taas tämän rajan saavuttavilla tai ylittävillä hiukkasilla (AgNP-III) on monimutkaisemmat dielektriset ominaisuudet ja niiden resonanssi Kaista jakautuu multimodaalisiin muutoksiin. .Kahden pienemmän hiukkasnäytteen tapauksessa AgNP:itä voidaan pitää yksinkertaisina dipoleina, ja plasma voi helposti mennä päällekkäin.Kun hiukkaskoko kasvaa, tämä kytkentä tuottaa olennaisesti suuremman plasman, mikä saattaa selittää havaitun korkeamman herkkyyden.29 Suurimpien hiukkasten kohdalla yksinkertainen dipoliarvio ei kuitenkaan ole pätevä, kun myös muita kytkentätiloja voi esiintyä, mikä voi selittää AgNP-III:n vähentyneen taipumuksen osoittaa spektrimuutoksia.29
Kokeiluoloissamme on osoitettu, että pH-arvolla on suuri vaikutus erikokoisten sitraattipinnoitettujen hopeananopartikkelien kolloidiseen stabiilisuuteen.Näissä systeemeissä stabiilisuuden tarjoavat negatiivisesti varautuneet -COO-ryhmät AgNP:iden pinnalla.Sitraatti-ionin karboksylaattifunktionaalinen ryhmä protonoituu suuressa määrässä H+-ioneja, joten muodostunut karboksyyliryhmä ei voi enää tuottaa sähköstaattista repulsiota hiukkasten välillä, kuten kuvan 4 ylärivistä näkyy. Le Chatelierin periaatteen mukaan AgNP näytteet aggregoituvat nopeasti pH:ssa 3, mutta muuttuvat vähitellen yhä vakaammiksi pH:n noustessa.
Kuva 4 Pintavuorovaikutuksen kaavamainen mekanismi, jonka määrittelevät aggregaatio eri pH:ssa (ylärivi), NaCl-pitoisuus (keskirivi) ja biomolekyylit (alarivi).
Kuvan 5 mukaan tutkittiin myös erikokoisten AgNP-suspensioiden kolloidista stabiilisuutta kasvavilla suolapitoisuuksilla.Zeta-potentiaalin perusteella lisääntynyt nanopartikkelikoko näissä sitraattipäätteisissä AgNP-järjestelmissä tarjoaa jälleen paremman vastustuskyvyn NaCl:n ulkoisille vaikutuksille.AgNP-I:ssä 10 mM NaCl riittää indusoimaan lievää aggregaatiota, ja 50 mM suolapitoisuus antaa hyvin samankaltaisia ​​tuloksia.AgNP-II:ssa ja AgNP-III:ssa 10 mM NaCl ei merkittävästi vaikuta zetapotentiaaliin, koska niiden arvot pysyvät (AgNP-II) tai alle (AgNP-III) -30 mV.NaCl-pitoisuuden lisääminen 50 mM:iin ja lopuksi 150 mM NaCl:iin riittää vähentämään merkittävästi zeta-potentiaalin absoluuttista arvoa kaikissa näytteissä, vaikka suuremmat hiukkaset säilyttävät enemmän negatiivista varausta.Nämä tulokset ovat yhdenmukaisia ​​AgNP:iden odotetun keskimääräisen hydrodynaamisen halkaisijan kanssa;Z-keskimääräiset trendiviivat mitattuna 10, 50 ja 150 mM NaCl:lla osoittavat erilaisia, asteittain kasvavia arvoja.Lopuksi mikronikokoiset aggregaatit havaittiin kaikissa kolmessa 150 mM kokeessa.
Kuva 5 Sitraattipäätteisten hopeananopartikkelien näytteen dynaamiset valonsirontatulokset, joiden koko kasvaa (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ja 50 nm: AgNP-III) ilmaistaan ​​keskimääräisenä hydrodynaamisena halkaisijana (Z-keskiarvo) ) (oikealla) ja zeta-potentiaali (vasemmalla) muuttuvat 24 tunnin sisällä eri NaCl-pitoisuuksilla.
UV-Vis-tulokset lisäkuvassa S2 osoittavat, että SPR:llä 50 ja 150 mM NaCl kaikissa kolmessa näytteessä on välitön ja merkittävä lasku.Tämä voidaan selittää DLS:llä, koska NaCl-pohjainen aggregaatio tapahtuu nopeammin kuin pH-riippuvaiset kokeet, mikä selittyy suurella erolla varhaisten (0, 1,5 ja 3 tuntia) mittausten välillä.Lisäksi suolapitoisuuden lisääminen lisää myös koealustan suhteellista permittiivisyyttä, millä on syvällinen vaikutus pintaplasmoniresonanssiin.29
NaCl:n vaikutus on tiivistetty kuvan 4 keskirivillä. Yleisesti voidaan päätellä, että natriumkloridin pitoisuuden lisäämisellä on samanlainen vaikutus kuin happamuuden lisäämisellä, koska Na+-ioneilla on taipumus koordinoitua karboksylaattiryhmien ympärillä. tukahduttaa negatiiviset zeta-potentiaaliset AgNP:t.Lisäksi 150 mM NaCl tuotti mikronikokoisia aggregaatteja kaikissa kolmessa näytteessä, mikä osoittaa, että fysiologinen elektrolyyttipitoisuus on haitallinen sitraattipäätteisten AgNP:iden kolloidiselle stabiiliudelle.Ottamalla huomioon NaCl:n kriittisen tiivistyvän pitoisuuden (CCC) samanlaisissa AgNP-järjestelmissä, nämä tulokset voidaan sijoittaa taitavasti asiaankuuluvaan kirjallisuuteen.Huynh et ai.laskettiin, että NaCl:n CCC sitraattipäätteisille hopeananohiukkasille, joiden keskimääräinen halkaisija on 71 nm, oli 47,6 mM, kun taas El Badawy et ai.havaitsivat, että 10 nm:n AgNP:iden CCC sitraattipinnoitteella oli 70 mM.10,16 Lisäksi He ym. mittasivat merkittävästi korkean, noin 300 mM CCC:n, minkä vuoksi heidän synteesimenetelmänsä poikkesi aiemmin mainitusta julkaisusta.48 Vaikka tämänhetkinen panos ei ole tarkoitettu näiden arvojen kattavaan analyysiin, koska koe-olot kasvavat koko tutkimuksen monimutkaisuudessa, biologisesti merkityksellinen NaCl-pitoisuus 50 mM, erityisesti 150 mM NaCl, näyttää olevan melko korkea.Indusoitu koagulaatio, joka selittää havaitut voimakkaat muutokset.
Seuraava vaihe polymerointikokeessa on käyttää yksinkertaisia, mutta biologisesti merkittäviä molekyylejä simuloimaan nanohiukkasten ja biomolekyylien vuorovaikutuksia.DLS- (kuvat 6 ja 7) ja UV-Vis-tulosten (lisäkuvat S3 ja S4) perusteella voidaan tehdä joitain yleisiä johtopäätöksiä.Kokeiluoloissamme tutkitut molekyylit glukoosi ja glutamiini eivät indusoi aggregaatiota missään AgNP-järjestelmässä, koska Z-keskiarvotrendi liittyy läheisesti vastaavaan mittausreferenssiarvoon.Vaikka niiden läsnäolo ei vaikuta aggregaatioon, kokeelliset tulokset osoittavat, että nämä molekyylit ovat osittain adsorboituneita AgNP:iden pinnalle.Näkyvin tulos, joka tukee tätä näkemystä, on havaittu muutos valon absorptiossa.Vaikka AgNP-I ei osoita merkittäviä aallonpituuden tai intensiteetin muutoksia, se voidaan havaita selkeämmin mittaamalla suurempia hiukkasia, mikä johtuu todennäköisimmin aiemmin mainitusta suuremmasta optisesta herkkyydestä.Konsentraatiosta riippumatta glukoosi voi aiheuttaa suuremman punasiirtymän 1,5 tunnin kuluttua verrattuna kontrollimittaukseen, joka on noin 40 nm AgNP-II:ssa ja noin 10 nm AgNP-III:ssa, mikä todistaa pintavuorovaikutusten esiintymisen.Glutamiinilla oli samanlainen suuntaus, mutta muutos ei ollut niin ilmeinen.Lisäksi on syytä mainita, että glutamiini voi vähentää keskisuurten ja suurten hiukkasten absoluuttista zetapotentiaalia.Koska nämä zeta-muutokset eivät kuitenkaan näytä vaikuttavan aggregaatiotasoon, voidaan olettaa, että jopa pienet biomolekyylit, kuten glutamiini, voivat tarjota tietyn asteisen spatiaalisen hylkimisen hiukkasten välillä.
Kuva 6 Sitraattipäätteisten hopeananopartikkelinäytteiden dynaamiset valonsirontatulokset, joiden koko kasvaa (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ja 50 nm: AgNP-III) ilmaistaan ​​keskimääräisenä hydrodynaamisena halkaisijana (Z-keskiarvo) (oikealla) Ulkoisissa olosuhteissa, joissa glukoosipitoisuudet ovat erilaiset, zeta-potentiaali (vasemmalla) muuttuu 24 tunnin sisällä.
Kuva 7 Sitraattipäätteisten hopeananopartikkelien näytteen dynaamiset valonsirontatulokset, joiden koko kasvaa (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ja 50 nm: AgNP-III) ilmaistaan ​​keskimääräisenä hydrodynaamisena halkaisijana (Z-keskiarvo) ) (oikealla) Glutamiinin läsnä ollessa zeta-potentiaali (vasemmalla) muuttuu 24 tunnin sisällä.
Lyhyesti sanottuna pienet biomolekyylit, kuten glukoosi ja glutamiini, eivät vaikuta kolloidiseen stabiilisuuteen mitatussa pitoisuudessa: vaikka ne vaikuttavat zetapotentiaaliin ja UV-Vis-tuloksiin vaihtelevasti, Z-keskimääräiset tulokset eivät ole yhdenmukaisia.Tämä osoittaa, että molekyylien pintaadsorptio estää sähköstaattista repulsiota, mutta samalla tarjoaa mittavakauden.
Linkittääksemme aikaisemmat tulokset aikaisempiin tuloksiin ja simuloidaksemme biologisia olosuhteita taidokkaammin valitsimme yleisimmin käytetyistä soluviljelykomponenteista ja käytimme niitä koeolosuhteina tutkittaessa AgNP-kolloidien stabiilisuutta.Koko in vitro -kokeessa yksi DMEM:n tärkeimmistä tehtävistä väliaineena on luoda tarvittavat osmoottiset olosuhteet, mutta kemiallisesti se on monimutkainen suolaliuos, jonka kokonaisionivahvuus vastaa 150 mM NaCl:a. .40 Mitä tulee FBS:ään, se on pintaadsorption näkökulmasta monimutkainen seos biomolekyylejä - pääosin proteiineja, sillä on jonkin verran yhtäläisyyksiä glukoosin ja glutamiinin kokeellisten tulosten kanssa kemiallisesta koostumuksesta ja monimuotoisuudesta huolimatta Sukupuoli on paljon monimutkaisempaa.19 DLS ja UV-Kuvan 8 ja lisäkuvan S5 näkyvät tulokset voidaan selittää tarkastelemalla näiden materiaalien kemiallista koostumusta ja korreloimalla niitä edellisen osan mittausten kanssa.
Kuva 8 Sitraattipäätteisten hopeananopartikkelien näytteen dynaamiset valonsirontatulokset, joiden koko kasvaa (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ja 50 nm: AgNP-III) ilmaistaan ​​keskimääräisenä hydrodynaamisena halkaisijana (Z-keskiarvo) ) (oikealla) Soluviljelykomponenttien DMEM ja FBS läsnä ollessa zeta-potentiaali (vasemmalla) muuttuu 24 tunnin sisällä.
Erikokoisten AgNP:iden laimennuksella DMEM:ssä on samanlainen vaikutus kolloidiseen stabiilisuuteen kuin mitä havaitaan korkeiden NaCl-pitoisuuksien läsnä ollessa.AgNP:n dispersio 50 v/v % DMEM:ssä osoitti, että laajamittainen aggregaatio havaittiin zeta-potentiaalin ja Z-keskiarvon kasvun ja SPR-intensiteetin jyrkän laskun myötä.On syytä huomata, että DMEM:n indusoima enimmäisaggregaattikoko 24 tunnin kuluttua on kääntäen verrannollinen alukkeen nanopartikkelien kokoon.
FBS:n ja AgNP:n välinen vuorovaikutus on samanlainen kuin pienempien molekyylien, kuten glukoosin ja glutamiinin, läsnä ollessa, mutta vaikutus on voimakkaampi.Hiukkasten Z-keskiarvo pysyy ennallaan, kun taas zeta-potentiaalin kasvu havaitaan.SPR-huippu osoitti pientä punasiirtymää, mutta ehkä mielenkiintoisempaa on, että SPR-intensiteetti ei laskenut yhtä merkittävästi kuin kontrollimittauksessa.Nämä tulokset voidaan selittää makromolekyylien synnynnäisellä adsorptiolla nanopartikkelien pinnalla (alarivi kuvassa 4), mikä nyt ymmärretään biomolekyylisen koronan muodostumiseksi kehossa.49