Javascript-ը ներկայումս անջատված է ձեր դիտարկիչում:Երբ javascript-ն անջատված է, այս կայքի որոշ գործառույթներ չեն աշխատի:
Գրանցեք ձեր կոնկրետ մանրամասները և հատուկ հետաքրքրություն ներկայացնող դեղերը, և մենք կհամապատասխանենք ձեր տրամադրած տեղեկատվությունը մեր լայնածավալ տվյալների բազայի հոդվածներին և ժամանակին կուղարկենք ձեզ PDF պատճենը էլեկտրոնային փոստով:
Արդյո՞ք փոքր նանոմասնիկները միշտ ավելի լավն են:Հասկանալ արծաթի նանոմասնիկների չափից կախված ագրեգացիայի կենսաբանական ազդեցությունները կենսաբանորեն համապատասխան պայմաններում
Հեղինակներ՝ Bélteky P, Rónavári A, Zakupszky D, Boka E, Igaz N, Szerencsés B, Pfeiffer I, Vágvölgyi C, Kiricsi M, Konya Z
Պետեր Բելտեկի, 1, Անդրեա Ռոնավարի, 1, Դալմա Զակուպշկի, 1 Էստեր Բոկա, 1 Նորա Իգազ, 2 Բետինա Շերենցես, 3 Իլոնա Պֆայֆեր, 3 Չաբա Վագվոլգի, 3 Մոնիկա Կիրիցի, բնապահպանական գիտության և գիտության գիտության բնագավառում: , Սեգեդի համալսարան;2 Կենսաքիմիայի և մոլեկուլային կենսաբանության ամբիոն, Գիտության և տեղեկատվության ֆակուլտետ, Սեգեդի համալսարան, Հունգարիա;3 Մանրէաբանության ամբիոն, Գիտության և տեղեկատվության ֆակուլտետ, Սեգեդի համալսարան, Հունգարիա;4MTA-SZTE Ռեակցիայի կինետիկայի և մակերեսային քիմիայի հետազոտական ​​խումբ, Սեգեդ, Հունգարիա* Այս հեղինակները հավասարապես նպաստել են այս աշխատանքին:Հաղորդակցություն. Զոլտան Կոնյա Կիրառական և շրջակա միջավայրի քիմիայի բաժին, Գիտության և ինֆորմատիկայի ֆակուլտետ, Սեգեդի համալսարան, Ռերրիխ հրապարակ 1, Սեգեդ, H-6720, Հունգարիա Հեռախոս +36 62 544620 Էլ. փոստ [Էլ. Ամենատարածված ուսումնասիրված նանոնյութերից մեկը, հատկապես դրանց կենսաբժշկական կիրառության շնորհիվ:Այնուամենայնիվ, նանոմասնիկների ագրեգացման պատճառով նրանց գերազանց ցիտոտոքսիկությունը և հակաբակտերիալ ակտիվությունը հաճախ վտանգվում են կենսաբանական միջավայրերում:Այս աշխատանքում ուսումնասիրվել են 10, 20 և 50 նմ միջին տրամագծով երեք տարբեր ցիտրատով ավարտված արծաթի նանոմասնիկների ագրեգացիոն վարքագիծը և հարակից կենսաբանական գործունեությունը:Մեթոդ. Օգտագործեք փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակ՝ նանոմասնիկները սինթեզելու և բնութագրելու համար, գնահատեք դրանց ագրեգացման վարքը տարբեր pH արժեքներում, NaCl, գլյուկոզայի և գլուտամինի կոնցենտրացիաներում լույսի դինամիկ ցրման և ուլտրամանուշակագույն-տեսանելի սպեկտրոսկոպիայի միջոցով:Բացի այդ, բջիջների կուլտուրայի միջավայրում բաղադրիչները, ինչպիսիք են Dulbecco-ն, բարելավում են Eagle Medium-ի և պտղի հորթի շիճուկի ագրեգացման վարքը:Արդյունքները. Արդյունքները ցույց են տալիս, որ թթվային pH-ը և էլեկտրոլիտի ֆիզիոլոգիական պարունակությունը սովորաբար առաջացնում են միկրոն մասշտաբի ագրեգացիա, որը կարող է միջնորդավորված լինել կենսամոլեկուլային պսակի ձևավորմամբ:Հարկ է նշել, որ ավելի մեծ մասնիկները արտաքին ազդեցությունների նկատմամբ ավելի բարձր դիմադրություն են ցուցաբերում, քան իրենց փոքր գործընկերները:Կատարվել են in vitro ցիտոտոքսիկության և հակաբակտերիալ թեստեր՝ բջիջները մշակելով նանոմասնիկների ագրեգատներով ագրեգացման տարբեր փուլերում:Եզրակացություն. Մեր արդյունքները բացահայտում են խորը հարաբերակցություն կոլոիդային կայունության և AgNP-ների թունավորության միջև, քանի որ ծայրահեղ ագրեգացիան հանգեցնում է կենսաբանական ակտիվության ամբողջական կորստի:Ավելի մեծ մասնիկների համար նկատված հակաագրեգացիայի ավելի բարձր աստիճանը զգալի ազդեցություն ունի in vitro թունավորության վրա, քանի որ նման նմուշները պահպանում են ավելի շատ հակամանրէային և կաթնասունների բջիջների ակտիվություն:Այս բացահայտումները հանգեցնում են այն եզրակացության, որ, չնայած համապատասխան գրականության մեջ առկա ընդհանուր կարծիքին, հնարավոր ամենափոքր նանոմասնիկների թիրախավորումը չի կարող լավագույն գործողությունը լինել:Հիմնաբառեր՝ սերմերով պայմանավորված աճ, կոլոիդային կայունություն, չափից կախված ագրեգացիայի վարք, ագրեգացիայի վնասի թունավորություն
Քանի որ նանոնյութերի պահանջարկը և արտադրանքը շարունակում են աճել, ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն է դարձվում դրանց կենսաանվտանգությանը կամ կենսաբանական ակտիվությանը:Արծաթի նանոմասնիկները (AgNPs) այս դասի նյութերի առավել հաճախ սինթեզվող, հետազոտված և օգտագործվող ներկայացուցիչներից են՝ իրենց գերազանց կատալիտիկ, օպտիկական և կենսաբանական հատկությունների պատճառով:1 Ընդհանրապես ենթադրվում է, որ նանոնյութերի (ներառյալ AgNPs) եզակի բնութագրերը հիմնականում վերագրվում են նրանց մեծ հատուկ մակերեսին:Հետևաբար, անխուսափելիորեն խնդիրը ցանկացած գործընթաց է, որն ազդում է այս հիմնական հատկանիշի վրա, ինչպիսիք են մասնիկների չափը, մակերեսային ծածկույթը կամ ագրեգացումը, թե արդյոք դա լրջորեն կվնասի նանոմասնիկների հատկությունները, որոնք կարևոր են հատուկ ծրագրերի համար:
Մասնիկների չափի և կայունացուցիչների ազդեցությունները այն թեմաներն են, որոնք համեմատաբար լավ փաստագրված են գրականության մեջ:Օրինակ, ընդհանուր ընդունված տեսակետն այն է, որ փոքր նանոմասնիկները ավելի թունավոր են, քան ավելի մեծ նանոմասնիկները:2 Ընդհանուր գրականության համաձայն՝ մեր նախորդ ուսումնասիրությունները ցույց են տվել նանոարծաթի չափից կախված ակտիվությունը կաթնասունների բջիջների և միկրոօրգանիզմների վրա:3– 5 Մակերեւութային ծածկույթը ևս մեկ հատկանիշ է, որն ունի լայն ազդեցություն նանոնյութերի հատկությունների վրա:Պարզապես իր մակերևույթի վրա կայունացուցիչներ ավելացնելով կամ փոփոխելով՝ նույն նանոնյութը կարող է ունենալ բոլորովին տարբեր ֆիզիկական, քիմիական և կենսաբանական հատկություններ:Կափարիչ նյութերի կիրառումը առավել հաճախ կատարվում է որպես նանոմասնիկների սինթեզի մաս:Օրինակ, ցիտրատով ավարտված արծաթի նանոմասնիկները հետազոտության մեջ ամենաարդիական AgNP-ներից են, որոնք սինթեզվում են՝ նվազեցնելով արծաթի աղերը ընտրված կայունացուցիչ լուծույթում՝ որպես ռեակցիայի միջավայր:6 Ցիտրատը հեշտությամբ կարող է օգտվել իր ցածր գնից, հասանելիությունից, կենսահամատեղելիությունից և արծաթի նկատմամբ ուժեղ մերձեցումից, ինչը կարող է արտացոլվել առաջարկվող տարբեր փոխազդեցություններում՝ սկսած շրջելի մակերեսային կլանումից մինչև իոնային փոխազդեցություններ:Փոքր մոլեկուլները և 7,8-ի մոտ պոլիատոմային իոնները, ինչպիսիք են ցիտրատները, պոլիմերները, պոլիէլեկտրոլիտները և կենսաբանական նյութերը նույնպես սովորաբար օգտագործվում են նանո-արծաթը կայունացնելու և դրա վրա յուրահատուկ ֆունկցիոնալացումներ կատարելու համար:9-12
Թեև մակերևույթի կանխամտածված ծածկման միջոցով նանոմասնիկների ակտիվությունը փոխելու հնարավորությունը շատ հետաքրքիր ոլորտ է, այս մակերևույթի ծածկույթի հիմնական դերը աննշան է՝ ապահովելով նանոմասնիկների համակարգի կոլոիդային կայունություն:Նանյութերի մեծ հատուկ մակերեսը կարտադրի մեծ մակերևութային էներգիա, ինչը խոչընդոտում է համակարգի թերմոդինամիկական կարողությանը հասնելու իր նվազագույն էներգիային:13 Առանց պատշաճ կայունացման, դա կարող է հանգեցնել նանոնյութերի ագլոմերացիայի:Ագրեգացիան տարբեր ձևերի և չափերի մասնիկների ագրեգատների ձևավորումն է, որը տեղի է ունենում, երբ ցրված մասնիկները հանդիպում են, և ընթացիկ թերմոդինամիկական փոխազդեցությունները թույլ են տալիս մասնիկներին կպչել միմյանց:Հետևաբար, կայունացուցիչներն օգտագործվում են ագրեգացիան կանխելու համար՝ մասնիկների միջև բավականաչափ մեծ վանող ուժ ներդնելով՝ հակազդելու նրանց թերմոդինամիկական ձգողականությանը:14
Չնայած մասնիկների չափի և մակերեսի ծածկույթի թեման մանրակրկիտ ուսումնասիրվել է նանոմասնիկների կողմից հրահրվող կենսաբանական գործունեության կարգավորման համատեքստում, մասնիկների ագրեգացումը հիմնականում անտեսված տարածք է:Գրեթե չկա մանրակրկիտ ուսումնասիրություն, որը կլուծի նանոմասնիկների կոլոիդային կայունությունը կենսաբանորեն համապատասխան պայմաններում:10,15-17 Բացի այդ, այս ներդրումը հատկապես հազվադեպ է, երբ ագրեգացման հետ կապված թունավորությունը նույնպես ուսումնասիրվել է, նույնիսկ եթե այն կարող է առաջացնել անբարենպաստ ռեակցիաներ, ինչպիսիք են անոթային թրոմբոզը կամ ցանկալի բնութագրերի կորուստը, ինչպիսին է դրա թունավորությունը, ցույց է տրված Նկար 1.18-ում, 19-ը ցույց է տրված:Փաստորեն, արծաթի նանոմասնիկների դիմադրության մի քանի հայտնի մեխանիզմներից մեկը կապված է ագրեգացման հետ, քանի որ որոշ E. coli և Pseudomonas aeruginosa շտամներ, ինչպես հաղորդում է, նվազեցնում են իրենց նանո-արծաթի զգայունությունը՝ արտահայտելով ֆլագելին սպիտակուցը՝ ֆլագելին:Այն ունի բարձր հարաբերակցություն արծաթի նկատմամբ՝ դրանով իսկ առաջացնելով ագրեգացիա։20
Կան մի քանի տարբեր մեխանիզմներ՝ կապված արծաթի նանոմասնիկների թունավորության հետ, և ագրեգացիան ազդում է այս բոլոր մեխանիզմների վրա:AgNP-ի կենսագործունեության ամենաքննարկվող մեթոդը, որը երբեմն կոչվում է «Տրոյական ձի» մեխանիզմ, AgNP-ները դիտարկում է որպես Ag+ կրողներ:1,21 Տրոյական ձիու մեխանիզմը կարող է ապահովել տեղական Ag+ կոնցենտրացիայի մեծ աճ, ինչը հանգեցնում է ROS-ի և մեմբրանի ապաբևեռացման:22-24 Ագրեգացումը կարող է ազդել Ag+-ի արտազատման վրա՝ դրանով իսկ ազդելով թունավորության վրա, քանի որ այն նվազեցնում է արդյունավետ ակտիվ մակերեսը, որտեղ արծաթի իոնները կարող են օքսիդանալ և լուծվել:Այնուամենայնիվ, AgNP-ները ոչ միայն թունավորություն կցուցաբերեն իոնների արտազատման միջոցով:Պետք է հաշվի առնել չափերի և մորֆոլոգիայի հետ կապված բազմաթիվ փոխազդեցություններ:Դրանցից նանոմասնիկների մակերեսի չափն ու ձևը որոշիչ բնութագրիչ են:4,25 Այս մեխանիզմների հավաքածուն կարելի է դասակարգել որպես «առաջացած թունավորության մեխանիզմներ»:Գոյություն ունեն բազմաթիվ միտոքոնդրիալ և մակերևութային թաղանթային ռեակցիաներ, որոնք կարող են վնասել օրգանելները և առաջացնել բջիջների մահ:25-27 Քանի որ ագրեգատների ձևավորումը բնականաբար ազդում է կենդանի համակարգերի կողմից ճանաչված արծաթ պարունակող առարկաների չափի և ձևի վրա, այդ փոխազդեցությունները նույնպես կարող են ազդել:
Արծաթի նանոմասնիկների ագրեգացման վերաբերյալ մեր նախորդ հոդվածում մենք ցուցադրեցինք արդյունավետ զննման ընթացակարգ, որը բաղկացած է քիմիական և in vitro կենսաբանական փորձերից՝ այս խնդիրը ուսումնասիրելու համար:19 Լույսի դինամիկ ցրումը (DLS) նախընտրելի տեխնիկան է այս տեսակի ստուգումների համար, քանի որ նյութը կարող է ցրել ֆոտոնները ալիքի երկարությամբ, որը համեմատելի է իր մասնիկների չափի հետ:Քանի որ հեղուկ միջավայրում մասնիկների բրոունյան շարժման արագությունը կապված է չափի հետ, ցրված լույսի ինտենսիվության փոփոխությունը կարող է օգտագործվել հեղուկ նմուշի միջին հիդրոդինամիկ տրամագիծը (Z-միջին) որոշելու համար։28 Բացի այդ, նմուշի վրա լարում կիրառելով, նանոմասնիկի զետա պոտենցիալը (ζ պոտենցիալը) կարող է չափվել Z միջին արժեքի նմանությամբ:13,28 Եթե զետա պոտենցիալի բացարձակ արժեքը բավականաչափ բարձր է (ըստ ընդհանուր ուղեցույցների> ±30 մՎ), այն կառաջացնի ուժեղ էլեկտրաստատիկ վանում մասնիկների միջև՝ ագրեգացմանը հակազդելու համար:Մակերեւութային պլազմոնային ռեզոնանսը (SPR) եզակի օպտիկական երևույթ է, որը հիմնականում վերագրվում է թանկարժեք մետաղների նանոմասնիկներին (հիմնականում Au և Ag):29 Հիմնվելով նանոմաշտաբով այս նյութերի էլեկտրոնային տատանումների (մակերևութային պլազմոնների) վրա՝ հայտնի է, որ գնդաձև AgNP-ներն ունեն 400 նմ-ի մոտ ուլտրամանուշակագույն վիզային կլանման գագաթնակետ:30 Մասնիկների ինտենսիվությունը և ալիքի երկարության տեղաշարժը օգտագործվում են DLS-ի արդյունքները լրացնելու համար, քանի որ այս մեթոդը կարող է օգտագործվել՝ հայտնաբերելու նանոմասնիկների ագրեգացումը և բիոմոլեկուլների մակերեսային կլանումը:
Ձեռք բերված տեղեկատվության հիման վրա բջիջների կենսունակությունը (MTT) և հակաբակտերիալ վերլուծությունները կատարվում են այնպես, որ AgNP-ի թունավորությունը նկարագրվում է որպես ագրեգացման մակարդակի ֆունկցիա, այլ ոչ թե (առավել հաճախ օգտագործվող գործոն) նանոմասնիկների կոնցենտրացիայից:Այս եզակի մեթոդը թույլ է տալիս մեզ ցույց տալ կենսաբանական ակտիվության մեջ ագրեգացման մակարդակի կարևորությունը, քանի որ, օրինակ, ցիտրատով ավարտված AgNP-ները մի քանի ժամվա ընթացքում ամբողջությամբ կորցնում են իրենց կենսաբանական ակտիվությունը ագրեգացման պատճառով:19
Ընթացիկ աշխատանքում մենք նպատակ ունենք մեծապես ընդլայնել մեր նախորդ ներդրումը կենսակապված կոլոիդների կայունության և կենսաբանական ակտիվության վրա դրանց ազդեցության գործում՝ ուսումնասիրելով նանոմասնիկների չափի ազդեցությունը նանոմասնիկների ագրեգացման վրա:Սա, անկասկած, նանոմասնիկների ուսումնասիրություններից մեկն է։Ավելի բարձր մակարդակի հեռանկար և 31 Այս խնդիրը ուսումնասիրելու համար օգտագործվել է սերմերի միջոցով աճի մեթոդ՝ ցիտրատով ավարտված AgNP-ների արտադրության երեք տարբեր չափերի միջակայքում (10, 20 և 50 նմ):6,32 որպես ամենատարածված մեթոդներից մեկը:Նանոնյութերի համար, որոնք լայնորեն և կանոնավոր կերպով օգտագործվում են բժշկական կիրառություններում, ընտրվում են տարբեր չափերի ցիտրատով վերջավորվող AgNP-ները՝ ուսումնասիրելու նանոարծաթի ագրեգացման հետ կապված կենսաբանական հատկությունների հնարավոր չափերի կախվածությունը:Տարբեր չափերի AgNP-ներ սինթեզելուց հետո մենք բնութագրեցինք արտադրված նմուշները փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակով (TEM), այնուհետև ուսումնասիրեցինք մասնիկները՝ օգտագործելով վերը նշված զննման ընթացակարգը:Բացի այդ, in vitro բջիջների կուլտուրաների առկայության դեպքում Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) և Պտղի խոշոր եղջերավոր անասունի շիճուկ (FBS), չափից կախված ագրեգացման վարքագիծը և դրա վարքագիծը գնահատվել են տարբեր pH արժեքներով, NaCl, գլյուկոզա և գլուտամինի կոնցենտրացիաներով:Ցիտոտոքսիկության բնութագրերը որոշվում են համապարփակ պայմաններում:Գիտական ​​կոնսենսուսը ցույց է տալիս, որ ընդհանուր առմամբ նախընտրելի են ավելի փոքր մասնիկները.մեր հետաքննությունն ապահովում է քիմիական և կենսաբանական հարթակ՝ պարզելու, թե արդյոք դա այդպես է:
Երեք արծաթի նանոմասնիկներ՝ տարբեր չափերի միջակայքերով, պատրաստվել են Wan et al.-ի կողմից առաջարկված սերմերով միջնորդավորված աճի մեթոդով՝ չնչին ճշգրտումներով:6 Այս մեթոդը հիմնված է քիմիական վերացման վրա՝ օգտագործելով արծաթի նիտրատը (AgNO3) որպես արծաթի աղբյուր, նատրիումի բորոհիդրիդը (NaBH4) որպես վերականգնող նյութ և նատրիումի ցիտրատը՝ որպես կայունացուցիչ:Նախ, նատրիումի ցիտրատ երկհիդրատից (Na3C6H5O7 x 2H2O) պատրաստեք 75 մլ 9 մՄ ցիտրատի ջրային լուծույթ և տաքացրեք մինչև 70°C:Այնուհետև ռեակցիայի միջավայրին ավելացվել է 2 մլ 1% w/v AgNO3 լուծույթ, իսկ հետո նոր պատրաստված նատրիումի բորոհիդրիդ լուծույթը (2 մլ 0,1% w/v) կաթիլաբար լցրել խառնուրդի մեջ։Ստացված դեղին-շագանակագույն կախոցը 1 ժամ պահել է 70°C-ում ուժեղ խառնելով, այնուհետև սառչել մինչև սենյակային ջերմաստիճան:Ստացված նմուշը (այսուհետև կոչվում է AgNP-I) օգտագործվում է որպես հիմք սինթեզի հաջորդ քայլում սերմերի միջոցով աճի համար:
Միջին չափի մասնիկների կախույթը սինթեզելու համար (նշվում է որպես AgNP-II), տաքացրեք 90 մլ 7,6 մՄ ցիտրատի լուծույթը մինչև 80°C, խառնեք այն 10 մլ AgNP-I-ի հետ և այնուհետև խառնեք 2 մլ 1% w/v AgNO3 լուծույթը։ 1 ժամ պահվել է ուժեղ մեխանիկական խառնման տակ, այնուհետև նմուշը սառչել սենյակային ջերմաստիճանում:
Ամենամեծ մասնիկի համար (AgNP-III) կրկնել աճի նույն գործընթացը, բայց այս դեպքում օգտագործել 10 մլ AgNP-II որպես սերմերի կախույթ:Նմուշները սենյակային ջերմաստիճանի հասնելուց հետո AgNO3-ի ընդհանուր պարունակության վրա հիմնված AgNO3-ի անվանական կոնցենտրացիան սահմանում են մինչև 150 ppm՝ ավելացնելով կամ գոլորշիացնելով լրացուցիչ լուծիչ 40°C-ում և վերջապես պահել դրանք 4°C-ում մինչև հետագա օգտագործումը:
Օգտագործեք FEI Tecnai G2 20 X-Twin փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակ (TEM) (FEI կորպորատիվ գլխամասային գրասենյակ, Հիլսբորո, Օրեգոն, ԱՄՆ) 200 կՎ արագացման լարմամբ՝ նանոմասնիկների մորֆոլոգիական բնութագրերը ուսումնասիրելու և դրանց էլեկտրոնային դիֆրակցիայի (ED) օրինաչափությունը գրավելու համար:Առնվազն 15 ներկայացուցչական պատկերներ (~750 մասնիկներ) գնահատվել են ImageJ ծրագրային փաթեթի միջոցով, և ստացված հիստոգրամները (և ամբողջ հետազոտության բոլոր գրաֆիկները) ստեղծվել են OriginPro 2018-ում (OriginLab, Northampton, MA, ԱՄՆ) 33, 34:
Նմուշների միջին հիդրոդինամիկ տրամագիծը (Z-միջին), զետա պոտենցիալը (ζ-պոտենցիալ) և բնորոշ մակերևութային պլազմոնային ռեզոնանսը (SPR) չափվել են դրանց սկզբնական կոլոիդային հատկությունները ցույց տալու համար:Նմուշի միջին հիդրոդինամիկ տրամագիծը և զետա պոտենցիալը չափվել են Malvern Zetasizer Nano ZS գործիքով (Malvern Instruments, Malvern, UK)՝ օգտագործելով միանգամյա օգտագործման ծալված մազանոթ բջիջներ 37±0.1°C ջերմաստիճանում:Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis սպեկտրոֆոտոմետրը (Halma PLC, Largo, FL, ԱՄՆ) օգտագործվել է 250-800 նմ տիրույթում նմուշների UV-Vis կլանման սպեկտրից բնորոշ SPR բնութագրերը ստանալու համար:
Ամբողջ փորձի ընթացքում միաժամանակ իրականացվել են կոլոիդային կայունության հետ կապված չափումների երեք տարբեր տեսակներ։Օգտագործեք DLS՝ չափելու մասնիկների միջին հիդրոդինամիկ տրամագիծը (Z միջին) և զետա պոտենցիալը (ζ պոտենցիալ), քանի որ Z միջինը կապված է նանոմասնիկների ագրեգատների միջին չափի հետ, իսկ զետա պոտենցիալը ցույց է տալիս, թե արդյոք էլեկտրաստատիկ վանումը համակարգում բավականաչափ ուժեղ է, որպեսզի փոխհատուցի Վան դեր Վալսի ներգրավումը նանոմասնիկների միջև:Չափումները կատարվում են եռակի, իսկ Z միջինի և զետա պոտենցիալի ստանդարտ շեղումը հաշվարկվում է Zetasizer ծրագրաշարի միջոցով:Մասնիկների բնորոշ SPR սպեկտրները գնահատվում են UV-Vis սպեկտրոսկոպիայի միջոցով, քանի որ գագաթնակետային ինտենսիվության և ալիքի երկարության փոփոխությունները կարող են ցույց տալ ագրեգացման և մակերևույթի փոխազդեցությունները:29,35 Փաստորեն, մակերևութային պլազմոնային ռեզոնանսը թանկարժեք մետաղներում այնքան ազդեցիկ է, որ հանգեցրել է կենսամոլեկուլների վերլուծության նոր մեթոդների:29,36,37 AgNP-ների կոնցենտրացիան փորձարարական խառնուրդում կազմում է մոտ 10 ppm, և նպատակն է սահմանել առավելագույն սկզբնական SPR կլանման ինտենսիվությունը 1-ի:1,5;3;6;12 և 24 ժամ տարբեր կենսաբանական համապատասխան պայմաններում:Փորձը նկարագրող ավելի շատ մանրամասներ կարելի է տեսնել մեր նախորդ աշխատանքում:19 Մի խոսքով, տարբեր pH արժեքներ (3; 5; 7.2 և 9), տարբեր նատրիումի քլորիդի (10 մՄ; 50 մՄ; 150 մՄ), գլյուկոզայի (3.9 մՄ; 6.7 մՄ) և գլուտամինի (4 մՄ) կոնցենտրացիաներ, և Նաև պատրաստեց Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) և Fetal Bovine Serum (FBS) (ջրում և DMEM) որպես մոդելային համակարգեր և ուսումնասիրեց դրանց ազդեցությունը սինթեզված արծաթի նանոմասնիկների ագրեգացման վարքագծի վրա:pH-ի, NaCl-ի, գլյուկոզայի և գլուտամինի արժեքները գնահատվում են ֆիզիոլոգիական կոնցենտրացիաների հիման վրա, մինչդեռ DMEM-ի և FBS-ի քանակները նույնն են, ինչ ամբողջ in vitro փորձի ժամանակ օգտագործված մակարդակները:38-42 Բոլոր չափումները կատարվել են pH 7.2 և 37°C ջերմաստիճանում 10 մՄ NaCl աղի մշտական ​​կոնցենտրացիայով՝ հեռացնելու միջքաղաքային մասնիկների փոխազդեցությունները (բացառությամբ pH-ի և NaCl-ի հետ կապված որոշ փորձերի, որտեղ այս հատկանիշները ստորև նշված փոփոխականներն են: ուսումնասիրություն):28 Տարբեր պայմանների ցանկն ամփոփված է Աղյուսակ 1-ում: †-ով նշված փորձը օգտագործվում է որպես հղում և համապատասխանում է 10 մՄ NaCl և pH 7.2 պարունակող նմուշին:
Մարդու շագանակագեղձի քաղցկեղի բջջային գիծը (DU145) և անմահացած մարդկային կերատինոցիտները (HaCaT) ստացվել են ATCC-ից (Manassas, VA, ԱՄՆ):Բջիջները պարբերաբար աճեցվում են Dulbecco-ի նվազագույն էական միջավայրում Eagle (DMEM), որը պարունակում է 4,5 գ/լ գլյուկոզա (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, ԱՄՆ), լրացվում է 10% FBS, 2 mM L-glutamine, 0,01% Streptomycin և 0,005%: Պենիցիլին (Սիգմա-Օլդրիչ, Սենթ Լուիս, Միսսուրի, ԱՄՆ):Բջիջները մշակվում են 37°C ինկուբատորում 5% CO2 և 95% խոնավության պայմաններում:
Որպեսզի ուսումնասիրվեն AgNP-ի ցիտոտոքսիկության փոփոխությունները, որոնք առաջացել են մասնիկների ագրեգացիայի հետևանքով ժամանակից կախված եղանակով, իրականացվել է երկքայլ MTT փորձարկում:Նախ, երկու բջիջների կենսունակությունը չափվել է AgNP-I, AgNP-II և AgNP-III բուժումից հետո:Այդ նպատակով երկու տեսակի բջիջները սերմնացվեցին 96 ջրհորի թիթեղների մեջ՝ 10000 բջիջ/հոր խտությամբ և մշակվեցին երեք տարբեր չափերի արծաթի նանոմասնիկներով՝ երկրորդ օրը աճող կոնցենտրացիաներով:Բուժումից 24 ժամ հետո բջիջները լվացվեցին PBS-ով և ինկուբացվեցին 0,5 մգ/մլ MTT ռեագենտով (SERVA, Հայդելբերգ, Գերմանիա) նոսրացված կուլտուրայի մեջ 1 ժամ 37°C-ում:Ֆորմազանի բյուրեղները լուծվել են DMSO-ում (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, ԱՄՆ), և կլանումը չափվել է 570 նմ-ում՝ օգտագործելով Synergy HTX ափսե ընթերցող (BioTek-Հունգարիա, Բուդապեշտ, Հունգարիա):Չմշակված հսկիչ նմուշի կլանման արժեքը համարվում է 100% գոյատևման գործակից:Կատարեք առնվազն 3 փորձ՝ օգտագործելով չորս անկախ կենսաբանական կրկնօրինակներ:IC50-ը ​​հաշվարկվում է դոզայի արձագանքման կորից՝ հիմնված կենսունակության արդյունքների վրա:
Այնուհետև, երկրորդ քայլում, մասնիկները 150 մՄ NaCl-ով ինկուբացնելով տարբեր ժամանակաշրջաններով (0, 1,5, 3, 6, 12 և 24 ժամ), նախքան բջիջների բուժումը, ստացվեցին արծաթի նանոմասնիկների տարբեր ագրեգացիոն վիճակներ:Այնուհետև, նույն MTT փորձարկումն իրականացվեց, ինչպես նախկինում նկարագրված էր՝ գնահատելու համար բջիջների կենսունակության փոփոխությունները, որոնք ազդում են մասնիկների ագրեգացիայից:Վերջնական արդյունքը գնահատելու համար օգտագործեք GraphPad Prism 7-ը, հաշվարկեք փորձի վիճակագրական նշանակությունը չզույգված t-թեստի միջոցով և նշեք դրա մակարդակը որպես * (p ≤ 0,05), ** (p ≤ 0,01), *** (p ≤ 0,001): ) Եվ **** (p ≤ 0,0001):
Երեք տարբեր չափերի արծաթի նանոմասնիկներ (AgNP-I, AgNP-II և AgNP-III) օգտագործվել են Cryptococcus neoformans IFM 5844 (IFM; Պաթոգեն սնկերի և մանրէաբանական տոքսիկոլոգիայի հետազոտական ​​կենտրոն, Chiba University TestMC6031) և Bacilium S31-ի նկատմամբ հակաբակտերիալ զգայունության համար: (SZMC: Szeged Microbiology Collection) և E. coli SZMC 0582 RPMI 1640 միջավայրում (Sigma-Aldrich Co.):Մասնիկների ագրեգացման հետևանքով առաջացած հակաբակտերիալ ակտիվության փոփոխությունները գնահատելու համար նախ որոշվել է դրանց նվազագույն արգելակող կոնցենտրացիան (MIC)՝ 96 հորատանցքի միկրոտիտրային ափսեում միկրո նոսրացման միջոցով:50 մկլ ստանդարտացված բջջային կասեցման (5 × 104 բջիջ/մլ RPMI 1640 միջավայրում) ավելացրեք 50 մկլ արծաթի նանոմասնիկի կախոց և հաջորդաբար նոսրացրեք կոնցենտրացիայի կրկնապատիկը (վերոհիշյալ միջավայրում միջակայքը 0 և 75 ppm է, այսինքն. Հսկիչ նմուշը պարունակում է 50 մկլ բջջային կախոց և 50 մկլ միջավայր՝ առանց նանոմասնիկների):Այնուհետև ափսեը ինկուբացվել է 30°C-ում 48 ժամ, և մշակույթի օպտիկական խտությունը չափվել է 620 նմ-ում՝ օգտագործելով SPECTROstar Nano ափսե ընթերցող (BMG LabTech, Offenburg, Գերմանիա):Փորձը կատարվել է երեք անգամ եռակի:
Բացառությամբ այն բանի, որ այս պահին օգտագործվել են 50 մկլ մեկ ագրեգացված նանոմասնիկների նմուշներ, նույն ընթացակարգը, ինչպես նախկինում նկարագրված է, օգտագործվել է վերոհիշյալ շտամների վրա հակաբակտերիալ ակտիվության վրա ագրեգացիայի ազդեցությունը հետազոտելու համար:Արծաթի նանոմասնիկների ագրեգացման տարբեր վիճակներ առաջանում են՝ 150 մՄ NaCl-ով մասնիկները ինկուբացնելով տարբեր ժամանակահատվածներում (0, 1,5, 3, 6, 12 և 24 ժամ) մինչև բջջի մշակումը:Որպես աճի վերահսկման միջոց օգտագործվել է 50 μL RPMI 1640 միջավայրով լրացված կախոց, մինչդեռ թունավորությունը վերահսկելու համար օգտագործվել է ոչ ագրեգացված նանոմասնիկներով կախոց:Փորձը կատարվել է երեք անգամ եռակի:Օգտագործեք GraphPad Prism 7 վերջնական արդյունքը կրկին գնահատելու համար՝ օգտագործելով նույն վիճակագրական վերլուծությունը, ինչ MTT վերլուծությունը:
Ամենափոքր մասնիկների (AgNP-I) ագրեգացման մակարդակը բնութագրվել է, և արդյունքները մասամբ հրապարակվել են մեր նախորդ աշխատանքում, սակայն ավելի լավ համեմատության համար բոլոր մասնիկները մանրակրկիտ զննվել են:Փորձարարական տվյալները հավաքվում և քննարկվում են հետևյալ բաժիններում:Երեք չափերի AgNP.19
TEM-ի, UV-Vis-ի և DLS-ի կողմից իրականացված չափումները հաստատել են AgNP-ի բոլոր նմուշների հաջող սինթեզը (Նկար 2A-D):Համաձայն Նկար 2-ի առաջին շարքի՝ ամենափոքր մասնիկը (AgNP-I) ցույց է տալիս միատեսակ գնդաձև մորֆոլոգիա՝ մոտ 10 նմ միջին տրամագծով:Սերմերի միջոցով աճի մեթոդը նաև տրամադրում է AgNP-II և AgNP-III տարբեր չափերի միջակայքեր՝ համապատասխանաբար մոտավորապես 20 նմ և 50 նմ մասնիկների միջին տրամագծերով:Ըստ մասնիկների բաշխման ստանդարտ շեղման՝ երեք նմուշների չափերը չեն համընկնում, ինչը կարևոր է դրանց համեմատական ​​վերլուծության համար։Համեմատելով TEM-ի վրա հիմնված մասնիկների 2D պրոյեկցիաների միջին ասպեկտի հարաբերակցությունը և բարակության հարաբերակցությունը, ենթադրվում է, որ մասնիկների գնդաձևությունը գնահատվում է ImageJ-ի ձևի ֆիլտրի միջոցով (Նկար 2E):43 Ըստ մասնիկների ձևի վերլուծության՝ դրանց հարաբերակցությունը (մեծ կողմ/ամենափոքր սահմանակից ուղղանկյունի կարճ կողմ) չի ազդում մասնիկների աճի վրա, և դրանց բարակության հարաբերակցությունը (համապատասխան կատարյալ շրջանի/տեսական տարածքի չափված տարածքը)։ ) աստիճանաբար նվազում է:Սա հանգեցնում է ավելի ու ավելի շատ բազմանիստ մասնիկների, որոնք տեսականորեն կատարյալ կլոր են, որոնք համապատասխանում են 1 նիհարության հարաբերակցությանը:
Նկար 2 Փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակի (TEM) պատկեր (A), էլեկտրոնային դիֆրակցիայի (ED) օրինաչափություն (B), չափի բաշխման հիստոգրամ (C), բնորոշ ուլտրամանուշակագույն տեսանելի (UV-Vis) լույսի կլանման սպեկտր (D) և միջին հեղուկի ցիտրատ Արծաթի վերջավոր նանոմասնիկները մեխանիկական տրամագծով (Z-միջին), զետա պոտենցիալով, կողմի հարաբերակցությամբ և հաստության հարաբերակցությամբ (E) ունեն երեք տարբեր չափերի միջակայք. AgNP-I-ը 10 նմ է (վերևի շարքը), AgNP-II-ը՝ 20 նմ (միջին շարքը): ), AgNP-III (ներքևի շարքը) 50 նմ է։
Թեև աճի մեթոդի ցիկլային բնույթը որոշ չափով ազդեց մասնիկների ձևի վրա, ինչը հանգեցրեց ավելի մեծ AgNP-ների ավելի փոքր գնդաձևությանը, բոլոր երեք նմուշները մնացին կիսագնդաձև:Բացի այդ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2B-ի էլեկտրոնային դիֆրակցիայի օրինաչափությունում, նանո Մասնիկների բյուրեղությունը չի ազդում:Ակնառու դիֆրակցիոն օղակը, որը կարող է փոխկապակցվել (111), (220), (200) և (311) Միլլերի արծաթի ինդեքսների հետ, շատ համահունչ է գիտական ​​գրականությանը և մեր նախորդ ներդրումներին:9, 19,44 AgNP-II-ի և AgNP-III-ի Debye-Scherrer օղակի մասնատումը պայմանավորված է նրանով, որ ED պատկերը նկարահանվում է նույն խոշորացմամբ, հետևաբար, երբ մասնիկի չափը մեծանում է, ցրված մասնիկների թիվը մեկում: միավոր տարածքը մեծանում և նվազում է:
Հայտնի է, որ նանոմասնիկների չափերն ու ձևը ազդում են կենսաբանական ակտիվության վրա:3,45 Ձևից կախված կատալիտիկ և կենսաբանական ակտիվությունը կարելի է բացատրել այն փաստով, որ տարբեր ձևեր հակված են բազմապատկելու բյուրեղների որոշակի երեսներ (ունենալով տարբեր Միլերի ինդեքսներ), և այդ բյուրեղային երեսներն ունեն տարբեր ակտիվություն:45,46 Քանի որ պատրաստված մասնիկները տալիս են նմանատիպ ED արդյունքներ, որոնք համապատասխանում են բյուրեղային շատ նման բնութագրերին, կարելի է ենթադրել, որ մեր հետագա կոլոիդային կայունության և կենսաբանական ակտիվության փորձերում, ցանկացած նկատված տարբերություն պետք է վերագրվի Նանոմասնիկի չափին, այլ ոչ թե ձևին առնչվող հատկություններին:
Նկար 2D-ում ամփոփված UV-Vis-ի արդյունքներն ավելի են ընդգծում սինթեզված AgNP-ի ճնշող գնդաձև բնույթը, քանի որ բոլոր երեք նմուշների SPR գագաթները մոտ 400 նմ են, ինչը գնդաձև արծաթի նանոմասնիկների բնորոշ արժեքն է:29,30 Գրավված սպեկտրները նույնպես հաստատեցին նանոարծաթի հաջող աճը սերմերի միջոցով:Երբ մասնիկների չափը մեծանում է, ալիքի երկարությունը, որը համապատասխանում է AgNP-II-ի առավելագույն լույսի կլանմանը, ավելի ցայտուն կերպով, ըստ գրականության, AgNP-III-ը զգացել է կարմիր տեղաշարժ:6,29
Ինչ վերաբերում է AgNP համակարգի սկզբնական կոլոիդային կայունությանը, DLS-ն օգտագործվել է մասնիկների միջին հիդրոդինամիկ տրամագիծը և զետա պոտենցիալը pH 7,2-ում չափելու համար:Նկար 2E-ում պատկերված արդյունքները ցույց են տալիս, որ AgNP-III-ն ունի ավելի բարձր կոլոիդային կայունություն, քան AgNP-I կամ AgNP-II, քանի որ ընդհանուր ուղեցույցները ցույց են տալիս, որ 30 մՎ բացարձակ զետա պոտենցիալն անհրաժեշտ է երկարաժամկետ կոլոիդային կայունության համար։ Z միջին արժեքը (ստացված որպես ազատ և ագրեգացված մասնիկների միջին հիդրոդինամիկ տրամագիծ) համեմատվում է TEM-ի կողմից ստացված առաջնային մասնիկների չափի հետ, քանի որ որքան մոտ են երկու արժեքները, այնքան ավելի մեղմ է նմուշի հավաքման աստիճանը:Իրականում, AgNP-I-ի և AgNP-II-ի Z միջինը ողջամտորեն ավելի բարձր է, քան դրանց հիմնական TEM-ով գնահատված մասնիկների չափը, ուստի AgNP-III-ի համեմատ, կանխատեսվում է, որ այս նմուշներն ավելի հավանական են միավորվելու, որտեղ խիստ բացասական զետա պոտենցիալը ուղեկցվում է փակ չափով Z միջին արժեքով:
Այս երեւույթի բացատրությունը կարող է լինել երկակի.Մի կողմից, ցիտրատի կոնցենտրացիան սինթեզի բոլոր քայլերում պահպանվում է նույն մակարդակի վրա՝ ապահովելով լիցքավորված մակերևույթի խմբերի համեմատաբար մեծ քանակություն՝ կանխելու աճող մասնիկների հատուկ մակերեսի նվազումը:Այնուամենայնիվ, ըստ Լևակի և այլոց, ցիտրատի նման փոքր մոլեկուլները հեշտությամբ կարող են փոխանակվել նանոմասնիկների մակերեսի բիոմոլեկուլներով:Այս դեպքում կոլոիդային կայունությունը կորոշվի արտադրված բիոմոլեկուլների պսակով։31 Քանի որ այս վարքագիծը նկատվել է նաև մեր ագրեգացման չափումներում (ավելի մանրամասն քննարկվել է ավելի ուշ), ցիտրատային ծածկույթը միայնակ չի կարող բացատրել այս երևույթը:
Մյուս կողմից, մասնիկների չափը հակադարձ համեմատական ​​է նանոմետրի մակարդակում ագրեգացման միտումին:Դրան հիմնականում աջակցում է ավանդական Դերջագին-Լանդաու-Վերվեյ-Օվերբեկ (DLVO) մեթոդը, որտեղ մասնիկների ներգրավումը նկարագրվում է որպես մասնիկների միջև ձգող և վանող ուժերի գումար:Ըստ He et al.-ի, DLVO էներգիայի կորի առավելագույն արժեքը նվազում է հեմատիտի նանոմասնիկների նանոմասնիկների չափերով, ինչը հեշտացնում է նվազագույն առաջնային էներգիայի հասնելը, դրանով իսկ նպաստելով անշրջելի ագրեգացմանը (խտացմանը):47 Այնուամենայնիվ, ենթադրվում է, որ կան նաև այլ ասպեկտներ, որոնք դուրս են DLVO տեսության սահմանափակումներից:Թեև վան դեր Վալսի գրավիտացիան և էլեկտրաստատիկ երկշերտ վանումը նման են մասնիկների չափի մեծացման հետ, Հոտցեի և այլոց վերանայումը:առաջարկում է, որ այն ավելի ուժեղ ազդեցություն ունի ագրեգացիայի վրա, քան թույլ է տալիս DLVO-ն:14 Նրանք կարծում են, որ նանոմասնիկների մակերևութային կորությունն այլևս չի կարող գնահատվել որպես հարթ մակերես, ինչը մաթեմատիկական գնահատումը դարձնում է անկիրառելի:Բացի այդ, երբ մասնիկների չափը նվազում է, մակերեսի վրա առկա ատոմների տոկոսն ավելի մեծ է դառնում, ինչը հանգեցնում է էլեկտրոնային կառուցվածքի և մակերևութային լիցքի վարքագծին:Եվ մակերևույթի ռեակտիվությունը փոխվում է, ինչը կարող է հանգեցնել էլեկտրական կրկնակի շերտի լիցքի նվազմանը և նպաստել ագրեգացմանը:
Նկար 3-ում AgNP-I-ի, AgNP-II-ի և AgNP-III-ի DLS-ի արդյունքները համեմատելիս մենք նկատեցինք, որ բոլոր երեք նմուշներն էլ ցույց են տվել pH-ի նման ագրեգացիա:Խիստ թթվային միջավայրը (pH 3) տեղափոխում է նմուշի զետա պոտենցիալը մինչև 0 մՎ՝ առաջացնելով մասնիկները միկրոն չափի ագրեգատներ, մինչդեռ ալկալային pH-ն իր զետա ներուժը տեղափոխում է ավելի մեծ բացասական արժեք, որտեղ մասնիկները ձևավորում են ավելի փոքր ագրեգատներ (pH 5: ).Եվ 7.2) ), կամ մնում են ամբողջովին չագրեգացված (pH 9):Դիտարկվել են նաև որոշ կարևոր տարբերություններ տարբեր նմուշների միջև:Փորձի ընթացքում AgNP-I-ն ամենազգայունն է pH-ով առաջացած զետա պոտենցիալի փոփոխությունների նկատմամբ, քանի որ այս մասնիկների զետա պոտենցիալը pH 7.2-ում նվազել է pH 9-ի համեմատ, մինչդեռ AgNP-II-ը և AgNP-III-ը ցույց են տվել միայն A. ζ-ի զգալի փոփոխությունը pH 3-ի սահմաններում է: Բացի այդ, AgNP-II-ը ցույց է տվել ավելի դանդաղ փոփոխություններ և չափավոր զետա պոտենցիալ, մինչդեռ AgNP-III-ը ցույց է տվել երեքի ամենամեղմ վարքը, քանի որ համակարգը ցույց է տվել ամենաբարձր բացարձակ զետա արժեքը և դանդաղ տենդենցի շարժումը, ինչը ցույց է տալիս. AgNP-III Առավել դիմացկուն է pH-ի առաջացրած ագրեգացմանը:Այս արդյունքները համապատասխանում են միջին հիդրոդինամիկ տրամագծի չափման արդյունքներին:Հաշվի առնելով դրանց այբբենարանների մասնիկների չափը, AgNP-I-ը ցույց է տվել մշտական ​​աստիճանական ագրեգացիա բոլոր pH արժեքներում, ամենայն հավանականությամբ 10 մՄ NaCl ֆոնի պատճառով, մինչդեռ AgNP-II-ը և AgNP-III-ը նշանակալի են ցույց տվել միայն pH 3 հավաքման դեպքում:Ամենահետաքրքիր տարբերությունն այն է, որ չնայած իր մեծ նանոմասնիկների չափին, AgNP-III-ը 24 ժամվա ընթացքում կազմում է ամենափոքր ագրեգատները pH 3-ում՝ ընդգծելով դրա հակաագրեգացիոն հատկությունները:AgNP-ների միջին Z-ը pH 3-ում 24 ժամ հետո բաժանելով պատրաստված նմուշի արժեքի վրա՝ կարելի է նկատել, որ AgNP-I-ի և AgNP-II-ի հարաբերական ագրեգատի չափերն աճել են 50 անգամ, 42 անգամ և 22 անգամ։ , համապատասխանաբար։III.
Նկար 3 Ցիտրատով ավարտված արծաթի նանոմասնիկների նմուշի լույսի դինամիկ ցրման արդյունքները մեծացող չափերով (10 նմ՝ AgNP-I, 20 նմ՝ AgNP-II և 50 նմ՝ AgNP-III) արտահայտված են որպես միջին հիդրոդինամիկ տրամագիծ (Z միջինը ) (աջ) Տարբեր pH պայմաններում, զետա պոտենցիալը (ձախից) փոխվում է 24 ժամվա ընթացքում:
Դիտարկված pH-ից կախված ագրեգացիան ազդել է նաև AgNP նմուշների մակերևութային պլազմոնային ռեզոնանսի (SPR) վրա, ինչի մասին վկայում են դրանց UV-Vis սպեկտրները:Համաձայն Լրացուցիչ Նկար S1-ի, արծաթե նանոմասնիկների բոլոր երեք կախոցների միավորմանը հաջորդում է դրանց SPR գագաթների ինտենսիվության նվազումը և չափավոր կարմիր տեղաշարժը:Այս փոփոխությունների չափը՝ որպես pH-ի ֆունկցիա, համահունչ է DLS-ի արդյունքներով կանխատեսված ագրեգացման աստիճանին, այնուամենայնիվ, որոշ հետաքրքիր միտումներ են նկատվել:Ի տարբերություն ինտուիցիայի՝ պարզվում է, որ միջին չափի AgNP-II-ն ամենազգայունն է SPR-ի փոփոխությունների նկատմամբ, մինչդեռ մյուս երկու նմուշներն ավելի քիչ զգայուն են։SPR հետազոտության մեջ 50 նմ-ը մասնիկների չափի տեսական սահմանն է, որն օգտագործվում է մասնիկները տարբերելու համար՝ հիմնվելով դրանց դիէլեկտրական հատկությունների վրա։50 նմ-ից փոքր մասնիկները (AgNP-I և AgNP-II) կարելի է բնութագրել որպես պարզ դիէլեկտրական դիպոլներ, մինչդեռ մասնիկները, որոնք հասնում են կամ գերազանցում են այս սահմանը (AgNP-III) ունեն ավելի բարդ դիէլեկտրական հատկություններ, և նրանց ռեզոնանսը: The գոտին բաժանվում է մուլտիմոդալ փոփոխությունների: .Երկու փոքր մասնիկների նմուշների դեպքում AgNP-ները կարող են դիտվել որպես պարզ դիպոլներ, և պլազման կարող է հեշտությամբ համընկնել:Երբ մասնիկների չափը մեծանում է, այս զուգավորումը, ըստ էության, արտադրում է ավելի մեծ պլազմա, ինչը կարող է բացատրել նկատված ավելի բարձր զգայունությունը:29 Այնուամենայնիվ, ամենամեծ մասնիկների համար պարզ դիպոլային գնահատումը վավեր չէ, երբ կարող են առաջանալ նաև այլ միացման վիճակներ, ինչը կարող է բացատրել AgNP-III-ի սպեկտրային փոփոխությունները ցույց տալու նվազման միտումը:29
Մեր փորձարարական պայմաններում ապացուցված է, որ pH-ի արժեքը մեծ ազդեցություն ունի տարբեր չափերի ցիտրատով պատված արծաթի նանոմասնիկների կոլոիդային կայունության վրա։Այս համակարգերում կայունությունն ապահովում են AgNP-ների մակերեսի վրա բացասաբար լիցքավորված -COO- խմբերը:Ցիտրատ իոնի կարբոքսիլատային ֆունկցիոնալ խումբը պրոտոնացված է մեծ քանակությամբ H+ իոնների մեջ, ուստի առաջացած կարբոքսիլ խումբն այլևս չի կարող ապահովել էլեկտրաստատիկ վանում մասնիկների միջև, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ի վերին շարքում: Լե Շատելիեի սկզբունքի համաձայն՝ AgNP նմուշները արագորեն համախմբվում են pH 3-ում, բայց աստիճանաբար դառնում են ավելի ու ավելի կայուն, քանի որ pH-ը մեծանում է:
Գծապատկեր 4 Մակերեւութային փոխազդեցության սխեմատիկ մեխանիզմը, որը սահմանվում է տարբեր pH-ի (վերին շարքում), NaCl-ի կոնցենտրացիայի (միջին շարք) և կենսամոլեկուլների (ներքևի շարք) տակ ագրեգացիայի միջոցով:
Համաձայն Գծապատկեր 5-ի, տարբեր չափերի AgNP-ի կախույթներում կոլոիդային կայունությունը նույնպես ուսումնասիրվել է աղի աճող կոնցենտրացիաների պայմաններում:Ելնելով զետա պոտենցիալից՝ ցիտրատով ավարտված AgNP այս համակարգերում նանոմասնիկների ավելացված չափը կրկին ապահովում է ուժեղացված դիմադրություն NaCl-ի արտաքին ազդեցություններին:AgNP-I-ում 10 մՄ NaCl-ը բավարար է մեղմ ագրեգացիա առաջացնելու համար, իսկ 50 մՄ աղի կոնցենտրացիան տալիս է շատ նմանատիպ արդյունքներ:AgNP-II-ում և AgNP-III-ում 10 մՄ NaCl-ն էականորեն չի ազդում զետա ներուժի վրա, քանի որ դրանց արժեքները մնում են (AgNP-II) կամ ցածր (AgNP-III) -30 մՎ-ում:NaCl-ի կոնցենտրացիայի բարձրացումը մինչև 50 մՄ և վերջապես մինչև 150 մՄ NaCl բավական է բոլոր նմուշներում զետա ներուժի բացարձակ արժեքը զգալիորեն նվազեցնելու համար, թեև ավելի մեծ մասնիկները ավելի շատ բացասական լիցք են պահպանում:Այս արդյունքները համապատասխանում են AgNP-ների ակնկալվող միջին հիդրոդինամիկ տրամագծին.10, 50 և 150 մՄ NaCl-ի վրա չափված Z միջին միտումների գծերը ցույց են տալիս տարբեր, աստիճանաբար աճող արժեքներ:Ի վերջո, միկրոն չափի ագրեգատներ են հայտնաբերվել բոլոր երեք 150 մՄ փորձարկումներում:
Նկար 5 Ցիտրատով ավարտված արծաթի նանոմասնիկների նմուշի լույսի դինամիկ ցրման արդյունքները մեծացող չափերով (10 նմ՝ AgNP-I, 20 նմ՝ AgNP-II և 50 նմ՝ AgNP-III) արտահայտված են որպես միջին հիդրոդինամիկ տրամագիծ (Z միջինը ) (աջ) և զետա պոտենցիալը (ձախ) փոխվում են 24 ժամվա ընթացքում NaCl տարբեր կոնցենտրացիաների պայմաններում:
UV-Vis-ի արդյունքները Լրացուցիչ Նկար S2-ում ցույց են տալիս, որ 50 և 150 մՄ NaCl-ի SPR-ը բոլոր երեք նմուշներում ակնթարթային և զգալի նվազում է:Սա կարելի է բացատրել DLS-ով, քանի որ NaCl-ի վրա հիմնված ագրեգացիան տեղի է ունենում ավելի արագ, քան pH-ից կախված փորձերը, ինչը բացատրվում է վաղ (0, 1,5 և 3 ժամ) չափումների միջև մեծ տարբերությամբ:Բացի այդ, աղի կոնցենտրացիայի ավելացումը կբարձրացնի նաև փորձարարական միջավայրի հարաբերական թույլատրելիությունը, ինչը խոր ազդեցություն կունենա մակերեսային պլազմոնային ռեզոնանսի վրա:29
NaCl-ի ազդեցությունն ամփոփված է Նկար 4-ի միջին շարքում: Ընդհանուր առմամբ, կարելի է եզրակացնել, որ նատրիումի քլորիդի կոնցենտրացիայի ավելացումը ունի նույն ազդեցությունը, ինչ թթվայնությունը, քանի որ Na+ իոնները հակված են կոորդինացվելու կարբոքսիլատային խմբերի շուրջը: ճնշելով բացասական զետա պոտենցիալ AgNP-ները:Բացի այդ, 150 մՄ NaCl-ն արտադրել է միկրոն չափի ագրեգատներ բոլոր երեք նմուշներում, ինչը ցույց է տալիս, որ էլեկտրոլիտի ֆիզիոլոգիական կոնցենտրացիան վնասակար է ցիտրատով ավարտված AgNP-ների կոլոիդային կայունության համար:Հաշվի առնելով NaCl-ի կրիտիկական խտացման կոնցենտրացիան (CCC) նմանատիպ AgNP համակարգերի վրա՝ այս արդյունքները կարող են խելամտորեն տեղավորվել համապատասխան գրականության մեջ:Huynh et al.հաշվարկել է, որ NaCl-ի CCC-ը 71 նմ միջին տրամագծով ցիտրատով վերջացած արծաթի նանոմասնիկների համար կազմում է 47,6 մՄ, մինչդեռ Էլ Բադավին և այլք.նկատեց, որ ցիտրատային ծածկույթով 10 նմ AgNP-ների CCC-ը 70 մՄ էր:10,16 Բացի այդ, զգալի բարձր՝ մոտ 300 մՄ CCC-ը չափվել է He et al.-ի կողմից, ինչը պատճառ է դարձել, որ նրանց սինթեզի մեթոդը տարբերվի նախկինում նշված հրապարակումից:48 Թեև ներկայիս ներդրումը ուղղված չէ այս արժեքների համապարփակ վերլուծությանը, քանի որ մեր փորձարարական պայմանները մեծանում են ողջ ուսումնասիրության բարդության մեջ, կենսաբանորեն համապատասխան NaCl-ի 50 մՄ կոնցենտրացիան, հատկապես 150 մՄ NaCl, թվում է, որ բավականին բարձր է:Առաջացած կոագուլյացիա՝ բացատրելով հայտնաբերված ուժեղ փոփոխությունները։
Պոլիմերացման փորձի հաջորդ քայլը պարզ, բայց կենսաբանորեն համապատասխան մոլեկուլների օգտագործումն է՝ նանոմասնիկ-կենսամոլեկուլ փոխազդեցությունները մոդելավորելու համար:Հիմնվելով DLS-ի (Նկարներ 6 և 7) և UV-Vis արդյունքների վրա (Լրացուցիչ նկարներ S3 և S4) կարելի է պնդել որոշ ընդհանուր եզրակացություններ:Մեր փորձարարական պայմաններում գլյուկոզա և գլուտամին ուսումնասիրված մոլեկուլները AgNP-ի որևէ համակարգում չեն առաջացնի ագրեգացիա, քանի որ Z-միջին միտումը սերտորեն կապված է համապատասխան հղման չափման արժեքի հետ:Չնայած դրանց առկայությունը չի ազդում ագրեգացման վրա, փորձարարական արդյունքները ցույց են տալիս, որ այդ մոլեկուլները մասամբ ներծծվում են AgNP-ների մակերեսին:Այս տեսակետը հաստատող ամենաակնառու արդյունքը լույսի կլանման նկատվող փոփոխությունն է:Չնայած AgNP-I-ը չի ցուցադրում ալիքի երկարության կամ ինտենսիվության զգալի փոփոխություններ, այն կարելի է ավելի պարզ դիտարկել՝ չափելով ավելի մեծ մասնիկները, ինչը, ամենայն հավանականությամբ, պայմանավորված է ավելի վաղ նշված ավելի մեծ օպտիկական զգայունությամբ:Անկախ կոնցենտրացիայից՝ գլյուկոզան կարող է ավելի մեծ կարմիր տեղաշարժ առաջացնել 1,5 ժամ հետո՝ համեմատած հսկիչ չափման հետ, որը մոտավորապես 40 նմ է AgNP-II-ում և մոտ 10 նմ՝ AgNP-III-ում, ինչը ապացուցում է մակերեսային փոխազդեցությունների առաջացումը:Գլութամինը նմանատիպ միտում է ցույց տվել, սակայն փոփոխությունն այնքան էլ ակնհայտ չէր։Բացի այդ, հարկ է նաև նշել, որ գլուտամինը կարող է նվազեցնել միջին և մեծ մասնիկների բացարձակ զետա ներուժը։Այնուամենայնիվ, քանի որ այս զետա փոփոխությունները կարծես թե չեն ազդում ագրեգացման մակարդակի վրա, կարելի է ենթադրել, որ նույնիսկ փոքր կենսամոլեկուլները, ինչպիսին է գլուտամինը, կարող են ապահովել որոշակի աստիճանի տարածական վանում մասնիկների միջև:
Նկար 6 Ցիտրատով ավարտված արծաթի նանոմասնիկների նմուշների լույսի դինամիկ ցրման արդյունքները մեծացող չափերով (10 նմ՝ AgNP-I, 20 նմ՝ AgNP-II և 50 նմ՝ AgNP-III) արտահայտված են որպես միջին հիդրոդինամիկ տրամագիծ (Z միջին) (աջ) Գլյուկոզայի տարբեր կոնցենտրացիաների արտաքին պայմաններում զետա պոտենցիալը (ձախից) փոխվում է 24 ժամվա ընթացքում:
Նկար 7 Ցիտրատով ավարտված արծաթի նանոմասնիկների նմուշի լույսի դինամիկ ցրման արդյունքները մեծացող չափերով (10 նմ՝ AgNP-I, 20 նմ՝ AgNP-II և 50 նմ՝ AgNP-III) արտահայտված են որպես միջին հիդրոդինամիկ տրամագիծ (Z միջինը ) (աջ) Գլուտամինի առկայության դեպքում զետա պոտենցիալը (ձախից) փոխվում է 24 ժամվա ընթացքում։
Մի խոսքով, փոքր կենսամոլեկուլները, ինչպիսիք են գլյուկոզան և գլուտամինը, չեն ազդում կոլոիդային կայունության վրա չափված կոնցենտրացիայի դեպքում. չնայած նրանք տարբեր աստիճանի ազդում են զետա ներուժի և UV-Vis արդյունքների վրա, Z միջին արդյունքները համահունչ չեն:Սա ցույց է տալիս, որ մոլեկուլների մակերեսային կլանումը արգելակում է էլեկտրաստատիկ վանումը, բայց միևնույն ժամանակ ապահովում է ծավալային կայունություն։
Նախորդ արդյունքները նախորդ արդյունքների հետ կապելու և կենսաբանական պայմաններն ավելի հմտորեն մոդելավորելու համար մենք ընտրեցինք բջիջների մշակույթի ամենատարածված բաղադրիչներից մի քանիսը և դրանք օգտագործեցինք որպես փորձարարական պայմաններ AgNP կոլոիդների կայունությունն ուսումնասիրելու համար:Ամբողջ in vitro փորձի ժամանակ DMEM-ի որպես միջավայրի կարևորագույն գործառույթներից մեկը անհրաժեշտ օսմոտիկ պայմանների ստեղծումն է, սակայն քիմիական տեսանկյունից այն աղի բարդ լուծույթ է՝ ընդհանուր իոնային ուժով, որը նման է 150 մՄ NaCl-ին։ .40 Ինչ վերաբերում է FBS-ին, ապա այն մակերևույթի կլանման տեսակետից բիոմոլեկուլների, հիմնականում սպիտակուցների բարդ խառնուրդ է, այն ունի որոշ նմանություններ գլյուկոզայի և գլուտամինի փորձարարական արդյունքների հետ, չնայած քիմիական կազմին և բազմազանությանը Սեռը շատ ավելի բարդ է:19 DLS և UV- Նկար 8-ում և Լրացուցիչ Նկար S5-ում ներկայացված տեսանելի արդյունքները, համապատասխանաբար, կարելի է բացատրել՝ ուսումնասիրելով այս նյութերի քիմիական բաղադրությունը և դրանք փոխկապակցելով նախորդ բաժնի չափումների հետ:
Նկար 8 Ցիտրատով ավարտված արծաթի նանոմասնիկների նմուշի լույսի դինամիկ ցրման արդյունքները մեծացող չափերով (10 նմ՝ AgNP-I, 20 նմ՝ AgNP-II և 50 նմ՝ AgNP-III) արտահայտված են որպես միջին հիդրոդինամիկ տրամագիծ (Z միջինը ) (աջ) Բջջային մշակույթի DMEM և FBS բաղադրիչների առկայության դեպքում զետա պոտենցիալը (ձախից) փոխվում է 24 ժամվա ընթացքում:
Տարբեր չափերի AgNP-ների նոսրացումը DMEM-ում ունի նույն ազդեցությունը կոլոիդային կայունության վրա, ինչ նկատվում է NaCl-ի բարձր կոնցենտրացիաների առկայության դեպքում:AgNP-ի ցրումը 50 v/v% DMEM-ում ցույց տվեց, որ լայնածավալ ագրեգացիա է հայտնաբերվել զետա պոտենցիալի և Z-ի միջին արժեքի աճով և SPR ինտենսիվության կտրուկ նվազմամբ:Հարկ է նշել, որ DMEM-ի կողմից 24 ժամ հետո առաջացած առավելագույն ագրեգատի չափը հակադարձ համեմատական ​​է այբբենարանային նանոմասնիկների չափերին:
FBS-ի և AgNP-ի փոխազդեցությունը նման է փոքր մոլեկուլների, ինչպիսիք են գլյուկոզան և գլուտամինը, նկատվում է, բայց ազդեցությունն ավելի ուժեղ է:Մասնիկների Z միջինը մնում է անփոփոխ, մինչդեռ զետա պոտենցիալի աճ է նկատվում:SPR գագաթնակետը ցույց տվեց մի փոքր կարմիր տեղաշարժ, բայց, թերևս, ավելի հետաքրքիր է, որ SPR ինտենսիվությունը չի նվազել այնքան, որքան հսկիչ չափման ժամանակ:Այս արդյունքները կարելի է բացատրել նանոմասնիկների մակերեսի վրա մակրոմոլեկուլների բնածին կլանմամբ (ներքևի շարքում՝ նկար 4-ում), որն այժմ հասկացվում է որպես մարմնում բիոմոլեկուլային պսակի ձևավորում։49