Javascript bħalissa huwa diżattivat fil-browser tiegħek.Meta javascript ikun diżattivat, xi funzjonijiet ta' din il-websajt ma jaħdmux.
Irreġistra d-dettalji speċifiċi tiegħek u d-drogi speċifiċi ta’ interess, u aħna nqabblu l-informazzjoni li tipprovdi ma’ artikli fid-database estensiva tagħna u nibagħtulek kopja PDF permezz ta’ email fil-ħin.
Nanopartiċelli iżgħar huma dejjem aħjar?Jifhmu l-effetti bijoloġiċi ta 'aggregazzjoni dipendenti mid-daqs ta' nanopartiċelli tal-fidda taħt kundizzjonijiet bijoloġikament rilevanti
Awturi: 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 tal-Kimika Ambjentali, l-Ungerija, l-Ungerija Fakultà tax-Xjenza u l-Informatika , Università ta' Szeged;2 Dipartiment tal-Bijokimika u Bijoloġija Molekulari, Fakultà tax-Xjenza u Informazzjoni, Università ta' Szeged, Ungerija;3 Dipartiment tal-Mikrobijoloġija, Fakultà tax-Xjenza u Informazzjoni, Università ta' Szeged, Ungerija;4MTA-SZTE Reaction Kinetics and Surface Chemistry Research Group, Szeged, Ungerija* Dawn l-awturi kkontribwew bl-istess mod għal dan ix-xogħol.Komunikazzjoni: Zoltán Kónya Dipartiment tal-Kimika Applikata u Ambjentali, Fakultà tax-Xjenza u Informatika, Università ta 'Szeged, Rerrich Square 1, Szeged, H-6720, Ungerija Telefon +36 62 544620 Email [Protezzjoni bl-email] Għan: Nanopartiċelli tal-fidda (AgNPs) huma wieħed min-nanomaterjali l-aktar studjati b'mod komuni, speċjalment minħabba l-applikazzjonijiet bijomediċi tagħhom.Madankollu, minħabba l-aggregazzjoni tan-nanopartiċelli, iċ-ċitotossiċità eċċellenti tagħhom u l-attività antibatterika ħafna drabi huma kompromessi fil-midja bijoloġika.F'dan ix-xogħol, ġew studjati l-imġiba ta 'aggregazzjoni u l-attivitajiet bijoloġiċi relatati ta' tliet kampjuni differenti ta 'nanopartiċelli tal-fidda terminati b'ċitrat b'dijametru medju ta' 10, 20, u 50 nm.Metodu: Uża mikroskopju elettroniku tat-trażmissjoni biex tisintetizza u tikkaratterizza n-nanopartiċelli, tevalwa l-imġieba ta 'aggregazzjoni tagħhom f'diversi valuri ta' pH, NaCl, konċentrazzjonijiet ta 'glukożju u glutamina permezz ta' tifrix tad-dawl dinamiku u spettroskopija ultravjola-viżibbli.Barra minn hekk, fil-komponenti tal-medju tal-kultura taċ-ċelluli bħal Dulbecco itejjeb l-imġieba tal-aggregazzjoni fis-Serum tal-Għoġol tal-Ajkla u tal-Fetal Medium.Riżultati: Ir-riżultati juru li l-pH aċiduż u l-kontenut ta 'elettroliti fiżjoloġiċi ġeneralment jinduċu aggregazzjoni fuq skala mikron, li tista' tiġi medjata mill-formazzjoni ta 'korona bijomolekulari.Ta 'min jinnota li partiċelli akbar juru reżistenza ogħla għal influwenzi esterni mill-kontropartijiet iżgħar tagħhom.Twettqu testijiet in vitro taċ-ċitotossiċità u antibatteriċi bit-trattament taċ-ċelloli b'aggregati ta 'nanopartiċelli fi stadji differenti ta' aggregazzjoni.Konklużjoni: Ir-riżultati tagħna jiżvelaw korrelazzjoni profonda bejn l-istabbiltà kollojdali u t-tossiċità ta 'AgNPs, peress li aggregazzjoni estrema twassal għal telf sħiħ ta' attività bijoloġika.Il-grad ogħla ta 'anti-aggregazzjoni osservat għal partiċelli akbar għandu impatt sinifikanti fuq it-tossiċità in vitro, minħabba li kampjuni bħal dawn iżommu aktar attività ta' ċelluli antimikrobiċi u mammiferi.Dawn is-sejbiet iwasslu għall-konklużjoni li, minkejja l-opinjoni ġenerali fil-letteratura rilevanti, l-immirar tal-iżgħar nanopartiċelli possibbli jista 'ma jkunx l-aħjar kors ta' azzjoni.Kliem ewlieni: tkabbir medjat miż-żerriegħa, stabbiltà kollojdali, imġieba tal-aggregazzjoni li tiddependi mid-daqs, tossiċità tal-ħsara tal-aggregazzjoni
Hekk kif id-domanda u l-produzzjoni tan-nanomaterjali qed ikomplu jiżdiedu, aktar u aktar attenzjoni tingħata lill-bijosigurtà jew l-attività bijoloġika tagħhom.In-nanopartiċelli tal-fidda (AgNPs) huma wieħed mir-rappreżentanti l-aktar sintetizzati, riċerkati u utilizzati ta 'din il-klassi ta' materjali minħabba l-proprjetajiet katalitiċi, ottiċi u bijoloġiċi eċċellenti tagħhom.1 Ġeneralment huwa maħsub li l-karatteristiċi uniċi tan-nanomaterjali (inklużi AgNPs) huma prinċipalment attribwiti għall-erja tal-wiċċ speċifika kbira tagħhom.Għalhekk, il-problema inevitabbilment hija kwalunkwe proċess li jaffettwa din il-karatteristika ewlenija, bħal daqs tal-partiċelli, kisi tal-wiċċ Jew aggregazzjoni, kemm jekk se tagħmel ħsara severa lill-proprjetajiet tan-nanopartiċelli li huma kritiċi għal applikazzjonijiet speċifiċi.
L-effetti tad-daqs tal-partiċelli u l-istabbilizzaturi huma suġġetti li ġew dokumentati relattivament tajjeb fil-letteratura.Pereżempju, il-fehma ġeneralment aċċettata hija li nanopartiċelli iżgħar huma aktar tossiċi minn nanopartiċelli akbar.2 B'mod konsistenti mal-letteratura ġenerali, l-istudji preċedenti tagħna wrew l-attività dipendenti mid-daqs tan-nanosilver fuq ċelluli mammiferi u mikro-organiżmi.3– 5 Il-kisi tal-wiċċ huwa attribut ieħor li għandu influwenza wiesgħa fuq il-proprjetajiet tan-nanomaterjali.Sempliċement billi żżid jew timmodifika stabilizzaturi fuq il-wiċċ tiegħu, l-istess nanomaterjal jista 'jkollu proprjetajiet fiżiċi, kimiċi u bijoloġiċi kompletament differenti.L-applikazzjoni ta 'aġenti ta' capping ħafna drabi ssir bħala parti mis-sintesi tan-nanopartiċelli.Pereżempju, in-nanopartiċelli tal-fidda terminati biċ-ċitrat huma wieħed mill-AgNPs l-aktar rilevanti fir-riċerka, li huma sintetizzati billi jitnaqqsu l-imluħa tal-fidda f'soluzzjoni ta 'stabilizzatur magħżula bħala l-mezz ta' reazzjoni.6 Iċ-ċitrat jista 'faċilment jieħu vantaġġ mill-kost baxx, id-disponibbiltà, il-bijokompatibilità u l-affinità qawwija tiegħu għall-fidda, li jistgħu jiġu riflessi f'diversi interazzjonijiet proposti, minn adsorbiment tal-wiċċ riversibbli għal interazzjonijiet joniċi.Molekuli żgħar u joni poliatomiċi qrib 7,8, bħal ċitrati, polimeri, polielettroliti, u aġenti bijoloġiċi huma wkoll komunement użati biex jistabbilizzaw nano-fidda u jwettqu funzjonalizzazzjonijiet uniċi fuqha.9-12
Għalkemm il-possibbiltà li tinbidel l-attività tan-nanopartiċelli permezz ta 'capping intenzjonat tal-wiċċ hija qasam interessanti ħafna, ir-rwol ewlieni ta' dan il-kisi tal-wiċċ huwa negliġibbli, li jipprovdi stabbiltà kollojdali għas-sistema tan-nanopartiċelli.L-erja tal-wiċċ speċifika kbira tan-nanomaterjali se tipproduċi enerġija tal-wiċċ kbira, li tfixkel il-kapaċità termodinamika tas-sistema li tilħaq l-enerġija minima tagħha.13 Mingħajr stabbilizzazzjoni xierqa, dan jista' jwassal għal agglomerazzjoni ta' nanomaterjali.L-aggregazzjoni hija l-formazzjoni ta 'aggregati ta' partiċelli ta 'diversi forom u daqsijiet li sseħħ meta partiċelli mxerrda jiltaqgħu u l-interazzjonijiet termodinamiċi kurrenti jippermettu li l-partiċelli jaderixxu ma' xulxin.Għalhekk, l-istabbilizzaturi jintużaw biex jipprevjenu l-aggregazzjoni billi jintroduċu forza repulsiva kbira biżżejjed bejn il-partiċelli biex jikkontrobattu l-attrazzjoni termodinamika tagħhom.14
Għalkemm is-suġġett tad-daqs tal-partiċelli u l-kopertura tal-wiċċ ġie esplorat bir-reqqa fil-kuntest tar-regolamentazzjoni tiegħu ta 'attivitajiet bijoloġiċi attivati ​​minn nanopartiċelli, l-aggregazzjoni tal-partiċelli hija qasam ħafna traskurat.M'hemm kważi l-ebda studju bir-reqqa biex issolvi l-istabbiltà kollojdali tan-nanopartiċelli taħt kundizzjonijiet bijoloġikament rilevanti.10,15-17 Barra minn hekk, din il-kontribuzzjoni hija partikolarment rari, fejn it-tossiċità assoċjata mal-aggregazzjoni ġiet studjata wkoll, anki jekk tista’ tikkawża reazzjonijiet avversi, bħal trombożi vaskulari, jew telf ta’ karatteristiċi mixtieqa, bħat-tossiċità tagħha, kif muri fil-Figura 1.18, 19 murija.Fil-fatt, wieħed mill-ftit mekkaniżmi magħrufa ta 'reżistenza nanopartiċelli tal-fidda huwa relatat mal-aggregazzjoni, minħabba li ċerti razez ta' E. coli u Pseudomonas aeruginosa huma rrappurtati li jnaqqsu s-sensittività tan-nano-fidda tagħhom billi jesprimu l-proteina flagellin, flagellin.Għandu affinità għolja għall-fidda, u b'hekk jinduċi aggregazzjoni.20
Hemm diversi mekkaniżmi differenti relatati mat-tossiċità tan-nanopartiċelli tal-fidda, u l-aggregazzjoni taffettwa dawn il-mekkaniżmi kollha.L-aktar metodu diskuss ta 'attività bijoloġika AgNP, xi kultant imsejjaħ il-mekkaniżmu "Trojan Horse", iqis AgNPs bħala trasportaturi Ag+.1,21 Il-mekkaniżmu Trojan horse jista 'jiżgura żieda kbira fil-konċentrazzjoni lokali ta' Ag +, li twassal għall-ġenerazzjoni ta 'ROS u depolarizzazzjoni tal-membrana.22-24 L-aggregazzjoni tista 'taffettwa r-rilaxx ta' Ag +, u b'hekk taffettwa t-tossiċità, minħabba li tnaqqas il-wiċċ attiv effettiv fejn il-joni tal-fidda jistgħu jiġu ossidizzati u maħlula.Madankollu, AgNPs mhux biss juru tossiċità permezz tar-rilaxx tal-joni.Għandhom jiġu kkunsidrati ħafna interazzjonijiet relatati mad-daqs u l-morfoloġija.Fosthom, id-daqs u l-għamla tal-wiċċ tan-nanopartiċelli huma l-karatteristiċi li jiddefinixxu.4,25 Il-ġbir ta’ dawn il-mekkaniżmi jista’ jiġi kkategorizzat bħala “mekkaniżmi ta’ tossiċità indotta”.Hemm potenzjalment ħafna reazzjonijiet mitokondrijali u tal-membrana tal-wiċċ li jistgħu jagħmlu ħsara lill-organelli u jikkawżaw mewt taċ-ċelluli.25-27 Peress li l-formazzjoni ta 'aggregati taffettwa b'mod naturali d-daqs u l-għamla ta' oġġetti li fihom il-fidda rikonoxxuti minn sistemi ħajjin, dawn l-interazzjonijiet jistgħu wkoll jiġu affettwati.
Fid-dokument preċedenti tagħna dwar l-aggregazzjoni ta 'nanopartiċelli tal-fidda, urejna proċedura ta' screening effettiva li tikkonsisti f'esperimenti kimiċi u bijoloġiċi in vitro biex tistudja din il-problema.19 Dynamic Light Scattering (DLS) hija t-teknika preferuta għal dawn it-tipi ta 'spezzjonijiet minħabba li l-materjal jista' jxerred photons f'wavelength komparabbli mad-daqs tal-partiċelli tiegħu.Peress li l-veloċità tal-moviment Brownian tal-partiċelli fil-mezz likwidu hija relatata mad-daqs, il-bidla fl-intensità tad-dawl imxerred tista 'tintuża biex tiddetermina d-dijametru idrodinamiku medju (Z-mean) tal-kampjun likwidu.28 Barra minn hekk, bl-applikazzjoni ta 'vultaġġ għall-kampjun, il-potenzjal zeta (potenzjal ζ) tan-nanopartiċelli jista' jitkejjel b'mod simili għall-valur medju Z.13,28 Jekk il-valur assolut tal-potenzjal zeta huwa għoli biżżejjed (skond linji gwida ġenerali> ± 30 mV), se jiġġenera repulżjoni elettrostatika qawwija bejn il-partiċelli biex jikkontrobattu l-aggregazzjoni.Ir-reżonanza tal-plażmoni tal-wiċċ karatteristika (SPR) hija fenomenu ottiku uniku, prinċipalment attribwit għal nanopartiċelli ta 'metall prezzjuż (prinċipalment Au u Ag).29​​ Ibbażat fuq l-oxxillazzjonijiet elettroniċi (plasmons tal-wiċċ) ta 'dawn il-materjali fuq in-nanoskala, huwa magħruf li AgNPs sferiċi għandhom quċċata karatteristika ta' assorbiment UV-Vis qrib 400 nm.30 L-intensità u ċ-ċaqliq tal-wavelength tal-partiċelli jintużaw biex jissupplimentaw ir-riżultati tad-DLS, peress li dan il-metodu jista 'jintuża biex jiskopri l-aggregazzjoni tan-nanopartiċelli u l-assorbiment tal-wiċċ ta' bijomolekuli.
Ibbażat fuq l-informazzjoni miksuba, il-vijabbiltà taċ-ċelluli (MTT) u l-analiżi antibatteriċi huma mwettqa b'mod li t-tossiċità AgNP hija deskritta bħala funzjoni tal-livell ta 'aggregazzjoni, aktar milli (l-iktar fattur użat komunement) konċentrazzjoni ta' nanopartiċelli.Dan il-metodu uniku jippermettilna nuru l-importanza profonda tal-livell ta 'aggregazzjoni fl-attività bijoloġika, minħabba li, pereżempju, AgNPs terminati biċ-ċitrat jitilfu kompletament l-attività bijoloġika tagħhom fi ftit sigħat minħabba l-aggregazzjoni.19
Fix-xogħol attwali, aħna nimmiraw li nespandu ħafna l-kontribuzzjonijiet preċedenti tagħna fl-istabbiltà tal-kollojdi bijo-relatati u l-impatt tagħhom fuq l-attività bijoloġika billi nistudjaw l-effett tad-daqs tan-nanopartiċelli fuq l-aggregazzjoni tan-nanopartiċelli.Dan huwa bla dubju wieħed mill-istudji tan-nanopartiċelli.Perspettiva ta 'profil ogħla u 31 Biex tinvestiga din il-kwistjoni, intuża metodu ta' tkabbir medjat minn żerriegħa biex jipproduċi AgNPs terminati biċ-ċitrat fi tliet firxiet ta 'daqs differenti (10, 20, u 50 nm).6,32 bħala wieħed mill-aktar metodi komuni.Għal nanomaterjali li jintużaw b'mod wiesa 'u regolarment f'applikazzjonijiet mediċi, AgNPs terminati biċ-ċitrat ta' daqsijiet differenti jintgħażlu biex jistudjaw id-dipendenza possibbli tad-daqs tal-proprjetajiet bijoloġiċi relatati mal-aggregazzjoni tan-nanosilver.Wara li sintetizzajna AgNPs ta 'daqsijiet differenti, aħna kkaratterizzajna l-kampjuni prodotti permezz ta' mikroskopija elettronika ta 'trażmissjoni (TEM), u mbagħad eżaminajna l-partiċelli bl-użu tal-proċedura ta' screening msemmija hawn fuq.Barra minn hekk, fil-preżenza ta 'kulturi ta' ċelluli in vitro Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) u Fetal Bovine Serum (FBS), l-imġieba ta 'aggregazzjoni dipendenti mid-daqs u l-imġieba tagħha ġew evalwati f'diversi valuri ta' pH, NaCl, glukożju u konċentrazzjonijiet ta 'glutamina.Il-karatteristiċi taċ-ċitotossiċità huma determinati taħt kundizzjonijiet komprensivi.Il-kunsens xjentifiku jindika li b'mod ġenerali, partiċelli iżgħar huma preferibbli;l-investigazzjoni tagħna tipprovdi pjattaforma kimika u bijoloġika biex tiddetermina jekk dan huwiex il-każ.
Tliet nanopartiċelli tal-fidda b'firxiet ta 'daqs differenti ġew ippreparati bil-metodu ta' tkabbir medjat miż-żerriegħa propost minn Wan et al., B'aġġustamenti żgħar.6 Dan il-metodu huwa bbażat fuq tnaqqis kimiku, bl-użu ta 'nitrat tal-fidda (AgNO3) bħala s-sors tal-fidda, borohydride tas-sodju (NaBH4) bħala l-aġent li jnaqqas, u ċitrat tas-sodju bħala stabilizzatur.L-ewwel, ipprepara 75 mL ta 'soluzzjoni milwiema ta' ċitrat 9 mM minn diidrat taċ-ċitrat tas-sodju (Na3C6H5O7 x 2H2O) u saħħan sa 70 °C.Imbagħad, 2 mL ta 'soluzzjoni ta' 1% w/v AgNO3 ġew miżjuda mal-mezz ta 'reazzjoni, u mbagħad is-soluzzjoni ta' borohydride tas-sodju ppreparata friska (2 mL 0.1% w/v) ġiet imferra fit-taħlita qatra.Is-sospensjoni isfar-kannella li tirriżulta nżammet f'70 ° C b'taħwid qawwi għal siegħa, u mbagħad imkessaħ għal temperatura tal-kamra.Il-kampjun li jirriżulta (imsejjaħ AgNP-I minn issa 'l quddiem) jintuża bħala l-bażi għat-tkabbir medjat miż-żerriegħa fil-pass ta' sinteżi li jmiss.
Biex tissintetizza sospensjoni ta' partiċelli ta' daqs medju (denotata bħala AgNP-II), saħħan 90 mL 7.6 mM soluzzjoni taċ-ċitrat sa 80°C, ħallatha ma' 10 mL AgNP-I, u mbagħad ħallat 2 mL 1% w/v Is-soluzzjoni AgNO3 inżamm taħt taħwid mekkaniku qawwi għal siegħa, u mbagħad il-kampjun tkessaħ għat-temperatura tal-kamra.
Għall-akbar partiċella (AgNP-III), irrepeti l-istess proċess ta 'tkabbir, iżda f'dan il-każ, uża 10 mL ta' AgNP-II bħala s-sospensjoni taż-żerriegħa.Wara li l-kampjuni jilħqu t-temperatura tal-kamra, huma jistabbilixxu l-konċentrazzjoni nominali Ag tagħhom ibbażata fuq il-kontenut totali ta 'AgNO3 għal 150 ppm billi jżidu jew jevaporaw solvent addizzjonali f'40 ° C, u finalment jaħżnuhom f'4 ° C sakemm jintużaw aktar.
Uża FEI Tecnai G2 20 X-Twin Transmission Electron Microscope (TEM) (FEI Corporate Headquarters, Hillsboro, Oregon, USA) b'vultaġġ ta 'aċċelerazzjoni ta' 200 kV biex teżamina l-karatteristiċi morfoloġiċi tan-nanopartiċelli u taqbad il-mudell tad-diffrazzjoni tal-elettroni (ED) tagħhom.Mill-inqas 15-il immaġini rappreżentattivi (~ 750 partiċelli) ġew evalwati bl-użu tal-pakkett tas-software ImageJ, u l-istogrammi li jirriżultaw (u l-graffs kollha fl-istudju kollu) inħolqu f'OriginPro 2018 (OriginLab, Northampton, MA, USA) 33, 34.
Id-dijametru idrodinamiku medju (Z-medja), il-potenzjal zeta (ζ-potenzjal) u r-reżonanza tal-plażmoni tal-wiċċ karatteristika (SPR) tal-kampjuni tkejlu biex juru l-proprjetajiet kollojdali inizjali tagħhom.Id-dijametru idrodinamiku medju u l-potenzjal zeta tal-kampjun ġew imkejla mill-istrument Malvern Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments, Malvern, UK) bl-użu ta 'ċelluli kapillari mitwija li jintremew f'37±0.1 °C.Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis spettrofotometru (Halma PLC, Largo, FL, USA) intuża biex jinkisbu karatteristiċi SPR karatteristiċi mill-ispettri ta 'assorbiment UV-Vis ta' kampjuni fil-medda ta '250-800 nm.
Matul l-esperiment kollu, twettqu tliet tipi ta 'kejl differenti relatati mal-istabbiltà kollojdali fl-istess ħin.Uża DLS biex tkejjel id-dijametru idrodinamiku medju (medja Z) u l-potenzjal zeta (potenzjal ζ) tal-partiċelli, minħabba li l-medja Z hija relatata mad-daqs medju tal-aggregati tan-nanopartiċelli, u l-potenzjal zeta jindika jekk ir-repulsjoni elettrostatika fis-sistema huwa b'saħħtu biżżejjed biex jikkumpensa l-attrazzjoni ta 'Van der Waals bejn in-nanopartiċelli.Il-kejl isir fi tliet kopji, u d-devjazzjoni standard tal-medja Z u l-potenzjal zeta hija kkalkulata bis-softwer Zetasizer.L-ispettri SPR karatteristiċi tal-partiċelli huma evalwati bl-ispettroskopija UV-Vis, minħabba li bidliet fl-ogħla intensità u wavelength jistgħu jindikaw aggregazzjoni u interazzjonijiet tal-wiċċ.29,35 Fil-fatt, ir-reżonanza tal-plażmoni tal-wiċċ f'metalli prezzjużi hija tant influwenti li wasslet għal metodi ġodda ta 'analiżi tal-bijomolekuli.29,36,37 Il-konċentrazzjoni ta 'AgNPs fit-taħlita sperimentali hija ta' madwar 10 ppm, u l-għan huwa li tiġi stabbilita l-intensità tal-assorbiment massimu inizjali tal-SPR għal 1. L-esperiment sar b'mod dipendenti fuq il-ħin f'0;1.5;3;6;12 u 24 siegħa taħt diversi kundizzjonijiet bijoloġikament rilevanti.Aktar dettalji li jiddeskrivu l-esperiment jistgħu jidhru fix-xogħol preċedenti tagħna.19 Fil-qosor, diversi valuri pH (3; 5; 7.2 u 9), konċentrazzjoni differenti ta' klorur tas-sodju (10 mM; 50 mM; 150 mM), glukożju (3.9 mM; 6.7 mM) u glutamina (4 mM), u ipprepara wkoll Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) u Fetal Bovine Serum (FBS) (fl-ilma u DMEM) bħala sistemi mudell, u studja l-effetti tagħhom fuq l-imġieba ta 'aggregazzjoni tan-nanopartiċelli tal-fidda sintetizzati.pH Il-valuri ta ', NaCl, glukożju, u glutamina huma evalwati abbażi ta' konċentrazzjonijiet fiżjoloġiċi, filwaqt li l-ammonti ta 'DMEM u FBS huma l-istess bħall-livelli użati fl-esperiment kollu in vitro.38-42 Il-kejl kollu twettaq f'pH 7.2 u 37°C b'konċentrazzjoni kostanti ta' melħ fl-isfond ta' 10 mM NaCl biex tiġi eliminata kwalunkwe interazzjoni ta' partiċelli fuq distanza twila (ħlief għal ċerti esperimenti relatati ma' pH u NaCl, fejn dawn l-attributi huma l-varjabbli taħt studju).28 Il-lista ta' kundizzjonijiet varji hija miġbura fil-qosor fit-Tabella 1. L-esperiment immarkat b'† jintuża bħala referenza u jikkorrispondi għal kampjun li fih 10 mM NaCl u pH 7.2.
Linja taċ-ċelluli tal-kanċer tal-prostata umana (DU145) u keratinoċiti umani immortalizzati (HaCaT) inkisbu minn ATCC (Manassas, VA, USA).Iċ-ċelloli huma kkultivati ​​b'mod regolari fil-medja essenzjali minima ta' Dulbecco Eagle (DMEM) li fiha 4.5 g/L glukożju (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA), supplimentat b'10% FBS, 2 mM L-glutamina, 0.01% Streptomycin u 0.005% Peniċillina (Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA).Iċ-ċelloli huma kkultivati ​​f'inkubatur ta' 37°C taħt 5% CO2 u 95% umdità.
Sabiex jiġu esplorati l-bidliet fiċ-ċitotossiċità AgNP ikkawżati mill-aggregazzjoni tal-partiċelli b'mod dipendenti fuq iż-żmien, sar test MTT f'żewġ stadji.L-ewwel, il-vijabbiltà taż-żewġ tipi ta 'ċelluli kienet imkejla wara t-trattament b'AgNP-I, AgNP-II u AgNP-III.Għal dan il-għan, iż-żewġ tipi ta 'ċelluli ġew miżrugħa fi pjanċi ta' 96 bir f'densità ta '10,000 ċellula/bir u ttrattati bi tliet daqsijiet differenti ta' nanopartiċelli tal-fidda f'konċentrazzjonijiet dejjem jiżdiedu fit-tieni jum.Wara 24 siegħa ta 'trattament, iċ-ċelloli ġew maħsula b'PBS u inkubati b'reaġent MTT 0.5 mg/mL (SERVA, Heidelberg, Ġermanja) dilwit f'medju ta' kultura għal siegħa f'37 ° C.Il-kristalli ta 'Formazan ġew maħlula f'DMSO (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA), u l-assorbiment tkejjel f'570 nm bl-użu ta' qarrej tal-pjanċa Synergy HTX (BioTek-Ungerija, Budapest, Ungerija).Il-valur ta' assorbiment tal-kampjun ta' kontroll mhux ittrattat huwa kkunsidrat bħala rata ta' sopravivenza ta' 100%.Wettaq mill-inqas 3 esperimenti billi tuża erba 'repliki bijoloġiċi indipendenti.IC50 huwa kkalkulat minn kurva tar-rispons tad-doża bbażata fuq ir-riżultati tal-vitalità.
Wara, fit-tieni pass, bl-inkubazzjoni tal-partiċelli b'150 mM NaCl għal perjodi ta 'żmien differenti (0, 1.5, 3, 6, 12, u 24 siegħa) qabel it-trattament taċ-ċelluli, ġew prodotti stati ta' aggregazzjoni differenti ta 'nanopartiċelli tal-fidda.Sussegwentement, sar l-istess assaġġ MTT kif deskritt qabel biex jevalwa l-bidliet fil-vijabbiltà taċ-ċelluli affettwati mill-aggregazzjoni tal-partiċelli.Uża GraphPad Prism 7 biex tevalwa r-riżultat finali, ikkalkula s-sinifikat statistiku tal-esperiment b't-test mhux imqabbad, u mmarka l-livell tiegħu bħala * (p ≤ 0.05), ** (p ≤ 0.01), *** (p ≤ 0.001). ) U **** (p ≤ 0.0001).
Intużaw tliet daqsijiet differenti ta’ nanopartiċelli tal-fidda (AgNP-I, AgNP-II u AgNP-III) għas-suxxettibilità antibatterika għal Cryptococcus neoformans IFM 5844 (IFM; Ċentru ta’ Riċerka għall-Fungi Patoġeniċi u Tossikoloġija Mikrobjali, Università ta’ Chiba) u Bacillus Test megaterium SZMC 60311 (SZMC: Szeged Microbiology Collection) u E. coli SZMC 0582 fil-medja RPMI 1640 (Sigma-Aldrich Co.).Sabiex jiġu evalwati l-bidliet fl-attività antibatterika kkawżati mill-aggregazzjoni tal-partiċelli, l-ewwel, il-konċentrazzjoni inibitorja minima tagħhom (MIC) ġiet iddeterminata permezz ta 'mikrodilwizzjoni fi pjanċa mikrotiter 96-well.Għal 50 μL ta' sospensjoni standardizzata taċ-ċelluli (5 × 104 ċelluli/mL f'medja RPMI 1640), żid 50 μL ta' sospensjoni ta' nanopartiċelli tal-fidda u serjament iddilwixxi darbtejn il-konċentrazzjoni (fil-medju msemmi hawn fuq, il-medda hija 0 u 75 ppm, Jiġifieri, il-kampjun ta' kontroll fih 50 μL ta' sospensjoni taċ-ċelluli u 50 μL ta' medju mingħajr nanopartiċelli).Minn hemm 'il quddiem, il-pjanċa ġiet inkubata fi 30 ° C għal 48 siegħa, u d-densità ottika tal-kultura ġiet imkejla f'620 nm bl-użu ta' qarrej tal-pjanċa SPECTROstar Nano (BMG LabTech, Offenburg, il-Ġermanja).L-esperiment sar tliet darbiet fi tliet kopji.
Ħlief li f'dan iż-żmien intużaw 50 μL ta 'kampjuni ta' nanopartiċelli aggregati singoli, l-istess proċedura kif deskritta qabel intużat biex teżamina l-effett tal-aggregazzjoni fuq l-attività antibatterika fuq ir-razez imsemmija hawn fuq.Stati ta 'aggregazzjoni differenti ta' nanopartiċelli tal-fidda huma prodotti bl-inkubazzjoni tal-partiċelli b'150 mM NaCl għal perjodi ta 'żmien differenti (0, 1.5, 3, 6, 12, u 24 siegħa) qabel l-ipproċessar taċ-ċelluli.Intużat sospensjoni supplimentata b'50 μL ta 'medja RPMI 1640 bħala kontroll tat-tkabbir, filwaqt li sabiex tiġi kkontrollata t-tossiċità, intużat sospensjoni b'nanopartiċelli mhux aggregati.L-esperiment sar tliet darbiet fi tliet kopji.Uża GraphPad Prism 7 biex tevalwa r-riżultat finali mill-ġdid, billi tuża l-istess analiżi statistika bħall-analiżi MTT.
Il-livell ta 'aggregazzjoni tal-iżgħar partiċelli (AgNP-I) ġie kkaratterizzat, u r-riżultati ġew ippubblikati parzjalment fix-xogħol preċedenti tagħna, iżda għal paragun aħjar, il-partiċelli kollha ġew skrinjati bir-reqqa.Id-dejta sperimentali tinġabar u tiġi diskussa fit-taqsimiet li ġejjin.Tliet daqsijiet ta 'AgNP.19
Il-kejl imwettaq minn TEM, UV-Vis u DLS ivverifika s-sinteżi b'suċċess tal-kampjuni AgNP kollha (Figura 2A-D).Skont l-ewwel ringiela tal-Figura 2, l-iżgħar partiċella (AgNP-I) turi morfoloġija sferika uniformi b'dijametru medju ta 'madwar 10 nm.Il-metodu ta 'tkabbir medjat miż-żerriegħa jipprovdi wkoll AgNP-II u AgNP-III b'firxiet ta' daqs differenti b'dijametri medji ta 'partiċelli ta' madwar 20 nm u 50 nm, rispettivament.Skont id-devjazzjoni standard tad-distribuzzjoni tal-partiċelli, id-daqsijiet tat-tliet kampjuni ma jikkoinċidux, li huwa importanti għall-analiżi komparattiva tagħhom.Billi tqabbel il-proporzjon tal-aspett medju u l-proporzjon ta 'rqiq ta' projezzjonijiet 2D ta 'partiċelli bbażati fuq TEM, huwa preżunt li l-isferiċità tal-partiċelli hija evalwata mill-plug-in tal-filtru tal-forma ta' ImageJ (Figura 2E).43 Skont l-analiżi tal-forma tal-partiċelli, il-proporzjon tal-aspett tagħhom (in-naħa l-kbira/in-naħa qasira tal-iżgħar rettangolu li jgħaqqad) mhuwiex affettwat mit-tkabbir tal-partiċelli, u l-proporzjon tar-rqaq tagħhom (żona mkejla taċ-ċirku perfett korrispondenti/żona teoretika). ) jonqos gradwalment.Dan jirriżulta f'aktar u aktar partiċelli poliedriċi, li fit-teorija huma perfettament tondi, li jikkorrispondu għal proporzjon ta 'rqaq ta' 1.
Figura 2 Immaġini tal-mikroskopju elettroniku tat-trażmissjoni (TEM) (A), mudell tad-diffrazzjoni tal-elettroni (ED) (B), istogramma tad-distribuzzjoni tad-daqs (C), spettru ta' assorbiment tad-dawl ultravjola-viżibbli (UV-Vis) karatteristiku (D), u Citrat fluwidu medju -nanopartiċelli tal-fidda terminati b'dijametru mekkaniku (medja Z), potenzjal zeta, proporzjon tal-aspett u proporzjon tal-ħxuna (E) għandhom tliet firxiet ta 'daqs differenti: AgNP-I huwa 10 nm (filliera ta' fuq), AgNP -II huwa 20 nm (ringiela tan-nofs). ), AgNP-III (filliera ta 'isfel) hija 50 nm.
Għalkemm in-natura ċiklika tal-metodu tat-tkabbir affettwat il-forma tal-partiċelli sa ċertu punt, li rriżultat fl-isferiċità iżgħar ta 'AgNPs akbar, it-tliet kampjuni kollha baqgħu kważi sferiċi.Barra minn hekk, kif muri fil-mudell tad-diffrazzjoni tal-elettroni fil-Figura 2B, nano Il-kristallinità tal-partiċelli mhix affettwata.Iċ-ċirku prominenti tad-diffrazzjoni - li jista 'jiġi korrelatat ma' l-indiċi Miller (111), (220), (200), u (311) tal-fidda - huwa konsistenti ħafna mal-letteratura xjentifika u l-kontribuzzjonijiet preċedenti tagħna.9, 19,44 Il-frammentazzjoni taċ-ċirku Debye-Scherrer ta 'AgNP-II u AgNP-III hija dovuta għall-fatt li l-immaġni ED tinqabad bl-istess ingrandiment, sabiex id-daqs tal-partiċelli jiżdied, in-numru ta' partiċelli diffracted għal kull l-erja tal-unità tiżdied u tonqos.
Id-daqs u l-għamla tan-nanopartiċelli huma magħrufa li jaffettwaw l-attività bijoloġika.3,45 L-attività katalitika u bijoloġika dipendenti fuq il-forma tista 'tiġi spjegata mill-fatt li forom differenti għandhom it-tendenza li jipproliferaw ċerti uċuħ tal-kristall (li għandhom indiċi Miller differenti), u dawn l-uċuħ tal-kristall għandhom attivitajiet differenti.45,46 Peress li l-partiċelli ppreparati jipprovdu riżultati simili ta 'ED li jikkorrispondu għal karatteristiċi tal-kristall simili ħafna, jista' jiġi preżunt li fl-esperimenti sussegwenti ta 'stabbiltà kollojdali u attività bijoloġika, kwalunkwe differenzi osservati għandhom jiġu attribwiti għad-daqs tan-Nanopartiċelli, mhux proprjetajiet relatati mal-forma.
Ir-riżultati UV-Vis miġbura fil-qosor fil-Figura 2D jenfasizzaw aktar in-natura sferika kbira tal-AgNP sintetizzat, minħabba li l-qċaċet SPR tat-tliet kampjuni kollha huma madwar 400 nm, li huwa valur karatteristiku ta 'nanopartiċelli tal-fidda sferiċi.29,30 L-ispettri maqbuda kkonfermaw ukoll it-tkabbir b'suċċess tan-nanosilver medjat miż-żerriegħa.Hekk kif id-daqs tal-partiċelli jiżdied, il-wavelength li jikkorrispondi għall-assorbiment massimu tad-dawl ta 'AgNP-II-aktar prominenti-Skond il-letteratura, AgNP-III Esperjenza ta' redshift.6,29
Rigward l-istabbiltà kollojdali inizjali tas-sistema AgNP, DLS intuża biex ikejjel id-dijametru idrodinamiku medju u l-potenzjal zeta tal-partiċelli f'pH 7.2.Ir-riżultati murija fil-Figura 2E juru li AgNP-III għandu stabbiltà kollojdali ogħla minn AgNP-I jew AgNP-II, minħabba li linji gwida komuni jindikaw li potenzjal zeta ta '30 mV assolut huwa meħtieġ għal stabbiltà kollojdali fit-tul Din is-sejba hija appoġġjata aktar meta il-valur medju Z (miksub bħala d-dijametru idrodinamiku medju ta 'partiċelli ħielsa u aggregati) huwa mqabbel mad-daqs tal-partiċelli primarji miksub minn TEM, minħabba li aktar ma jkunu viċin iż-żewġ valuri, iktar ikun ħafif il-grad Iġbor fil-kampjun.Fil-fatt, il-medja Z ta 'AgNP-I u AgNP-II hija raġonevolment ogħla mid-daqs tal-partiċelli prinċipali tagħhom evalwat mit-TEM, għalhekk meta mqabbla ma' AgNP-III, dawn il-kampjuni huma mbassra li jkunu aktar probabbli li jaggregaw, fejn il-potenzjal zeta negattiv ħafna huwa akkumpanjat minn daqs qrib Il-valur medju Z.
L-ispjegazzjoni għal dan il-fenomenu tista 'tkun doppja.Min-naħa waħda, il-konċentrazzjoni taċ-ċitrat tinżamm f'livell simili fil-passi kollha ta 'sinteżi, li tipprovdi ammont relattivament għoli ta' gruppi tal-wiċċ iċċarġjati biex jipprevjenu li l-erja tal-wiċċ speċifika tal-partiċelli li qed jikbru milli tonqos.Madankollu, skont Levak et al., molekuli żgħar bħal ċitrat jistgħu jiġu skambjati faċilment minn bijomolekuli fuq il-wiċċ tan-nanopartiċelli.F'dan il-każ, l-istabbiltà kollojdali se tkun determinata mill-korona tal-bijomolekuli prodotti.31 Minħabba li din l-imġieba ġiet osservata wkoll fil-kejl tal-aggregazzjoni tagħna (diskuss f'aktar dettall aktar tard), il-limitu taċ-ċitrat waħdu ma jistax jispjega dan il-fenomenu.
Min-naħa l-oħra, id-daqs tal-partiċelli huwa inversament proporzjonali għat-tendenza ta 'aggregazzjoni fil-livell tan-nanometru.Dan huwa appoġġjat prinċipalment mill-metodu tradizzjonali Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO), fejn l-attrazzjoni tal-partiċelli hija deskritta bħala s-somma ta 'forzi attraenti u repulsivi bejn il-partiċelli.Skont He et al., Il-valur massimu tal-kurva tal-enerġija DLVO jonqos bid-daqs tan-nanopartiċelli fin-nanopartiċelli tal-hematite, li jagħmilha aktar faċli biex tintlaħaq l-enerġija primarja minima, u b'hekk tippromwovi aggregazzjoni irriversibbli (kondensazzjoni).47 Madankollu, huwa spekulat li hemm aspetti oħra lil hinn mil-limitazzjonijiet tat-teorija DLVO.Għalkemm il-gravità ta 'van der Waals u r-repulsjoni elettrostatika b'saff doppju huma simili b'żieda fid-daqs tal-partiċelli, reviżjoni minn Hotze et al.jipproponi li għandu effett aktar qawwi fuq l-aggregazzjoni milli jippermetti d-DLVO.14 Huma jemmnu li l-kurvatura tal-wiċċ tan-nanopartiċelli ma tistax tiġi stmata aktar bħala wiċċ ċatt, li tagħmel stima matematika inapplikabbli.Barra minn hekk, hekk kif id-daqs tal-partiċelli jonqos, il-persentaġġ ta 'atomi preżenti fuq il-wiċċ isir ogħla, li jwassal għal struttura elettronika u mġiba ta' ċarġ tal-wiċċ.U l-bidliet tar-reattività tal-wiċċ, li jistgħu jwasslu għal tnaqqis fil-ħlas fis-saff doppju elettriku u jippromwovu l-aggregazzjoni.
Meta tqabbel ir-riżultati tad-DLS ta 'AgNP-I, AgNP-II, u AgNP-III fil-Figura 3, osservajna li t-tliet kampjuni kollha wrew pH simili li wassal għal aggregazzjoni.Ambjent aċiduż ħafna (pH 3) ibiddel il-potenzjal zeta tal-kampjun għal 0 mV, u jikkawża li l-partiċelli jiffurmaw aggregati ta’ daqs mikron, filwaqt li l-pH alkalin ibiddel il-potenzjal zeta tiegħu għal valur negattiv akbar, fejn il-partiċelli jiffurmaw aggregati iżgħar (pH 5). ).U 7.2) ), jew jibqgħu kompletament mhux aggregati (pH 9).Ġew osservati wkoll xi differenzi importanti bejn il-kampjuni differenti.Matul l-esperiment, AgNP-I wera li huwa l-aktar sensittiv għal bidliet potenzjali zeta indotti mill-pH, minħabba li l-potenzjal zeta ta 'dawn il-partiċelli tnaqqas f'pH 7.2 meta mqabbel ma' pH 9, filwaqt li AgNP-II u AgNP-III wrew biss A. bidla konsiderevoli f'ζ hija madwar pH 3. Barra minn hekk, AgNP-II wera bidliet aktar bil-mod u potenzjal zeta moderat, filwaqt li AgNP-III wera l-imġieba l-aktar ħafifa tat-tlieta, minħabba li s-sistema wriet l-ogħla valur zeta assolut u moviment ta 'tendenza bil-mod, li jindika AgNP-III L-aktar reżistenti għall-aggregazzjoni indotta mill-pH.Dawn ir-riżultati huma konsistenti mar-riżultati tal-kejl tad-dijametru idrodinamiku medju.Meta wieħed iqis id-daqs tal-partiċelli tal-primers tagħhom, AgNP-I wera aggregazzjoni gradwali kostanti fil-valuri kollha tal-pH, x'aktarx minħabba l-isfond ta '10 mM NaCl, filwaqt li AgNP-II u AgNP-III wrew biss sinifikanti f'pH 3 Tal-ġbir.L-aktar differenza interessanti hija li minkejja d-daqs kbir tan-nanopartiċelli tiegħu, AgNP-III jifforma l-iżgħar aggregati f'pH 3 f'24 siegħa, u jenfasizza l-proprjetajiet kontra l-aggregazzjoni tiegħu.Billi tiddividi l-medja Z ta 'AgNPs f'pH 3 wara 24 siegħa bil-valur tal-kampjun ippreparat, jista' jiġi osservat li d-daqsijiet aggregati relattivi ta 'AgNP-I u AgNP-II żdiedu b'50 darba, 42 darba, u 22 darba , rispettivament.III.
Figura 3 Ir-riżultati tat-tifrix tad-dawl dinamiku tal-kampjun tan-nanopartiċelli tal-fidda terminati b'ċitrat b'daqs dejjem jiżdied (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II u 50 nm: AgNP-III) huma espressi bħala d-dijametru idrodinamiku medju (medja Z ) (lemin) Taħt kundizzjonijiet ta’ pH differenti, il-potenzjal zeta (xellug) jinbidel fi żmien 24 siegħa.
L-aggregazzjoni osservata dipendenti fuq il-pH affettwat ukoll ir-reżonanza tal-plażmoni tal-wiċċ karatteristika (SPR) tal-kampjuni AgNP, kif muri mill-ispettri UV-Vis tagħhom.Skont il-Figura Supplimentari S1, l-aggregazzjoni tat-tliet sospensjonijiet kollha tan-nanopartiċelli tal-fidda hija segwita minn tnaqqis fl-intensità tal-qċaċet SPR tagħhom u bidla moderata lejn l-aħmar.Il-firxa ta 'dawn il-bidliet bħala funzjoni tal-pH hija konsistenti mal-grad ta' aggregazzjoni mbassra mir-riżultati tad-DLS, madankollu, ġew osservati xi xejriet interessanti.Kuntrarju għall-intuwizzjoni, jirriżulta li l-AgNP-II ta 'daqs medju huwa l-aktar sensittiv għall-bidliet SPR, filwaqt li ż-żewġ kampjuni l-oħra huma inqas sensittivi.Fir-riċerka SPR, 50 nm huwa l-limitu teoretiku tad-daqs tal-partiċelli, li jintuża biex jiddistingwi partiċelli bbażati fuq il-proprjetajiet dielettriċi tagħhom.Partiċelli iżgħar minn 50 nm (AgNP-I u AgNP-II) jistgħu jiġu deskritti bħala dipoli dielettriċi sempliċi, filwaqt li partiċelli li jilħqu jew jaqbżu dan il-limitu (AgNP-III) għandhom proprjetajiet dielettriċi aktar kumplessi, u r-reżonanza tagħhom Il-medda tinqasam f'bidliet multimodali .Fil-każ ta 'żewġ kampjuni ta' partiċelli iżgħar, AgNPs jistgħu jitqiesu bħala dipoli sempliċi, u l-plażma tista 'faċilment tikkoinċidi.Hekk kif id-daqs tal-partiċelli jiżdied, dan l-akkoppjar essenzjalment jipproduċi plażma akbar, li tista 'tispjega s-sensittività ogħla osservata.29 Madankollu, għall-akbar partiċelli, l-istima tad-dipol sempliċi mhix valida meta jistgħu jseħħu wkoll stati oħra ta 'akkoppjar, li jistgħu jispjegaw it-tendenza mnaqqsa ta' AgNP-III biex jindika bidliet spettrali.29
Taħt il-kundizzjonijiet sperimentali tagħna, huwa ppruvat li l-valur tal-pH għandu effett profond fuq l-istabbiltà kollojdali ta 'nanopartiċelli tal-fidda miksija b'ċitrat ta' diversi daqsijiet.F'dawn is-sistemi, l-istabbiltà hija pprovduta mill-gruppi -COO- iċċarġjati b'mod negattiv fuq il-wiċċ ta 'AgNPs.Il-grupp funzjonali tal-karbossilat tal-jone taċ-ċitrat huwa protonat f'numru kbir ta 'jonji H +, għalhekk il-grupp carboxylate iġġenerat ma jistax jibqa' jipprovdi repulsjoni elettrostatika bejn il-partiċelli, kif muri fir-ringiela ta 'fuq tal-Figura 4. Skont il-prinċipju ta' Le Chatelier, AgNP kampjuni malajr jaggregaw f'pH 3, iżda gradwalment isiru aktar u aktar stabbli hekk kif il-pH jiżdied.
Figura 4 Mekkaniżmu skematiku ta 'interazzjoni tal-wiċċ definita minn aggregazzjoni taħt pH differenti (filliera ta' fuq), konċentrazzjoni ta 'NaCl (ringiela tan-nofs), u bijomolekuli (ringiela ta' isfel).
Skont il-Figura 5, l-istabbiltà kollojdali f'sospensjonijiet AgNP ta 'daqsijiet differenti ġiet eżaminata wkoll taħt konċentrazzjonijiet ta' melħ li qed jiżdiedu.Ibbażat fuq il-potenzjal zeta, id-daqs akbar tan-nanopartiċelli f'dawn is-sistemi AgNP mitmuma biċ-ċitrat għal darb'oħra jipprovdi reżistenza msaħħa għal influwenzi esterni minn NaCl.F'AgNP-I, 10 mM NaCl huwa biżżejjed biex jinduċi aggregazzjoni ħafifa, u konċentrazzjoni ta 'melħ ta' 50 mM tipprovdi riżultati simili ħafna.F'AgNP-II u AgNP-III, 10 mM NaCl ma jaffettwax b'mod sinifikanti l-potenzjal zeta minħabba li l-valuri tagħhom jibqgħu f'(AgNP-II) jew taħt (AgNP-III) -30 mV.Iż-żieda tal-konċentrazzjoni ta 'NaCl għal 50 mM u finalment għal 150 mM NaCl hija biżżejjed biex tnaqqas b'mod sinifikanti l-valur assolut tal-potenzjal zeta fil-kampjuni kollha, għalkemm partiċelli akbar iżommu aktar ħlas negattiv.Dawn ir-riżultati huma konsistenti mad-dijametru idrodinamiku medju mistenni ta 'AgNPs;il-linji tat-tendenza medji Z imkejla fuq 10, 50, u 150 mM NaCl juru valuri differenti, li qed jiżdiedu gradwalment.Fl-aħħarnett, aggregati ta 'daqs mikron ġew skoperti fit-tliet esperimenti kollha ta' 150 mM.
Figura 5 Ir-riżultati tat-tifrix tad-dawl dinamiku tal-kampjun tan-nanopartiċelli tal-fidda terminati biċ-ċitrat b'daqs dejjem jiżdied (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II u 50 nm: AgNP-III) huma espressi bħala d-dijametru idrodinamiku medju (medja Z ) (lemin) u l-potenzjal zeta (xellug) jinbidlu fi żmien 24 siegħa taħt konċentrazzjonijiet differenti ta 'NaCl.
Ir-riżultati UV-Vis fil-Figura Supplimentari S2 juru li l-SPR ta '50 u 150 mM NaCl fit-tliet kampjuni kollha għandu tnaqqis istantanju u sinifikanti.Dan jista 'jiġi spjegat minn DLS, minħabba li l-aggregazzjoni bbażata fuq NaCl isseħħ aktar malajr minn esperimenti dipendenti fuq il-pH, li hija spjegata bid-differenza kbira bejn il-kejl bikri (0, 1.5, u 3 sigħat).Barra minn hekk, iż-żieda tal-konċentrazzjoni tal-melħ se żżid ukoll il-permissività relattiva tal-medju sperimentali, li se jkollha effett profond fuq ir-reżonanza tal-plasmon tal-wiċċ.29
L-effett ta 'NaCl huwa miġbur fil-qosor fil-filliera tan-nofs tal-Figura 4. B'mod ġenerali, jista 'jiġi konkluż li ż-żieda tal-konċentrazzjoni tal-klorur tas-sodju għandha effett simili bħal żieda fl-aċidità, minħabba li l-joni Na + għandhom tendenza li jikkoordinaw madwar il-gruppi tal-karbossilat, li jrażżnu AgNPs potenzjali zeta negattivi.Barra minn hekk, 150 mM NaCl ipproduċa aggregati ta 'daqs mikron fit-tliet kampjuni kollha, li jindika li l-konċentrazzjoni tal-elettroliti fiżjoloġiċi hija ta' detriment għall-istabbiltà kollojdali ta 'AgNPs terminati biċ-ċitrat.Billi titqies il-konċentrazzjoni kritika ta 'kondensazzjoni (CCC) ta' NaCl fuq sistemi AgNP simili, dawn ir-riżultati jistgħu jitqiegħdu b'mod għaqli fil-letteratura rilevanti.Huynh et al.ikkalkulat li s-CCC ta 'NaCl għal nanopartiċelli tal-fidda terminati b'ċitrat b'dijametru medju ta' 71 nm kien 47.6 mM, filwaqt li El Badawy et al.osserva li s-CCC ta '10 nm AgNPs b'kisja taċ-ċitrat kien 70 mM.10,16 Barra minn hekk, is-CCC sinifikament għoli ta 'madwar 300 mM ġie mkejjel minn He et al., Li kkawża li l-metodu ta' sinteżi tagħhom ikun differenti mill-pubblikazzjoni msemmija qabel.48 Għalkemm il-kontribuzzjoni attwali mhix immirata lejn analiżi komprensiva ta 'dawn il-valuri, minħabba li l-kundizzjonijiet sperimentali tagħna qed jiżdiedu fil-kumplessità tal-istudju kollu, il-konċentrazzjoni NaCl bijoloġikament rilevanti ta' 50 mM, speċjalment 150 mM NaCl, tidher li hija pjuttost għolja.Koagulazzjoni indotta, li tispjega l-bidliet qawwija misjuba.
Il-pass li jmiss fl-esperiment tal-polimerizzazzjoni huwa li tuża molekuli sempliċi iżda bijoloġikament rilevanti biex tissimula l-interazzjonijiet nanopartiċelli-bijomolekula.Ibbażat fuq riżultati DLS (Figuri 6 u 7) u UV-Vis (Figuri Supplimentari S3 u S4), jistgħu jiġu affermati xi konklużjonijiet ġenerali.Taħt il-kundizzjonijiet sperimentali tagħna, il-molekuli studjati glukożju u glutamina mhux se jinduċu aggregazzjoni fi kwalunkwe sistema AgNP, minħabba li t-tendenza Z-mean hija relatata mill-qrib mal-valur tal-kejl ta 'referenza korrispondenti.Għalkemm il-preżenza tagħhom ma taffettwax l-aggregazzjoni, ir-riżultati sperimentali juru li dawn il-molekuli huma parzjalment adsorbiti fuq il-wiċċ ta 'AgNPs.L-aktar riżultat prominenti li jappoġġja din il-fehma huwa l-bidla osservata fl-assorbiment tad-dawl.Għalkemm AgNP-I ma jurix bidliet sinifikanti fit-tul tal-mewġ jew fl-intensità, jista 'jiġi osservat b'mod aktar ċar billi jitkejlu partiċelli akbar, li x'aktarx huwa dovut għas-sensittività ottika akbar imsemmija qabel.Irrispettivament mill-konċentrazzjoni, il-glukożju jista 'jikkawża bidla akbar fl-aħmar wara 1.5 sigħat meta mqabbel mal-kejl tal-kontroll, li huwa madwar 40 nm f'AgNP-II u madwar 10 nm f'AgNP-III, li juri l-okkorrenza ta' interazzjonijiet tal-wiċċ.Il-glutamina wriet xejra simili, iżda l-bidla ma kinitx daqshekk ovvja.Barra minn hekk, ta 'min isemmi wkoll li l-glutamina tista' tnaqqas il-potenzjal zeta assolut ta 'partiċelli medji u kbar.Madankollu, peress li dawn il-bidliet zeta ma jidhirx li jaffettwaw il-livell ta 'aggregazzjoni, jista' jiġi spekulat li anke bijomolekuli żgħar bħall-glutamina jistgħu jipprovdu ċertu grad ta 'repulsjoni spazjali bejn il-partiċelli.
Figura 6 Ir-riżultati tat-tifrix tad-dawl dinamiku ta 'kampjuni ta' nanopartiċelli tal-fidda terminati b'ċitrat b'daqs dejjem jiżdied (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II u 50 nm: AgNP-III) huma espressi bħala d-dijametru idrodinamiku medju (medja Z) (lemin) Taħt kundizzjonijiet esterni ta 'konċentrazzjonijiet differenti ta' glukożju, il-potenzjal zeta (xellug) jinbidel fi żmien 24 siegħa.
Figura 7 Ir-riżultati tat-tifrix tad-dawl dinamiku tal-kampjun tan-nanopartiċelli tal-fidda terminati biċ-ċitrat b'daqs dejjem jiżdied (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II u 50 nm: AgNP-III) huma espressi bħala d-dijametru idrodinamiku medju (medja Z ) (lemin) Fil-preżenza tal-glutamina, il-potenzjal zeta (xellug) jinbidel fi żmien 24 siegħa.
Fil-qosor, bijomolekuli żgħar bħall-glukożju u l-glutamina ma jaffettwawx l-istabbiltà kollojdali fil-konċentrazzjoni mkejla: għalkemm jaffettwaw il-potenzjal zeta u r-riżultati UV-Vis fi gradi differenti, ir-riżultati medji Z mhumiex konsistenti.Dan jindika li l-assorbiment tal-wiċċ tal-molekuli jinibixxi r-repulsjoni elettrostatika, iżda fl-istess ħin jipprovdi stabbiltà dimensjonali.
Sabiex torbot ir-riżultati preċedenti mar-riżultati preċedenti u nissimulaw il-kundizzjonijiet bijoloġiċi b'mod aktar ħila, għażilna wħud mill-komponenti tal-kultura taċ-ċelluli l-aktar użati komunement u użajna bħala kundizzjonijiet sperimentali għall-istudju tal-istabbiltà tal-kollojdi AgNP.Fl-esperiment kollu in vitro, waħda mill-aktar funzjonijiet importanti tad-DMEM bħala mezz hija li tistabbilixxi l-kundizzjonijiet osmotiċi meħtieġa, iżda mil-lat kimiku, hija soluzzjoni kumplessa tal-melħ b'qawwa jonika totali simili għal 150 mM NaCl. .40 Fir-rigward tal-FBS, hija taħlita kumplessa ta 'bijomolekuli-prinċipalment proteini-mill-perspettiva tal-adsorbiment tal-wiċċ, għandha xi xebh mar-riżultati sperimentali ta' glukożju u glutamina, minkejja l-kompożizzjoni kimika u d-diversità Is-sess huwa ħafna aktar ikkumplikat.19 DLS u UV-Ir-riżultati viżibbli murija fil-Figura 8 u l-Figura Supplimentari S5, rispettivament, jistgħu jiġu spjegati billi tiġi eżaminata l-kompożizzjoni kimika ta 'dawn il-materjali u tikkorrelatahom mal-kejl fit-taqsima preċedenti.
Figura 8 Ir-riżultati tat-tifrix tad-dawl dinamiku tal-kampjun tan-nanopartiċelli tal-fidda terminati biċ-ċitrat b'daqs dejjem jiżdied (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II u 50 nm: AgNP-III) huma espressi bħala d-dijametru idrodinamiku medju (medja Z ) (lemin) Fil-preżenza ta 'komponenti ta' kultura taċ-ċelluli DMEM u FBS, il-potenzjal zeta (xellug) jinbidel fi żmien 24 siegħa.
Id-dilwizzjoni ta 'AgNPs ta' daqsijiet differenti f'DMEM għandha effett simili fuq l-istabbiltà kollojdali għal dak osservat fil-preżenza ta 'konċentrazzjonijiet għolja ta' NaCl.It-tixrid ta 'AgNP f'50 v/v% DMEM wera li nstabet aggregazzjoni fuq skala kbira biż-żieda tal-potenzjal zeta u l-valur medju Z u t-tnaqqis qawwi tal-intensità SPR.Ta 'min jinnota li d-daqs massimu aggregat indott minn DMEM wara 24 siegħa huwa inversament proporzjonali għad-daqs tan-nanopartiċelli primer.
L-interazzjoni bejn FBS u AgNP hija simili għal dik osservata fil-preżenza ta 'molekuli iżgħar bħal glukożju u glutamina, iżda l-effett huwa aktar b'saħħtu.Il-medja Z tal-partiċelli tibqa 'mhux affettwata, filwaqt li tiġi skoperta żieda fil-potenzjal zeta.Il-quċċata SPR wera ċaqliq ħafif aħmar, iżda forsi aktar interessanti, l-intensità SPR ma naqsitx b'mod sinifikanti daqs fil-kejl tal-kontroll.Dawn ir-riżultati jistgħu jiġu spjegati mill-adsorbiment intrinsiku ta 'makromolekuli fuq il-wiċċ tan-nanopartiċelli (filliera ta' isfel fil-Figura 4), li issa hija mifhuma bħala l-formazzjoni ta 'korona bijomolekulari fil-ġisem.49