ขณะนี้ Javascript ถูกปิดใช้งานในเบราว์เซอร์ของคุณเมื่อปิดการใช้งานจาวาสคริปต์ ฟังก์ชั่นบางอย่างของเว็บไซต์นี้จะไม่ทำงาน
ลงทะเบียนรายละเอียดเฉพาะของคุณและยาเฉพาะที่สนใจ แล้วเราจะจับคู่ข้อมูลที่คุณให้ไว้กับบทความในฐานข้อมูลที่กว้างขวางของเรา และส่งสำเนา PDF ให้คุณทางอีเมลอย่างทันท่วงที
อนุภาคนาโนที่มีขนาดเล็กกว่าจะดีกว่าเสมอไปหรือไม่?ทำความเข้าใจผลกระทบทางชีวภาพของการรวมตัวของอนุภาคนาโนเงินตามขนาดภายใต้สภาวะที่เกี่ยวข้องทางชีวภาพ
ผู้แต่ง: 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 จากเคมีสิ่งแวดล้อม, ฮังการี, ฮังการี คณะวิทยาศาสตร์และสารสนเทศ , มหาวิทยาลัยเซเกด;2 ภาควิชาชีวเคมีและชีววิทยาโมเลกุล คณะวิทยาศาสตร์และสารสนเทศ มหาวิทยาลัยเซเกด ประเทศฮังการี3 ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์และสารสนเทศ มหาวิทยาลัยเซเกด ประเทศฮังการี4MTA-SZTE Reaction Kinetics and Surface Chemistry Research Group, Szeged, Hungary* ผู้เขียนเหล่านี้มีส่วนสนับสนุนงานนี้อย่างเท่าเทียมกันการสื่อสาร: Zoltán Kónya Department of Applied and Environment Chemistry, Faculty of Science and Informatics, University of Szeged, Rerrich Square 1, Szeged, H-6720, Hungary โทรศัพท์ +36 62 544620 อีเมล [การป้องกันอีเมล] วัตถุประสงค์: อนุภาคนาโนเงิน (AgNPs) เป็น หนึ่งในวัสดุนาโนที่มีการศึกษากันมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากการประยุกต์ทางชีวการแพทย์อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการรวมตัวของอนุภาคนาโน ความเป็นพิษต่อเซลล์และฤทธิ์ต้านแบคทีเรียที่ยอดเยี่ยมของพวกมันจึงมักจะถูกทำลายในสื่อทางชีววิทยาในงานนี้ ได้ทำการศึกษาพฤติกรรมการรวมตัวและกิจกรรมทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องของตัวอย่างอนุภาคนาโนเงินที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตสามตัวอย่างที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 10, 20 และ 50 นาโนเมตรวิธีการ: ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านเพื่อสังเคราะห์และจำแนกลักษณะของอนุภาคนาโน ประเมินพฤติกรรมการรวมตัวของอนุภาคนาโนที่ค่า pH ต่างๆ ความเข้มข้นของ NaCl กลูโคส และกลูตามีน โดยการกระเจิงแสงแบบไดนามิกและสเปกโทรสโกปีที่มองเห็นด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตนอกจากนี้ ในส่วนประกอบของอาหารเลี้ยงเซลล์ เช่น Dulbecco ปรับปรุงพฤติกรรมการรวมตัวใน Eagle Medium และ Fetal Calf Serumผลลัพธ์: ผลการวิจัยพบว่าค่า pH ที่เป็นกรดและอิเล็กโทรไลต์ทางสรีรวิทยาโดยทั่วไปทำให้เกิดการรวมตัวในระดับไมครอน ซึ่งสามารถเป็นตัวกลางโดยการก่อตัวของโคโรนาชีวโมเลกุลเป็นที่น่าสังเกตว่าอนุภาคขนาดใหญ่มีความต้านทานต่ออิทธิพลภายนอกได้สูงกว่าอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าความเป็นพิษต่อเซลล์และการทดสอบต้านแบคทีเรีย ในหลอดทดลอง ดำเนินการโดยการรักษาเซลล์ที่มีการรวมตัวกันของอนุภาคนาโนที่ขั้นตอนการรวมตัวที่ต่างกันสรุป: ผลลัพธ์ของเราเปิดเผยความสัมพันธ์อย่างลึกซึ้งระหว่างความเสถียรของคอลลอยด์และความเป็นพิษของ AgNP เนื่องจากการรวมตัวที่รุนแรงนำไปสู่การสูญเสียกิจกรรมทางชีวภาพโดยสิ้นเชิงระดับการต่อต้านการรวมตัวที่สูงขึ้นที่ตรวจพบสำหรับอนุภาคขนาดใหญ่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความเป็นพิษในหลอดทดลอง เนื่องจากตัวอย่างดังกล่าวยังคงรักษาการทำงานของเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและต้านจุลชีพไว้มากกว่าการค้นพบนี้นำไปสู่ข้อสรุปว่าแม้จะมีความเห็นทั่วไปในวรรณกรรมที่เกี่ยวข้อง แต่การกำหนดเป้าหมายอนุภาคนาโนที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้อาจไม่ใช่แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดคำสำคัญ: การเจริญเติบโตโดยอาศัยเมล็ดพืช ความคงตัวของคอลลอยด์ พฤติกรรมการรวมกลุ่มขึ้นอยู่กับขนาด ความเป็นพิษต่อความเสียหายจากการรวมตัว
เนื่องจากความต้องการและผลผลิตของวัสดุนาโนเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จึงให้ความสำคัญกับความปลอดภัยทางชีวภาพหรือกิจกรรมทางชีวภาพมากขึ้นเรื่อยๆอนุภาคนาโนเงิน (AgNPs) เป็นหนึ่งในตัวแทนที่มีการสังเคราะห์ วิจัย และใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดของวัสดุประเภทนี้ เนื่องจากมีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยา ทางแสง และทางชีวภาพที่ยอดเยี่ยม1 เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าลักษณะเฉพาะของวัสดุนาโน (รวมถึง AgNPs) ส่วนใหญ่มาจากพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ดังนั้นปัญหาที่หลีกเลี่ยงไม่ได้คือกระบวนการใดๆ ที่ส่งผลต่อคุณสมบัติหลักนี้ เช่น ขนาดอนุภาค การเคลือบผิว หรือการรวมตัว ไม่ว่าจะสร้างความเสียหายอย่างรุนแรงต่อคุณสมบัติของอนุภาคนาโนที่มีความสำคัญต่อการใช้งานเฉพาะอย่างหรือไม่
ผลกระทบของขนาดอนุภาคและความคงตัวเป็นหัวข้อที่ได้รับการบันทึกไว้ค่อนข้างดีในวรรณคดีตัวอย่างเช่น มุมมองที่ยอมรับโดยทั่วไปก็คือ อนุภาคนาโนที่มีขนาดเล็กกว่าจะเป็นพิษมากกว่าอนุภาคนาโนที่มีขนาดใหญ่กว่าสอดคล้องกับวรรณกรรมทั่วไป การศึกษาก่อนหน้านี้ของเราได้แสดงให้เห็นถึงกิจกรรมที่ขึ้นกับขนาดของนาโนซิลเวอร์ในเซลล์และจุลินทรีย์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม3– 5 การเคลือบผิวเป็นอีกคุณลักษณะหนึ่งที่มีอิทธิพลอย่างกว้างขวางต่อคุณสมบัติของวัสดุนาโนเพียงเพิ่มหรือปรับเปลี่ยนสารเพิ่มความคงตัวบนพื้นผิว วัสดุนาโนชนิดเดียวกันก็อาจมีคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และชีวภาพที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงการใช้สารปิดฝาส่วนใหญ่มักดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของการสังเคราะห์อนุภาคนาโนตัวอย่างเช่น อนุภาคนาโนเงินที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตเป็นหนึ่งใน AgNP ที่เกี่ยวข้องมากที่สุดในการวิจัย ซึ่งถูกสังเคราะห์โดยการลดเกลือเงินในสารละลายเพิ่มความคงตัวที่เลือกไว้เป็นตัวกลางในการทำปฏิกิริยา6 ซิเตรตสามารถใช้ประโยชน์จากต้นทุนต่ำ ความพร้อมใช้งาน ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งกับเงิน ซึ่งสามารถสะท้อนให้เห็นได้จากปฏิกิริยาที่นำเสนอต่างๆ ตั้งแต่การดูดซับพื้นผิวแบบพลิกกลับได้ไปจนถึงปฏิกิริยาไอออนิกโมเลกุลขนาดเล็กและไอออนหลายอะตอมที่มีความเข้มข้นใกล้เคียง 7,8 เช่น ซิเตรต โพลีเมอร์ โพลีอิเล็กโตรไลต์ และสารชีวภาพ มักใช้เพื่อทำให้นาโนซิลเวอร์มีความเสถียรและทำหน้าที่เฉพาะตัวกับนาโนซิลเวอร์9-12
แม้ว่าความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนแปลงกิจกรรมของอนุภาคนาโนโดยการปิดผิวโดยเจตนาเป็นพื้นที่ที่น่าสนใจมาก แต่บทบาทหลักของการเคลือบผิวนี้ไม่มีนัยสำคัญ ทำให้เสถียรภาพของคอลลอยด์สำหรับระบบอนุภาคนาโนพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ของวัสดุนาโนจะผลิตพลังงานพื้นผิวขนาดใหญ่ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อความสามารถทางอุณหพลศาสตร์ของระบบในการเข้าถึงพลังงานขั้นต่ำ13 หากไม่มีการคงตัวที่เหมาะสม สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การรวมตัวของวัสดุนาโนได้การรวมตัวคือการก่อตัวของการรวมตัวของอนุภาคที่มีรูปร่างและขนาดต่างๆ ที่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่กระจัดกระจายมาบรรจบกัน และปฏิกิริยาทางอุณหพลศาสตร์ในปัจจุบันทำให้อนุภาคเกาะติดกันดังนั้นจึงใช้สารเพิ่มความคงตัวเพื่อป้องกันการรวมตัวโดยการนำแรงผลักกันขนาดใหญ่เพียงพอระหว่างอนุภาคเพื่อต่อต้านแรงดึงดูดทางอุณหพลศาสตร์ของพวกมัน14
แม้ว่าเรื่องของขนาดอนุภาคและการครอบคลุมพื้นผิวได้รับการสำรวจอย่างละเอียดในบริบทของการควบคุมกิจกรรมทางชีวภาพที่เกิดจากอนุภาคนาโน แต่การรวมตัวของอนุภาคก็เป็นพื้นที่ที่ถูกละเลยเป็นส่วนใหญ่แทบจะไม่มีการศึกษาอย่างละเอียดถี่ถ้วนในการแก้ปัญหาความเสถียรของคอลลอยด์ของอนุภาคนาโนภายใต้สภาวะที่เกี่ยวข้องทางชีวภาพ10,15-17 นอกจากนี้ การมีส่วนร่วมนี้พบได้น้อยมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการศึกษาความเป็นพิษที่เกี่ยวข้องกับการรวมตัว แม้ว่าอาจทำให้เกิดอาการไม่พึงประสงค์ เช่น การเกิดลิ่มเลือดอุดตันในหลอดเลือด หรือสูญเสียลักษณะเฉพาะที่ต้องการ เช่น ความเป็นพิษของมัน ตาม แสดงในรูปที่ 1.18, 19 แสดงในความเป็นจริง หนึ่งในไม่กี่กลไกที่ทราบของการต้านทานอนุภาคนาโนเงินนั้นเกี่ยวข้องกับการรวมตัว เนื่องจากมีการรายงานสายพันธุ์ E. coli และ Pseudomonas aeruginosa บางชนิดเพื่อลดความไวของนาโนเงินโดยการแสดงโปรตีนแฟลเจลลิน, แฟลเจลลินมีความสัมพันธ์กับเงินสูง จึงทำให้เกิดการรวมตัวกัน20
มีกลไกต่างๆ หลายประการที่เกี่ยวข้องกับความเป็นพิษของอนุภาคนาโนเงิน และการรวมตัวส่งผลต่อกลไกเหล่านี้ทั้งหมดวิธีการออกฤทธิ์ทางชีวภาพของ AgNP ที่ได้รับการกล่าวถึงมากที่สุด ซึ่งบางครั้งเรียกว่ากลไก "ม้าโทรจัน" ถือว่า AgNP เป็นตัวพา Ag+1,21 กลไกม้าโทรจันสามารถรับประกันได้ว่าความเข้มข้นของ Ag+ ในท้องถิ่นจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งนำไปสู่การสร้าง ROS และการเปลี่ยนขั้วของเมมเบรน22-24 การรวมตัวอาจส่งผลต่อการปล่อย Ag+ ซึ่งส่งผลต่อความเป็นพิษ เนื่องจากจะลดพื้นผิวที่มีฤทธิ์ซึ่งมีประสิทธิผลซึ่งซิลเวอร์ไอออนอาจถูกออกซิไดซ์และละลายได้อย่างไรก็ตาม AgNP จะไม่เพียงแสดงความเป็นพิษผ่านการปล่อยไอออนเท่านั้นต้องพิจารณาปฏิสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้องกับขนาดและสัณฐานวิทยาหลายอย่างขนาดและรูปร่างของพื้นผิวอนุภาคนาโนเป็นคุณลักษณะที่กำหนด4,25 การรวบรวมกลไกเหล่านี้สามารถจัดประเภทเป็น "กลไกความเป็นพิษที่เหนี่ยวนำ"อาจมีปฏิกิริยาไมโตคอนเดรียและเมมเบรนพื้นผิวหลายอย่างที่สามารถทำลายออร์แกเนลล์และทำให้เซลล์ตายได้25-27 เนื่องจากการก่อตัวของมวลรวมส่งผลตามธรรมชาติต่อขนาดและรูปร่างของวัตถุที่มีเงินซึ่งระบบสิ่งมีชีวิตรับรู้ ปฏิกิริยาเหล่านี้ก็อาจได้รับผลกระทบเช่นกัน
ในบทความก่อนหน้าของเราเกี่ยวกับการรวมตัวของอนุภาคนาโนเงิน เราได้สาธิตขั้นตอนการคัดกรองที่มีประสิทธิภาพซึ่งประกอบด้วยการทดลองทางเคมีและทางชีวภาพ ในหลอดทดลอง เพื่อศึกษาปัญหานี้19 การกระเจิงแสงแบบไดนามิก (DLS) เป็นเทคนิคที่แนะนำสำหรับการตรวจสอบประเภทนี้ เนื่องจากวัสดุสามารถกระจายโฟตอนที่มีความยาวคลื่นเทียบได้กับขนาดของอนุภาคเนื่องจากความเร็วการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนของอนุภาคในตัวกลางของเหลวสัมพันธ์กับขนาด การเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงที่กระเจิงจึงสามารถนำมาใช้หาเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของอุทกพลศาสตร์ (ค่าเฉลี่ย Z) ของตัวอย่างของเหลวได้28 นอกจากนี้ โดยการใช้แรงดันไฟฟ้ากับตัวอย่าง ก็สามารถวัดศักย์ซีตา (ศักย์ ζ) ของอนุภาคนาโนได้คล้ายกับค่าเฉลี่ย Z13,28 หากค่าสัมบูรณ์ของศักย์ซีตาสูงเพียงพอ (ตามหลักเกณฑ์ทั่วไป> ±30 มิลลิโวลต์) มันจะสร้างแรงผลักไฟฟ้าสถิตอย่างรุนแรงระหว่างอนุภาคเพื่อต่อต้านการรวมตัวลักษณะเฉพาะของพื้นผิวพลาสมอนเรโซแนนซ์ (SPR) เป็นปรากฏการณ์ทางแสงที่มีลักษณะเฉพาะ ซึ่งส่วนใหญ่มาจากอนุภาคนาโนของโลหะมีค่า (ส่วนใหญ่เป็น Au และ Ag)29​​ จากการสั่นแบบอิเล็กทรอนิกส์ (พลาสมอนที่พื้นผิว) ของวัสดุเหล่านี้ในระดับนาโน เป็นที่ทราบกันว่า AgNP ทรงกลมมีคุณลักษณะการดูดกลืนแสง UV-Vis สูงสุดที่ใกล้ 400 นาโนเมตร30 การเปลี่ยนความเข้มและความยาวคลื่นของอนุภาคใช้เพื่อเสริมผลลัพธ์ของ DLS เนื่องจากวิธีนี้สามารถใช้เพื่อตรวจจับการรวมตัวของอนุภาคนาโนและการดูดซับที่พื้นผิวของชีวโมเลกุล
จากข้อมูลที่ได้รับ การตรวจความมีชีวิตของเซลล์ (MTT) และการตรวจต้านแบคทีเรียจะดำเนินการในลักษณะที่ความเป็นพิษของ AgNP ถูกอธิบายว่าเป็นหน้าที่ของระดับการรวมตัว แทนที่จะเป็นความเข้มข้นของอนุภาคนาโน (ปัจจัยที่ใช้บ่อยที่สุด)วิธีการพิเศษนี้ช่วยให้เราแสดงให้เห็นถึงความสำคัญอย่างลึกซึ้งของระดับการรวมตัวในกิจกรรมทางชีวภาพ เนื่องจาก ตัวอย่างเช่น AgNP ที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตจะสูญเสียกิจกรรมทางชีวภาพไปโดยสิ้นเชิงภายในไม่กี่ชั่วโมงเนื่องจากการรวมตัว19
ในงานปัจจุบัน เรามุ่งหวังที่จะขยายการมีส่วนร่วมก่อนหน้านี้อย่างมากในด้านความเสถียรของคอลลอยด์ที่เกี่ยวข้องกับชีวภาพและผลกระทบต่อกิจกรรมทางชีวภาพ โดยการศึกษาผลกระทบของขนาดอนุภาคนาโนต่อการรวมตัวของอนุภาคนาโนนี่เป็นหนึ่งในการศึกษาเกี่ยวกับอนุภาคนาโนอย่างไม่ต้องสงสัยมุมมองที่สูงกว่าและ 31 ในการตรวจสอบปัญหานี้ ใช้วิธีการเติบโตโดยใช้เมล็ดพืชเพื่อผลิต AgNP ที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตในช่วงขนาดที่แตกต่างกันสามช่วง (10, 20 และ 50 นาโนเมตร)6,32 เป็นหนึ่งในวิธีที่พบบ่อยที่สุดสำหรับวัสดุนาโนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและเป็นประจำในการใช้งานทางการแพทย์ จะมีการเลือก AgNP ที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตในขนาดต่างๆ เพื่อศึกษาการพึ่งพาขนาดที่เป็นไปได้ของคุณสมบัติทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับการรวมตัวของนาโนซิลเวอร์หลังจากการสังเคราะห์ AgNP ที่มีขนาดต่างกัน เราได้กำหนดลักษณะตัวอย่างที่ผลิตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) จากนั้นตรวจสอบอนุภาคโดยใช้ขั้นตอนการคัดกรองดังกล่าวข้างต้นนอกจากนี้ ในการมีอยู่ของการเพาะเลี้ยงเซลล์ในหลอดทดลอง Modified Eagle's Medium (DMEM) และ Fetal Bovine Serum (FBS) ของ Dulbecco พฤติกรรมการรวมกลุ่มขึ้นอยู่กับขนาดและพฤติกรรมของมันได้รับการประเมินที่ค่า pH, NaCl, กลูโคส และความเข้มข้นของกลูตามีนต่างๆคุณลักษณะของความเป็นพิษต่อเซลล์ถูกกำหนดภายใต้เงื่อนไขที่ครอบคลุมฉันทามติทางวิทยาศาสตร์บ่งชี้ว่าโดยทั่วไปแล้ว อนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าจะดีกว่าการสอบสวนของเราเป็นแพลตฟอร์มทางเคมีและชีวภาพในการพิจารณาว่าเป็นกรณีนี้หรือไม่
อนุภาคนาโนเงินสามชนิดที่มีช่วงขนาดต่างกันถูกเตรียมโดยวิธีการเจริญเติบโตแบบอาศัยเมล็ดพืชที่เสนอโดย Wan และคณะ โดยมีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย6 วิธีนี้อาศัยการลดสารเคมีโดยใช้ซิลเวอร์ไนเตรต (AgNO3) เป็นแหล่งเงิน โซเดียมโบโรไฮไดรด์ (NaBH4) เป็นตัวรีดิวซ์ และโซเดียมซิเตรตเป็นตัวทำให้คงตัวขั้นแรก เตรียมสารละลายน้ำซิเตรต 9 มิลลิโมลาร์ 75 มล. จากโซเดียม ซิเตรต ไดไฮเดรต (Na3C6H5O7 x 2H2O) และตั้งความร้อนไว้ที่ 70°Cจากนั้น สารละลาย AgNO3 1% โดยน้ำหนัก 2 มล. ถูกเติมไปยังตัวกลางปฏิกิริยา และจากนั้นสารละลายโซเดียมโบโรไฮไดรด์ที่เตรียมขึ้นใหม่ (2 มล. 0.1% น้ำหนักปริมาตร) ถูกเทลงในของผสมแบบหยดสารแขวนตะกอนสีเหลืองน้ำตาลที่เป็นผลลัพธ์ถูกเก็บไว้ที่ 70°C ด้วยการกวนอย่างแรงเป็นเวลา 1 ชั่วโมง และจากนั้น ทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องตัวอย่างผลลัพธ์ (ต่อไปนี้จะเรียกว่า AgNP-I) ถูกใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการเจริญเติบโตโดยใช้เมล็ดพืชในขั้นตอนการสังเคราะห์ครั้งต่อไป
ในการสังเคราะห์สารแขวนลอยอนุภาคขนาดกลาง (แสดงเป็น AgNP-II) ให้ความร้อนสารละลายซิเตรต 90 มล. (7.6 มม.) จนถึง 80°C ผสมกับ AgNP-I 10 มล. จากนั้นผสม 2 มล. 1% โดยน้ำหนักต่อปริมาตร สารละลาย AgNO3 ถูกเก็บไว้ภายใต้การกวนเชิงกลอย่างแรงเป็นเวลา 1 ชั่วโมง จากนั้นตัวอย่างถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง
สำหรับอนุภาคที่ใหญ่ที่สุด (AgNP-III) ให้ทำซ้ำขั้นตอนการเจริญเติบโตแบบเดียวกัน แต่ในกรณีนี้ ให้ใช้ AgNP-II 10 มล. เป็นสารแขวนลอยของเมล็ดหลังจากที่ตัวอย่างถึงอุณหภูมิห้อง พวกเขาตั้งค่าความเข้มข้น Ag ที่ระบุตามปริมาณ AgNO3 ทั้งหมดเป็น 150 ppm โดยการเติมหรือระเหยตัวทำละลายเพิ่มเติมที่อุณหภูมิ 40°C และสุดท้ายเก็บไว้ที่ 4°C จนกว่าจะนำไปใช้ต่อไป
ใช้ FEI Tecnai G2 20 X-Twin Transmission Electron Microscope (TEM) (สำนักงานใหญ่ของบริษัท FEI, ฮิลส์โบโร, ออริกอน, สหรัฐอเมริกา) ที่มีแรงดันไฟฟ้าเร่ง 200 kV เพื่อตรวจสอบลักษณะทางสัณฐานวิทยาของอนุภาคนาโนและจับรูปแบบการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน (ED)ภาพตัวแทนอย่างน้อย 15 ภาพ (ประมาณ 750 อนุภาค) ได้รับการประเมินโดยใช้ชุดซอฟต์แวร์ ImageJ และฮิสโตแกรมผลลัพธ์ (และกราฟทั้งหมดในการศึกษาทั้งหมด) ถูกสร้างขึ้นใน OriginPro 2018 (OriginLab, Northampton, MA, USA) 33, 34
เส้นผ่านศูนย์กลางอุทกไดนามิกเฉลี่ย (ค่าเฉลี่ย Z), ศักย์ซีตา (ศักย์ ζ) และเรโซแนนซ์พลาสมอนเรโซแนนซ์ที่มีลักษณะเฉพาะ (SPR) ของตัวอย่างถูกวัดเพื่อแสดงคุณสมบัติคอลลอยด์เริ่มต้นเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกไดนามิกเฉลี่ยและศักยภาพซีตาของตัวอย่างถูกวัดโดยเครื่องมือ Malvern Zetasizer Nano ZS (เครื่องมือ Malvern, Malvern, สหราชอาณาจักร) โดยใช้เซลล์คาปิลลารีแบบพับแบบใช้แล้วทิ้งที่อุณหภูมิ 37±0.1°Cเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ UV-Vis ของ Ocean Optics 355 DH-2000-BAL (Halma PLC, Largo, FL, USA) ถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้คุณลักษณะ SPR ที่มีลักษณะเฉพาะจากสเปกตรัมการดูดกลืนแสง UV-Vis ของตัวอย่างในช่วง 250-800 นาโนเมตร
ในระหว่างการทดลองทั้งหมด มีการวัดประเภทที่แตกต่างกันสามประเภทที่เกี่ยวข้องกับความเสถียรของคอลลอยด์ได้ดำเนินการในเวลาเดียวกันใช้ DLS เพื่อวัดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของอุทกไดนามิก (ค่าเฉลี่ย Z) และศักย์ซีตา (ศักย์ ζ) ของอนุภาค เนื่องจากค่าเฉลี่ย Z สัมพันธ์กับขนาดเฉลี่ยของมวลรวมของอนุภาคนาโน และศักย์ซีตาบ่งชี้ว่าแรงผลักของไฟฟ้าสถิตในระบบ มีความแข็งแรงพอที่จะชดเชยแรงดึงดูดของ Van der Waals ระหว่างอนุภาคนาโนได้การวัดจะทำเป็นสามเท่า และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของค่าเฉลี่ย Z และศักย์ซีตาจะคำนวณโดยซอฟต์แวร์ Zetasizerสเปกตรัม SPR ลักษณะเฉพาะของอนุภาคได้รับการประเมินโดยสเปกโทรสโกปี UV-Vis เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในความเข้มสูงสุดและความยาวคลื่นสามารถบ่งบอกถึงการรวมตัวและปฏิกิริยาระหว่างพื้นผิว29,35 อันที่จริงแล้ว การสั่นพ้องของพลาสโมนบนพื้นผิวในโลหะมีค่ามีอิทธิพลมากจนนำไปสู่วิธีการวิเคราะห์ชีวโมเลกุลแบบใหม่29,36,37 ความเข้มข้นของ AgNP ในส่วนผสมทดลองคือประมาณ 10 ppm และมีวัตถุประสงค์เพื่อตั้งค่าความเข้มของการดูดกลืน SPR เริ่มต้นสูงสุดเป็น 1 การทดลองดำเนินการในลักษณะขึ้นอยู่กับเวลาที่ 0;1.5;3;6;12 และ 24 ชั่วโมงภายใต้สภาวะที่เกี่ยวข้องทางชีวภาพต่างๆรายละเอียดเพิ่มเติมที่อธิบายการทดลองสามารถดูได้ในงานก่อนหน้าของเรา19 กล่าวโดยสรุป ค่า pH ต่างๆ (3; 5; 7.2 และ 9), ความเข้มข้นของโซเดียมคลอไรด์ที่แตกต่างกัน (10 mM; 50 mM; 150 mM), กลูโคส (3.9 mM; 6.7 mM) และความเข้มข้นของกลูตามีน (4 mM) และ ยังได้เตรียม Modified Eagle Medium (DMEM) และ Fetal Bovine Serum (FBS) ของ Dulbecco (ในน้ำและ DMEM) เป็นระบบต้นแบบ และศึกษาผลกระทบของสิ่งเหล่านี้ต่อพฤติกรรมการรวมตัวของอนุภาคนาโนเงินสังเคราะห์pH ค่าของ NaCl กลูโคส และกลูตามีนได้รับการประเมินตามความเข้มข้นทางสรีรวิทยา ในขณะที่ปริมาณของ DMEM และ FBS จะเท่ากับระดับที่ใช้ในการทดลองในหลอดทดลองทั้งหมด38-42 การวัดทั้งหมดดำเนินการที่ pH 7.2 และ 37°C โดยมีความเข้มข้นของเกลือพื้นหลังคงที่ที่ 10 มิลลิโมลาร์ NaCl เพื่อกำจัดอันตรกิริยาของอนุภาคในระยะไกลใดๆ (ยกเว้นการทดลองที่เกี่ยวข้องกับ pH และ NaCl บางอย่าง โดยที่คุณลักษณะเหล่านี้เป็นตัวแปรภายใต้ ศึกษา).28 รายการสภาวะต่างๆ สรุปไว้ในตารางที่ 1 การทดลองที่มีเครื่องหมาย † ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงและสอดคล้องกับตัวอย่างที่มี NaCl 10 มิลลิโมลาร์ และ pH 7.2
เซลล์มะเร็งต่อมลูกหมากของมนุษย์ (DU145) และ keratinocytes ของมนุษย์ที่เป็นอมตะ (HaCaT) ได้มาจาก ATCC (Manassas, VA, USA)เซลล์เพาะเลี้ยงเป็นประจำในอาหารเลี้ยงเชื้อ Eagle (DMEM) ขนาดกลางที่จำเป็นขั้นต่ำของ Dulbecco ซึ่งมีกลูโคส 4.5 กรัม/ลิตร (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA) เสริมด้วย 10% FBS, L-กลูตามีน 2 mM, 0.01 % Streptomycin และ 0.005% เพนิซิลลิน (ซิกมา-อัลดริช, เซนต์หลุยส์, มิสซูรี, สหรัฐอเมริกา)เพาะเลี้ยงเซลล์ในตู้ฟักที่อุณหภูมิ 37°C ภายใต้ CO2 5% และความชื้น 95%
เพื่อที่จะสำรวจการเปลี่ยนแปลงในความเป็นพิษต่อเซลล์ของ AgNP ที่เกิดจากการรวมตัวของอนุภาคในลักษณะที่ขึ้นกับเวลา ได้ทำการทดสอบ MTT สองขั้นตอนขั้นแรก วัดความมีชีวิตของเซลล์ทั้งสองประเภทหลังการรักษาด้วย AgNP-I, AgNP-II และ AgNP-IIIด้วยเหตุนี้ เซลล์ทั้งสองประเภทจึงถูกเพาะลงในเพลต 96 หลุมที่ความหนาแน่น 10,000 เซลล์/หลุม และบำบัดด้วยอนุภาคนาโนเงินสามขนาดที่แตกต่างกันเพื่อเพิ่มความเข้มข้นในวันที่สองหลังการบำบัด 24 ชั่วโมง เซลล์ถูกล้างด้วย PBS และบ่มด้วยรีเอเจนต์ MTT 0.5 มก./มล. (SERVA, ไฮเดลเบิร์ก, เยอรมนี) เจือจางในตัวกลางเพาะเลี้ยงเป็นเวลา 1 ชั่วโมงที่ 37°Cผลึกฟอร์มาซานถูกละลายใน DMSO (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA) และวัดการดูดกลืนแสงที่ 570 นาโนเมตรโดยใช้เครื่องอ่านเพลท Synergy HTX (BioTek-Hungary, บูดาเปสต์, ฮังการี)ค่าการดูดซึมของตัวอย่างควบคุมที่ไม่ผ่านการบำบัดถือเป็นอัตราการรอดชีวิต 100%ทำการทดลองอย่างน้อย 3 ครั้งโดยใช้การจำลองทางชีวภาพอิสระ 4 รายการIC50 ถูกคำนวณจากกราฟการตอบสนองของขนาดยาที่อิงตามผลลัพธ์ความมีชีวิตชีวา
หลังจากนั้น ในขั้นตอนที่สอง โดยการฟักอนุภาคด้วย NaCl 150 มิลลิโมลาร์สำหรับช่วงเวลาที่ต่างกัน (0, 1.5, 3, 6, 12 และ 24 ชั่วโมง) ก่อนการบำบัดเซลล์ สถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกันของอนุภาคนาโนเงินถูกสร้างขึ้นต่อจากนั้น การทดสอบ MTT เดียวกันได้ดำเนินการตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ เพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงในความมีชีวิตของเซลล์ที่ได้รับผลกระทบจากการรวมตัวของอนุภาคใช้ GraphPad Prism 7 เพื่อประเมินผลลัพธ์สุดท้าย คำนวณนัยสำคัญทางสถิติของการทดสอบโดย unpaired t-test และทำเครื่องหมายระดับเป็น * (p ≤ 0.05), ** (p ≤ 0.01), *** (p ≤ 0.001 ) และ **** (p ≤ 0.0001)
อนุภาคนาโนเงินสามขนาดที่แตกต่างกัน (AgNP-I, AgNP-II และ AgNP-III) ถูกนำมาใช้เพื่อความไวในการต้านเชื้อแบคทีเรียต่อ Cryptococcus neoformans IFM 5844 (IFM; ศูนย์วิจัยเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคและพิษวิทยาของจุลินทรีย์, มหาวิทยาลัยชิบะ) และ Bacillus Test megaterium SZMC 6031 (SZMC: Szeged Microbiology Collection) และ E. coli SZMC 0582 ในสื่อ RPMI 1640 (Sigma-Aldrich Co.)เพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงในฤทธิ์ต้านแบคทีเรียที่เกิดจากการรวมตัวของอนุภาค ประการแรก ความเข้มข้นต่ำสุดในการยับยั้ง (MIC) ถูกกำหนดหาโดยการเจือจางในระดับไมโครในเพลตไมโครไตเตอร์ 96 หลุมถึง 50 ไมโครลิตรของสารแขวนลอยเซลล์มาตรฐาน (5 × 104 เซลล์/มิลลิลิตรในตัวกลาง RPMI 1640) ให้เติมสารแขวนลอยอนุภาคนาโนเงิน 50 ไมโครลิตร และเจือจางความเข้มข้นเป็นสองเท่า (ในตัวกลางที่กล่าวมาข้างต้น ช่วงคือ 0 และ 75 ppm กล่าวคือ ตัวอย่างควบคุมประกอบด้วยสารแขวนลอยเซลล์ 50 ไมโครลิตร และตัวกลางที่ไม่มีอนุภาคนาโน 50 ไมโครลิตร)หลังจากนั้น เพลตถูกบ่มที่ 30°C เป็นเวลา 48 ชั่วโมง และความหนาแน่นเชิงแสงของการเพาะเลี้ยงถูกวัดที่ 620 นาโนเมตรโดยใช้เครื่องอ่านเพลท SPECTROstar Nano (BMG LabTech, ออฟเฟนบูร์ก, ประเทศเยอรมนี)การทดลองดำเนินการสามครั้งเป็นสามเท่า
ยกเว้นว่าในเวลานี้มีการใช้ตัวอย่างอนุภาคนาโนรวม 50 ไมโครลิตร ขั้นตอนเดียวกับที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ถูกนำมาใช้เพื่อตรวจสอบผลของการรวมตัวต่อฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียในสายพันธุ์ที่กล่าวมาข้างต้นสถานะการรวมตัวที่แตกต่างกันของอนุภาคนาโนเงินเกิดขึ้นได้โดยการบ่มอนุภาคด้วย NaCl 150 มิลลิโมลาร์ในช่วงเวลาต่างๆ (0, 1.5, 3, 6, 12 และ 24 ชั่วโมง) ก่อนการประมวลผลเซลล์สารแขวนลอยที่เสริมด้วยอาหาร RPMI 1640 50 ไมโครลิตรถูกใช้เป็นสารควบคุมการเจริญเติบโต ในขณะที่เพื่อควบคุมความเป็นพิษ จึงใช้สารแขวนลอยที่มีอนุภาคนาโนที่ไม่รวมตัวกันการทดลองดำเนินการสามครั้งเป็นสามเท่าใช้ GraphPad Prism 7 เพื่อประเมินผลลัพธ์สุดท้ายอีกครั้ง โดยใช้การวิเคราะห์ทางสถิติแบบเดียวกับการวิเคราะห์ MTT
ระดับการรวมตัวของอนุภาคที่เล็กที่สุด (AgNP-I) ได้รับการกำหนดลักษณะเฉพาะ และผลลัพธ์ได้รับการเผยแพร่บางส่วนในงานก่อนหน้าของเรา แต่เพื่อการเปรียบเทียบที่ดีกว่า อนุภาคทั้งหมดได้รับการคัดกรองอย่างละเอียดข้อมูลการทดลองจะถูกรวบรวมและอภิปรายในหัวข้อต่อไปนี้AgNP สามขนาด19
การวัดที่ดำเนินการโดย TEM, UV-Vis และ DLS ตรวจสอบการสังเคราะห์ตัวอย่าง AgNP ทั้งหมดได้สำเร็จ (รูปที่ 2A-D)ตามแถวแรกของรูปที่ 2 อนุภาคที่เล็กที่สุด (AgNP-I) แสดงสัณฐานวิทยาทรงกลมที่สม่ำเสมอโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ 10 นาโนเมตรวิธีการเจริญเติบโตโดยใช้เมล็ดพืชยังให้ AgNP-II และ AgNP-III ที่มีช่วงขนาดต่างกันโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาคเฉลี่ยประมาณ 20 นาโนเมตรและ 50 นาโนเมตรตามลำดับตามค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของการกระจายอนุภาค ขนาดของตัวอย่างทั้งสามจะไม่ทับซ้อนกัน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวิเคราะห์เปรียบเทียบโดยการเปรียบเทียบอัตราส่วนกว้างยาวโดยเฉลี่ยและอัตราส่วนความบางของการฉายภาพ 2D ของอนุภาคที่ใช้ TEM จะถือว่าความทรงกลมของอนุภาคได้รับการประเมินโดยปลั๊กอินตัวกรองรูปร่างของ ImageJ (รูปที่ 2E)43 จากการวิเคราะห์รูปร่างของอนุภาค อัตราส่วนกว้างยาว (ด้านใหญ่/ด้านสั้นของสี่เหลี่ยมขอบที่เล็กที่สุด) ไม่ได้รับผลกระทบจากการเติบโตของอนุภาค และอัตราส่วนความบางของอนุภาค (พื้นที่วัดของวงกลมสมบูรณ์/พื้นที่ทางทฤษฎีที่สอดคล้องกัน) ) ค่อยๆ ลดลงส่งผลให้มีอนุภาคหลายเหลี่ยมมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งในทางทฤษฎีมีความกลมอย่างสมบูรณ์แบบ ซึ่งสอดคล้องกับอัตราส่วนความบางที่ 1
รูปที่ 2 ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) (A) รูปแบบการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน (ED) (B) ฮิสโตแกรมการกระจายขนาด (C) สเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่มองเห็นได้ด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (UV-Vis) (D) และซิเตรตของเหลวโดยเฉลี่ย -อนุภาคนาโนเงินที่ต่อท้ายด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงกล (ค่าเฉลี่ย Z), ศักย์ซีตา, อัตราส่วนภาพ และอัตราส่วนความหนา (E) มีช่วงขนาดที่แตกต่างกันสามช่วง: AgNP-I คือ 10 นาโนเมตร (แถวบน), AgNP -II คือ 20 นาโนเมตร (แถวกลาง ), AgNP-III (แถวล่าง) คือ 50 นาโนเมตร
แม้ว่าลักษณะวัฏจักรของวิธีการเจริญเติบโตจะส่งผลต่อรูปร่างของอนุภาคในระดับหนึ่ง ซึ่งส่งผลให้ AgNP ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นมีลักษณะเป็นทรงกลมน้อยลง แต่ทั้งสามตัวอย่างยังคงเป็นกึ่งทรงกลมนอกจากนี้ ดังแสดงในรูปแบบการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนในรูปที่ 2B นาโน ความตกผลึกของอนุภาคไม่ได้รับผลกระทบวงแหวนการเลี้ยวเบนที่โดดเด่นซึ่งสามารถสัมพันธ์กับดัชนีเงิน (111), (220), (200) และ (311) มิลเลอร์นั้นสอดคล้องกับวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์และการมีส่วนร่วมก่อนหน้านี้ของเราอย่างมาก9, 19,44 การกระจายตัวของวงแหวน Debye-Scherrer ของ AgNP-II และ AgNP-III เกิดจากการที่ภาพ ED ถูกจับด้วยกำลังขยายเท่ากัน ดังนั้นเมื่อขนาดอนุภาคเพิ่มขึ้น จำนวนอนุภาคที่เลี้ยวเบนต่อ พื้นที่หน่วยเพิ่มขึ้นและลดลง
เป็นที่ทราบกันว่าขนาดและรูปร่างของอนุภาคนาโนส่งผลต่อกิจกรรมทางชีวภาพ3,45 ตัวเร่งปฏิกิริยาและกิจกรรมทางชีวภาพที่ขึ้นกับรูปร่างสามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่ารูปร่างที่แตกต่างกันมีแนวโน้มที่จะเพิ่มจำนวนหน้าคริสตัลบางอัน (โดยมีดัชนีมิลเลอร์ต่างกัน) และหน้าคริสตัลเหล่านี้ก็มีกิจกรรมที่แตกต่างกัน45,46 เนื่องจากอนุภาคที่เตรียมไว้ให้ผลลัพธ์ ED ที่คล้ายกันซึ่งสอดคล้องกับคุณลักษณะของผลึกที่คล้ายกันมาก จึงสามารถสันนิษฐานได้ว่าในการทดลองความเสถียรของคอลลอยด์และฤทธิ์ทางชีวภาพในเวลาต่อมาของเรา ความแตกต่างที่สังเกตได้ควรเป็นผลมาจากขนาดอนุภาคนาโน ไม่ใช่คุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับรูปร่าง
ผลลัพธ์ของ UV-Vis ที่สรุปไว้ในรูปที่ 2D เน้นย้ำถึงลักษณะทรงกลมที่ล้นหลามของ AgNP ที่สังเคราะห์ขึ้น เนื่องจากจุดสูงสุดของ SPR ของตัวอย่างทั้งสามตัวอย่างอยู่ที่ประมาณ 400 นาโนเมตร ซึ่งเป็นค่าลักษณะเฉพาะของอนุภาคนาโนเงินทรงกลม29,30 สเปกตรัมที่จับได้ยังยืนยันความสำเร็จในการเติบโตของนาโนซิลเวอร์โดยอาศัยเมล็ดเมื่อขนาดอนุภาคเพิ่มขึ้น ความยาวคลื่นที่สอดคล้องกับการดูดกลืนแสงสูงสุดของ AgNP-II ซึ่งเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ตามรายงานระบุว่า AgNP-III ประสบกับการเปลี่ยนแปลงสีแดง6,29
เกี่ยวกับความเสถียรของคอลลอยด์เริ่มต้นของระบบ AgNP นั้น DLS ถูกใช้เพื่อวัดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของอุทกไดนามิกและศักย์ซีตาของอนุภาคที่ pH 7.2ผลลัพธ์ที่ปรากฎในรูปที่ 2E แสดงให้เห็นว่า AgNP-III มีความเสถียรของคอลลอยด์สูงกว่า AgNP-I หรือ AgNP-II เนื่องจากแนวทางทั่วไปบ่งชี้ว่าศักย์ซีตาที่ 30 mV สัมบูรณ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความเสถียรของคอลลอยด์ในระยะยาว การค้นพบนี้ได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติมเมื่อ ค่าเฉลี่ย Z (ได้มาจากเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์เฉลี่ยของอนุภาคอิสระและอนุภาครวม) จะถูกนำไปเปรียบเทียบกับขนาดอนุภาคหลักที่ได้รับจาก TEM เนื่องจากยิ่งค่าทั้งสองอยู่ใกล้กัน ระดับการรวบรวมในตัวอย่างก็จะยิ่งรุนแรงขึ้นในความเป็นจริง ค่าเฉลี่ย Z ของ AgNP-I และ AgNP-II นั้นสูงกว่าขนาดอนุภาคหลักที่ประเมินโดย TEM พอสมควร ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบกับ AgNP-III ตัวอย่างเหล่านี้ถูกคาดการณ์ว่าจะมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันมากกว่า โดยที่ศักยภาพซีตาเป็นลบสูง มาพร้อมกับขนาดปิด ค่าเฉลี่ย Z
คำอธิบายสำหรับปรากฏการณ์นี้สามารถเป็นสองเท่าในอีกด้านหนึ่ง ความเข้มข้นของซิเตรตจะคงอยู่ที่ระดับใกล้เคียงกันในทุกขั้นตอนการสังเคราะห์ โดยให้กลุ่มพื้นผิวที่มีประจุค่อนข้างสูงเพื่อป้องกันไม่ให้พื้นที่ผิวจำเพาะของอนุภาคที่กำลังเติบโตลดลงอย่างไรก็ตาม ตามข้อมูลของ Levak และคณะ โมเลกุลขนาดเล็กเช่นซิเตรตสามารถแลกเปลี่ยนได้อย่างง่ายดายด้วยสารชีวโมเลกุลบนพื้นผิวของอนุภาคนาโนในกรณีนี้ ความคงตัวของคอลลอยด์จะถูกกำหนดโดยโคโรนาของชีวโมเลกุลที่ผลิต31 เนื่องจากพฤติกรรมนี้ถูกสังเกตในการวัดการรวมกลุ่มของเรา (จะกล่าวถึงในรายละเอียดเพิ่มเติมในภายหลัง) การกำหนดซิเตรตเพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้ได้
ในทางกลับกัน ขนาดอนุภาคจะแปรผกผันกับแนวโน้มการรวมตัวที่ระดับนาโนเมตรวิธีนี้ได้รับการสนับสนุนเป็นหลักโดยวิธี Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) แบบดั้งเดิม โดยที่แรงดึงดูดของอนุภาคถูกอธิบายว่าเป็นผลรวมของแรงดึงดูดและแรงผลักกันระหว่างอนุภาคตามข้อมูลของ He et al. ค่าสูงสุดของกราฟพลังงาน DLVO จะลดลงตามขนาดของอนุภาคนาโนในอนุภาคนาโนของเฮมาไทต์ ทำให้ง่ายต่อการเข้าถึงพลังงานปฐมภูมิขั้นต่ำ ดังนั้นจึงส่งเสริมการรวมตัวที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ (การควบแน่น)47 อย่างไรก็ตาม มีการสันนิษฐานว่ายังมีแง่มุมอื่นนอกเหนือจากข้อจำกัดของทฤษฎี DLVOแม้ว่าแรงโน้มถ่วงของ van der Waals และแรงผลักสองชั้นของไฟฟ้าสถิตจะคล้ายคลึงกับการเพิ่มขนาดอนุภาคก็ตาม การทบทวนโดย Hotze และคณะเสนอว่ามันมีผลกระทบต่อการรวมกลุ่มมากกว่าที่ DLVO อนุญาต14 พวกเขาเชื่อว่าความโค้งของพื้นผิวของอนุภาคนาโนไม่สามารถประมาณเป็นพื้นผิวเรียบได้อีกต่อไป ทำให้การประมาณค่าทางคณิตศาสตร์ใช้ไม่ได้นอกจากนี้ เมื่อขนาดอนุภาคลดลง เปอร์เซ็นต์ของอะตอมที่ปรากฏบนพื้นผิวก็จะสูงขึ้น นำไปสู่โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์และพฤติกรรมประจุของพื้นผิวและการเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาของพื้นผิวซึ่งอาจส่งผลให้ประจุในชั้นไฟฟ้าสองชั้นลดลงและส่งเสริมการรวมตัว
เมื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์ DLS ของ AgNP-I, AgNP-II และ AgNP-III ในรูปที่ 3 เราสังเกตว่าตัวอย่างทั้งสามตัวอย่างแสดง pH ที่คล้ายกันซึ่งกระตุ้นการรวมตัวสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสูง (pH 3) จะเปลี่ยนศักย์ซีตาของตัวอย่างเป็น 0 มิลลิโวลต์ ส่งผลให้อนุภาคก่อตัวเป็นมวลรวมขนาดไมครอน ในขณะที่ pH ที่เป็นด่างจะเปลี่ยนศักย์ซีตาเป็นค่าลบที่มากขึ้น โดยที่อนุภาคจะก่อตัวเป็นมวลรวมที่เล็กลง (pH 5 ).และ 7.2) ) หรือคงอยู่แบบไม่มีการรวมกลุ่มโดยสมบูรณ์ (pH 9)นอกจากนี้ยังพบความแตกต่างที่สำคัญบางประการระหว่างตัวอย่างต่างๆตลอดการทดลอง AgNP-I ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความไวมากที่สุดต่อการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นของซีตาที่เกิดจาก pH เนื่องจากศักยภาพของซีตาของอนุภาคเหล่านี้ลดลงที่ pH 7.2 เมื่อเทียบกับ pH 9 ในขณะที่ AgNP-II และ AgNP-III แสดงเพียง A การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญใน ζ อยู่ที่ประมาณ pH 3 นอกจากนี้ AgNP-II แสดงการเปลี่ยนแปลงที่ช้าลงและมีศักย์ซีตาในระดับปานกลาง ในขณะที่ AgNP-III แสดงพฤติกรรมที่ไม่รุนแรงที่สุดในทั้งสาม เนื่องจากระบบแสดงค่าซีตาสัมบูรณ์สูงสุดและการเคลื่อนไหวของแนวโน้มที่ช้า ซึ่งบ่งชี้ AgNP-III ทนทานต่อการรวมตัวที่เกิดจาก pH มากที่สุดผลลัพธ์เหล่านี้สอดคล้องกับผลการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์โดยเฉลี่ยเมื่อพิจารณาขนาดอนุภาคของไพรเมอร์ AgNP-I แสดงการรวมตัวแบบค่อยเป็นค่อยไปคงที่ที่ค่า pH ทั้งหมด ซึ่งน่าจะเกิดจากพื้นหลัง NaCl 10 มิลลิโมลาร์ ในขณะที่ AgNP-II และ AgNP-III แสดงนัยสำคัญที่ pH 3 ของการรวมตัวเท่านั้นความแตกต่างที่น่าสนใจที่สุดก็คือ แม้จะมีอนุภาคนาโนขนาดใหญ่ แต่ AgNP-III ก็ก่อให้เกิดการรวมตัวที่เล็กที่สุดที่ pH 3 ใน 24 ชั่วโมง โดยเน้นที่คุณสมบัติต่อต้านการรวมตัวด้วยการหาร Z เฉลี่ยของ AgNP ที่ pH 3 หลังจาก 24 ชั่วโมงด้วยค่าของตัวอย่างที่เตรียมไว้ จะสังเกตได้ว่าขนาดรวมสัมพัทธ์ของ AgNP-I และ AgNP-II เพิ่มขึ้น 50 เท่า, 42 เท่า และ 22 เท่า ตามลำดับสาม.
รูปที่ 3 ผลลัพธ์การกระเจิงแสงแบบไดนามิกของตัวอย่างอนุภาคนาโนเงินที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตด้วยขนาดที่เพิ่มขึ้น (10 นาโนเมตร: AgNP-I, 20 นาโนเมตร: AgNP-II และ 50 นาโนเมตร: AgNP-III) แสดงเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์เฉลี่ย (ค่าเฉลี่ย Z ) (ขวา) ภายใต้สภาวะ pH ที่แตกต่างกัน ศักย์ซีตา (ซ้าย) จะเปลี่ยนแปลงภายใน 24 ชั่วโมง
การรวมตัวที่ขึ้นกับค่า pH ที่สังเกตได้ยังส่งผลต่อลักษณะเฉพาะของพื้นผิวพลาสมอนเรโซแนนซ์ (SPR) ของตัวอย่าง AgNP ตามที่เห็นได้จากสเปกตรัม UV-Vis ของพวกมันตามรูปที่ S1 เพิ่มเติม การรวมตัวของอนุภาคแขวนลอยอนุภาคนาโนเงินทั้งสามนั้นตามมาด้วยการลดความเข้มของยอดเขา SPR และการเปลี่ยนแปลงสีแดงปานกลางขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในฐานะฟังก์ชันของ pH สอดคล้องกับระดับการรวมกลุ่มที่คาดการณ์ไว้โดยผลลัพธ์ของ DLS อย่างไรก็ตาม มีการสังเกตแนวโน้มที่น่าสนใจบางประการตรงกันข้ามกับสัญชาตญาณ ปรากฎว่า AgNP-II ขนาดกลางมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลง SPR มากที่สุด ในขณะที่อีกสองตัวอย่างมีความไวน้อยกว่าในการวิจัย SPR นั้น 50 นาโนเมตรคือขีดจำกัดขนาดอนุภาคทางทฤษฎี ซึ่งใช้ในการแยกแยะอนุภาคตามคุณสมบัติไดอิเล็กทริกอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า 50 นาโนเมตร (AgNP-I และ AgNP-II) สามารถอธิบายได้ว่าเป็นไดโพลไดอิเล็กทริกอย่างง่าย ในขณะที่อนุภาคที่ไปถึงหรือเกินขีดจำกัดนี้ (AgNP-III) จะมีคุณสมบัติไดอิเล็กทริกที่ซับซ้อนมากกว่า และการสั่นพ้องของพวกมัน วงดนตรีจะแบ่งออกเป็นการเปลี่ยนแปลงหลายรูปแบบ .ในกรณีของตัวอย่างอนุภาคขนาดเล็กสองตัวอย่าง AgNP ถือได้ว่าเป็นไดโพลธรรมดา และพลาสมาสามารถทับซ้อนกันได้ง่ายเมื่อขนาดอนุภาคเพิ่มขึ้น การมีเพศสัมพันธ์นี้จะสร้างพลาสมาขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งอาจอธิบายความไวที่สูงขึ้นที่สังเกตได้อย่างไรก็ตาม สำหรับอนุภาคที่ใหญ่ที่สุด การประมาณค่าไดโพลอย่างง่ายนั้นไม่ถูกต้องเมื่อสถานะการมีเพศสัมพันธ์อื่น ๆ อาจเกิดขึ้น ซึ่งสามารถอธิบายแนวโน้มที่ลดลงของ AgNP-III เพื่อบ่งชี้การเปลี่ยนแปลงทางสเปกตรัม29
ภายใต้เงื่อนไขการทดลองของเรา ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าค่า pH มีผลอย่างมากต่อความเสถียรของคอลลอยด์ของอนุภาคนาโนเงินที่เคลือบด้วยซิเตรตในขนาดต่างๆในระบบเหล่านี้ ความเสถียรได้มาจากกลุ่ม -COO- ที่มีประจุลบบนพื้นผิวของ AgNPหมู่ฟังก์ชันคาร์บอกซิเลทของซิเตรตไอออนถูกโปรตอนในไอออน H+ จำนวนมาก ดังนั้นหมู่คาร์บอกซิลที่สร้างขึ้นจึงไม่สามารถให้แรงผลักด้วยไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาคได้อีกต่อไป ดังที่แสดงในแถวบนสุดของรูปที่ 4 ตามหลักการของ Le Chatelier AgNP ตัวอย่างจะรวมตัวกันอย่างรวดเร็วที่ pH 3 แต่จะค่อยๆ เสถียรมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อค่า pH เพิ่มขึ้น
รูปที่ 4 กลไกแผนผังของปฏิกิริยาระหว่างพื้นผิวที่กำหนดโดยการรวมกลุ่มภายใต้ pH ที่แตกต่างกัน (แถวบนสุด) ความเข้มข้นของ NaCl (แถวกลาง) และชีวโมเลกุล (แถวล่าง)
จากรูปที่ 5 มีการตรวจสอบความเสถียรของคอลลอยด์ในสารแขวนลอย AgNP ที่มีขนาดต่างกันภายใต้การเพิ่มความเข้มข้นของเกลือจากศักยภาพของซีต้า ขนาดอนุภาคนาโนที่เพิ่มขึ้นในระบบ AgNP ที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตเหล่านี้ช่วยเพิ่มความต้านทานต่ออิทธิพลภายนอกจาก NaCl อีกครั้งใน AgNP-I นั้น NaCl 10 มิลลิโมลาร์เพียงพอที่จะกระตุ้นให้เกิดการรวมตัวเล็กน้อย และความเข้มข้นของเกลือ 50 มิลลิโมลาร์ให้ผลลัพธ์ที่คล้ายกันมากใน AgNP-II และ AgNP-III นั้น NaCl 10 mM ไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อศักย์ซีตา เนื่องจากค่ายังคงอยู่ที่ (AgNP-II) หรือต่ำกว่า (AgNP-III) -30 mVการเพิ่มความเข้มข้นของ NaCl เป็น 50 มิลลิโมลาร์ และสุดท้ายเป็น 150 มิลลิโมลาร์ NaCl ก็เพียงพอที่จะลดค่าสัมบูรณ์ของศักย์ซีตาในตัวอย่างทั้งหมดได้อย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าอนุภาคขนาดใหญ่จะคงประจุลบไว้มากกว่าก็ตามผลลัพธ์เหล่านี้สอดคล้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์เฉลี่ยที่คาดหวังของ AgNPsเส้นแนวโน้มเฉลี่ย Z วัดจาก NaCl 10, 50 และ 150 mM แสดงค่าที่แตกต่างกันและค่อยๆ เพิ่มขึ้นสุดท้าย สารรวมกลุ่มขนาดไมครอนถูกตรวจพบในการทดลอง 150 มิลลิโมลาร์ทั้งสามการทดลอง
รูปที่ 5 ผลลัพธ์การกระเจิงแสงแบบไดนามิกของตัวอย่างอนุภาคนาโนเงินที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตด้วยขนาดที่เพิ่มขึ้น (10 นาโนเมตร: AgNP-I, 20 นาโนเมตร: AgNP-II และ 50 นาโนเมตร: AgNP-III) แสดงเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์เฉลี่ย (ค่าเฉลี่ย Z ) (ขวา) และศักย์ซีตา (ซ้าย) เปลี่ยนแปลงภายใน 24 ชั่วโมงภายใต้ความเข้มข้นของ NaCl ที่แตกต่างกัน
ผลลัพธ์ UV-Vis ในรูปที่ S2 เพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่า SPR ของ NaCl 50 และ 150 mM ในทั้งสามตัวอย่างมีการลดลงทันทีและมีนัยสำคัญสิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วย DLS เนื่องจากการรวมตัวโดยใช้ NaCl เกิดขึ้นเร็วกว่าการทดลองที่ขึ้นกับ pH ซึ่งอธิบายได้จากความแตกต่างอย่างมากระหว่างการวัดในช่วงแรก (0, 1.5 และ 3 ชั่วโมง)นอกจากนี้ การเพิ่มความเข้มข้นของเกลือจะช่วยเพิ่มความสามารถในการอนุญาตสัมพัทธ์ของตัวกลางทดลอง ซึ่งจะมีผลกระทบอย่างมากต่อการสั่นพ้องของพลาสโมนที่พื้นผิว29
ผลของ NaCl สรุปไว้ในแถวกลางของรูปที่ 4 โดยทั่วไปสรุปได้ว่าการเพิ่มความเข้มข้นของโซเดียมคลอไรด์มีผลคล้ายกับการเพิ่มความเป็นกรด เนื่องจาก Na+ ไอออนมีแนวโน้มที่จะประสานงานรอบหมู่คาร์บอกซิเลท การปราบปราม AgNPs ที่มีศักยภาพซีตาลบนอกจากนี้ NaCl 150 มิลลิโมลาร์ยังผลิตมวลรวมขนาดไมครอนในตัวอย่างทั้งสาม ซึ่งบ่งชี้ว่าความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ทางสรีรวิทยาเป็นอันตรายต่อความเสถียรของคอลลอยด์ของ AgNP ที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตเมื่อพิจารณาความเข้มข้นของการควบแน่นวิกฤต (CCC) ของ NaCl บนระบบ AgNP ที่คล้ายกัน ผลลัพธ์เหล่านี้สามารถนำไปวางไว้ในเอกสารที่เกี่ยวข้องได้อย่างชาญฉลาดฮวีญ และคณะคำนวณว่า CCC ของ NaCl สำหรับอนุภาคนาโนเงินที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 71 นาโนเมตรคือ 47.6 mM ในขณะที่ El Badawy และคณะสังเกตว่า CCC ของ AgNP 10 นาโนเมตรที่มีการเคลือบซิเตรตคือ 70 มิลลิโมลาร์10,16 นอกจากนี้ CCC ที่สูงอย่างมีนัยสำคัญประมาณ 300 มิลลิโมลาร์ถูกวัดโดย He และคณะ ซึ่งทำให้วิธีการสังเคราะห์ของพวกมันแตกต่างจากสิ่งตีพิมพ์ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้48 แม้ว่าการมีส่วนร่วมในปัจจุบันไม่ได้มุ่งเป้าไปที่การวิเคราะห์ค่าเหล่านี้อย่างครอบคลุม เนื่องจากเงื่อนไขการทดลองของเรากำลังเพิ่มความซับซ้อนของการศึกษาทั้งหมด ความเข้มข้นของ NaCl ที่เกี่ยวข้องทางชีวภาพที่ 50 mM โดยเฉพาะอย่างยิ่ง NaCl ที่ 150 mM ดูเหมือนจะค่อนข้างสูงทำให้เกิดการแข็งตัว อธิบายการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงที่ตรวจพบ
ขั้นตอนต่อไปในการทดลองการเกิดพอลิเมอไรเซชันคือการใช้โมเลกุลที่เรียบง่ายแต่มีความเกี่ยวข้องทางชีวภาพเพื่อจำลองปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคนาโนกับชีวโมเลกุลจากผลลัพธ์ของ DLS (รูปที่ 6 และ 7) และ UV-Vis (ตัวเลขเสริม S3 และ S4) สามารถยืนยันข้อสรุปทั่วไปบางประการได้ภายใต้เงื่อนไขการทดลองของเรา โมเลกุลกลูโคสและกลูตามีนที่ศึกษาจะไม่ทำให้เกิดการรวมตัวในระบบ AgNP ใดๆ เนื่องจากแนวโน้มค่าเฉลี่ย Z มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับค่าการวัดอ้างอิงที่สอดคล้องกันแม้ว่าการมีอยู่ของพวกมันจะไม่ส่งผลกระทบต่อการรวมตัว แต่ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลเหล่านี้ถูกดูดซับบางส่วนบนพื้นผิวของ AgNPผลลัพธ์ที่โดดเด่นที่สุดที่สนับสนุนมุมมองนี้คือการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ในการดูดกลืนแสงแม้ว่า AgNP-I จะไม่แสดงการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นหรือความเข้มอย่างมีนัยสำคัญ แต่สามารถสังเกตได้ชัดเจนยิ่งขึ้นโดยการวัดอนุภาคขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งน่าจะเกิดจากความไวแสงที่มากขึ้นตามที่กล่าวไว้ข้างต้นไม่ว่าความเข้มข้นจะเป็นอย่างไร กลูโคสอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสีแดงมากขึ้นหลังจากผ่านไป 1.5 ชั่วโมง เมื่อเทียบกับการวัดแบบควบคุม ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 40 นาโนเมตรใน AgNP-II และประมาณ 10 นาโนเมตรใน AgNP-III ซึ่งพิสูจน์การเกิดปฏิกิริยาระหว่างพื้นผิวกลูตามีนมีแนวโน้มคล้ายกัน แต่การเปลี่ยนแปลงไม่ชัดเจนนักนอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่ากลูตามีนสามารถลดศักยภาพซีตาสัมบูรณ์ของอนุภาคขนาดกลางและขนาดใหญ่ได้อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงซีตาเหล่านี้ดูเหมือนจะไม่ส่งผลกระทบต่อระดับการรวมตัว จึงสามารถคาดเดาได้ว่าแม้แต่ชีวโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น กลูตามีน ก็สามารถให้แรงผลักเชิงพื้นที่ระหว่างอนุภาคในระดับหนึ่งได้
รูปที่ 6 ผลลัพธ์การกระเจิงแสงแบบไดนามิกของตัวอย่างอนุภาคนาโนเงินที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตด้วยขนาดที่เพิ่มขึ้น (10 นาโนเมตร: AgNP-I, 20 นาโนเมตร: AgNP-II และ 50 นาโนเมตร: AgNP-III) แสดงเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์เฉลี่ย (ค่าเฉลี่ย Z) (ขวา) ภายใต้สภาวะภายนอกที่มีความเข้มข้นของกลูโคสต่างกัน ศักย์ซีตา (ซ้าย) จะเปลี่ยนแปลงภายใน 24 ชั่วโมง
รูปที่ 7 ผลลัพธ์การกระเจิงแสงแบบไดนามิกของตัวอย่างอนุภาคนาโนเงินที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตด้วยขนาดที่เพิ่มขึ้น (10 นาโนเมตร: AgNP-I, 20 นาโนเมตร: AgNP-II และ 50 นาโนเมตร: AgNP-III) แสดงเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์เฉลี่ย (ค่าเฉลี่ย Z ) (ขวา) เมื่อมีกลูตามีน ค่าศักย์ซีตา (ซ้าย) จะเปลี่ยนแปลงภายใน 24 ชั่วโมง
กล่าวโดยสรุป ชีวโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น กลูโคสและกลูตามีน ไม่ส่งผลต่อความเสถียรของคอลลอยด์ที่ความเข้มข้นที่วัดได้ แม้ว่าจะส่งผลต่อศักยภาพซีตาและผลลัพธ์ของ UV-Vis ในระดับที่แตกต่างกัน แต่ผลลัพธ์โดยเฉลี่ยของ Z ก็ไม่สอดคล้องกันสิ่งนี้บ่งชี้ว่าการดูดซับที่พื้นผิวของโมเลกุลจะยับยั้งแรงผลักของไฟฟ้าสถิต แต่ในขณะเดียวกันก็ให้ความคงตัวของมิติ
เพื่อเชื่อมโยงผลลัพธ์ก่อนหน้านี้กับผลลัพธ์ก่อนหน้า และจำลองสภาวะทางชีววิทยาได้อย่างเชี่ยวชาญมากขึ้น เราได้เลือกส่วนประกอบการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่ใช้กันทั่วไปบางส่วน และใช้เป็นเงื่อนไขการทดลองเพื่อศึกษาความเสถียรของคอลลอยด์ AgNPในการทดลองในหลอดทดลองทั้งหมด หน้าที่ที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของ DMEM ในฐานะตัวกลางคือการสร้างสภาวะออสโมติกที่จำเป็น แต่จากมุมมองทางเคมี DMEM จะเป็นสารละลายเกลือเชิงซ้อนที่มีความแรงไอออนิกรวมใกล้เคียงกับ NaCl 150 มิลลิโมลาร์ .40 สำหรับ FBS มันเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของสารชีวโมเลกุลซึ่งส่วนใหญ่เป็นโปรตีนจากมุมมองของการดูดซับที่พื้นผิว แต่ก็มีความคล้ายคลึงกันบางประการกับผลการทดลองของกลูโคสและกลูตามีน แม้จะมีองค์ประกอบทางเคมีและความหลากหลาย เพศมีความซับซ้อนมากกว่ามาก19 DLS และ UV-ผลลัพธ์ที่มองเห็นได้ที่แสดงในรูปที่ 8 และรูปที่ S5 เพิ่มเติม ตามลำดับ สามารถอธิบายได้โดยการตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุเหล่านี้และสัมพันธ์กับการวัดในส่วนก่อนหน้า
รูปที่ 8 ผลลัพธ์การกระเจิงแสงแบบไดนามิกของตัวอย่างอนุภาคนาโนเงินที่สิ้นสุดด้วยซิเตรตด้วยขนาดที่เพิ่มขึ้น (10 นาโนเมตร: AgNP-I, 20 นาโนเมตร: AgNP-II และ 50 นาโนเมตร: AgNP-III) แสดงเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์เฉลี่ย (ค่าเฉลี่ย Z ) (ขวา) หากมีส่วนประกอบการเพาะเลี้ยงเซลล์ DMEM และ FBS ศักยภาพของซีตา (ซ้าย) จะเปลี่ยนแปลงภายใน 24 ชั่วโมง
การเจือจาง AgNP ที่มีขนาดต่างกันใน DMEM มีผลคล้ายกันต่อความเสถียรของคอลลอยด์กับการเจือจางที่สังเกตได้เมื่อมีความเข้มข้นของ NaCl สูงการกระจายตัวของ AgNP ใน DMEM 50 v/v% แสดงให้เห็นว่าการรวมกลุ่มขนาดใหญ่ถูกตรวจพบพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของศักย์ซีตาและค่าเฉลี่ย Z และความเข้มของ SPR ที่ลดลงอย่างรวดเร็วเป็นที่น่าสังเกตว่าขนาดรวมสูงสุดที่เกิดจาก DMEM หลังจากผ่านไป 24 ชั่วโมงนั้นแปรผกผันกับขนาดของอนุภาคนาโนของไพรเมอร์
ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง FBS และ AgNP นั้นคล้ายคลึงกับปฏิสัมพันธ์ที่สังเกตได้ในโมเลกุลที่มีขนาดเล็กกว่า เช่น กลูโคสและกลูตามีน แต่ผลลัพธ์จะแข็งแกร่งกว่าค่าเฉลี่ย Z ของอนุภาคยังคงไม่ได้รับผลกระทบ ในขณะที่ตรวจพบการเพิ่มขึ้นของศักย์ซีตาจุดสูงสุดของ SPR แสดงการเปลี่ยนแปลงสีแดงเล็กน้อย แต่บางทีที่น่าสนใจกว่านั้นคือ ความเข้มของ SPR ไม่ได้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเท่ากับในการวัดแบบควบคุมผลลัพธ์เหล่านี้สามารถอธิบายได้โดยการดูดซับโดยธรรมชาติของโมเลกุลขนาดใหญ่บนพื้นผิวของอนุภาคนาโน (แถวล่างในรูปที่ 4) ซึ่งปัจจุบันเข้าใจกันว่าเป็นการก่อตัวของโคโรนาชีวโมเลกุลในร่างกาย49