Javascript şu anda tarayıcınızda devre dışı.Javascript devre dışı bırakıldığında bu web sitesinin bazı işlevleri çalışmayacaktır.
Özel ayrıntılarınızı ve ilgilendiğiniz belirli ilaçları kaydedin; sağladığınız bilgileri kapsamlı veritabanımızdaki makalelerle eşleştireceğiz ve size e-posta yoluyla bir PDF kopyasını zamanında göndereceğiz.
Daha küçük nanopartiküller her zaman daha mı iyi?Biyolojik olarak ilgili koşullar altında gümüş nanopartiküllerin boyuta bağlı toplanmasının biyolojik etkilerini anlamak
Yazarlar: 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, Çevre Kimyası, Macaristan, Macaristan Fen ve Bilişim Fakültesi , Szeged Üniversitesi;2 Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Bölümü, Fen ve Enformasyon Fakültesi, Szeged Üniversitesi, Macaristan;3 Szeged Üniversitesi, Fen ve Enformasyon Fakültesi, Mikrobiyoloji Bölümü, Macaristan;4MTA-SZTE Reaksiyon Kinetiği ve Yüzey Kimyası Araştırma Grubu, Szeged, Macaristan* Bu yazarlar bu çalışmaya eşit katkıda bulunmuştur.İletişim: Zoltán Kónya Uygulamalı ve Çevre Kimyası Bölümü, Bilim ve Bilişim Fakültesi, Szeged Üniversitesi, Rerrich Square 1, Szeged, H-6720, Macaristan Telefon +36 62 544620 E-posta [E-posta koruması] Amaç: Gümüş nanopartikülleri (AgNP'ler) Özellikle biyomedikal uygulamaları nedeniyle en çok çalışılan nanomateryallerden biridir.Bununla birlikte, nanopartiküllerin birikmesi nedeniyle, bunların mükemmel sitotoksisitesi ve antibakteriyel aktivitesi biyolojik ortamlarda sıklıkla tehlikeye girer.Bu çalışmada, ortalama çapı 10, 20 ve 50 nm olan üç farklı sitrat sonlu gümüş nanoparçacık numunesinin toplanma davranışı ve ilgili biyolojik aktiviteleri incelenmiştir.Yöntem: Nanopartikülleri sentezlemek ve karakterize etmek için transmisyon elektron mikroskobu kullanın, çeşitli pH değerlerinde, NaCl, glikoz ve glutamin konsantrasyonlarında toplanma davranışlarını dinamik ışık saçılımı ve ultraviyole görünür spektroskopi ile değerlendirin.Ayrıca hücre kültürü ortamındaki Dulbecco gibi bileşenler, Eagle Medium ve Fetal Calf Serum'daki toplanma davranışını iyileştirir.Sonuçlar: Sonuçlar, asidik pH ve fizyolojik elektrolit içeriğinin genel olarak biyomoleküler korona oluşumunun aracılık edebileceği mikron ölçekli agregasyonu tetiklediğini göstermektedir.Daha büyük parçacıkların dış etkenlere karşı daha küçük olanlara göre daha yüksek direnç sergilediğini belirtmekte fayda var.İn vitro sitotoksisite ve antibakteriyel testler, hücrelerin farklı toplanma aşamalarında nanopartikül agregatlarıyla işlenmesiyle gerçekleştirildi.Sonuç: Sonuçlarımız kolloidal stabilite ile AgNP'lerin toksisitesi arasında derin bir korelasyon olduğunu ortaya koymaktadır çünkü aşırı toplanma biyolojik aktivitenin tamamen kaybına yol açmaktadır.Daha büyük parçacıklar için gözlemlenen daha yüksek derecede anti-agregasyonun in vitro toksisite üzerinde önemli bir etkisi vardır, çünkü bu tür numuneler daha fazla antimikrobiyal ve memeli hücre aktivitesini korur.Bu bulgular, ilgili literatürdeki genel görüşe rağmen mümkün olan en küçük nanopartikülleri hedeflemenin en iyi hareket tarzı olmayabileceği sonucuna varmaktadır.Anahtar Kelimeler: tohum aracılı büyüme, koloidal stabilite, boyuta bağlı topaklaşma davranışı, topaklanma hasarı toksisitesi
Nanomateryallere olan talep ve üretim artmaya devam ettikçe, bunların biyogüvenliğine veya biyolojik aktivitelerine giderek daha fazla önem verilmektedir.Gümüş nanopartikülleri (AgNP'ler), mükemmel katalitik, optik ve biyolojik özelliklerinden dolayı bu malzeme sınıfının en yaygın olarak sentezlenen, araştırılan ve kullanılan temsilcilerinden biridir.1 Genellikle nanomateryallerin (AgNP'ler dahil) benzersiz özelliklerinin esas olarak geniş spesifik yüzey alanlarına atfedildiğine inanılmaktadır.Bu nedenle kaçınılmaz olarak sorun, parçacık boyutu, yüzey kaplaması veya agregasyon gibi bu temel özelliği etkileyen herhangi bir işlemin, belirli uygulamalar için kritik olan nanopartiküllerin özelliklerine ciddi şekilde zarar verip vermeyeceğidir.
Parçacık boyutunun ve stabilizatörlerin etkileri literatürde nispeten iyi belgelenmiş konulardır.Örneğin genel olarak kabul edilen görüş, daha küçük nanopartiküllerin daha büyük nanopartiküllerden daha toksik olduğu yönündedir.2 Genel literatürle tutarlı olarak, önceki çalışmalarımız nanogümüşün memeli hücreleri ve mikroorganizmalar üzerindeki boyuta bağlı aktivitesini göstermiştir.3– 5 Yüzey kaplama, nanomalzemelerin özellikleri üzerinde geniş etkisi olan bir diğer özelliktir.Sadece yüzeyine stabilizatörler eklenerek veya değiştirilerek aynı nanomateryal tamamen farklı fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklere sahip olabilir.Kapatma ajanlarının uygulanması çoğunlukla nanopartikül sentezinin bir parçası olarak gerçekleştirilir.Örneğin sitratla sonlanan gümüş nanopartiküller, reaksiyon ortamı olarak seçilen bir stabilizatör çözeltisinde gümüş tuzlarının indirgenmesiyle sentezlenen, araştırmadaki en alakalı AgNP'lerden biridir.6 Sitrat, düşük maliyeti, bulunabilirliği, biyouyumluluğu ve gümüşe olan güçlü afinitesinden kolayca yararlanabilir; bunlar, tersinir yüzey adsorpsiyonundan iyonik etkileşimlere kadar önerilen çeşitli etkileşimlere yansıtılabilir.Sitratlar, polimerler, polielektrolitler ve biyolojik ajanlar gibi 7,8'e yakın küçük moleküller ve çok atomlu iyonlar da nano gümüşü stabilize etmek ve üzerinde benzersiz işlevselleştirmeler gerçekleştirmek için yaygın olarak kullanılır.9-12
Kasıtlı yüzey kapatma yoluyla nanopartiküllerin aktivitesini değiştirme olasılığı çok ilginç bir alan olmasına rağmen, nanopartikül sistemi için koloidal stabilite sağlayan bu yüzey kaplamanın ana rolü ihmal edilebilir.Nanomalzemelerin geniş spesifik yüzey alanı, sistemin minimum enerjisine ulaşmasını engelleyen termodinamik yeteneğini engelleyen büyük yüzey enerjisi üretecektir.13 Uygun stabilizasyon olmadan bu, nanomateryallerin topaklaşmasına yol açabilir.Agregasyon, dağınık parçacıklar karşılaştığında ve mevcut termodinamik etkileşimler parçacıkların birbirine yapışmasına izin verdiğinde meydana gelen çeşitli şekil ve boyutlarda parçacık kümelerinin oluşmasıdır.Bu nedenle stabilizatörler, termodinamik çekimlerine karşı koymak için parçacıklar arasına yeterince büyük bir itme kuvveti uygulayarak topaklanmayı önlemek için kullanılır.14
Parçacık boyutu ve yüzey kaplaması konusu, nanopartiküller tarafından tetiklenen biyolojik aktivitelerin düzenlenmesi bağlamında kapsamlı bir şekilde araştırılmış olmasına rağmen, parçacık toplanması büyük ölçüde ihmal edilen bir alandır.Biyolojik olarak ilgili koşullar altında nanopartiküllerin koloidal stabilitesini çözmeye yönelik neredeyse hiçbir kapsamlı çalışma yoktur.10,15-17 Buna ek olarak, vasküler tromboz gibi olumsuz reaksiyonlara veya toksisite gibi istenen özelliklerin kaybına neden olsa bile, agregasyonla ilişkili toksisitenin de çalışıldığı durumlarda bu katkı özellikle nadirdir. Şekil 1.18'de gösterilen, 19'da gösterilmiştir.Aslında gümüş nanoparçacık direncinin bilinen az sayıdaki mekanizmasından biri agregasyonla ilgilidir, çünkü belirli E. coli ve Pseudomonas aeruginosa suşlarının, flagellin proteini flagellin'i eksprese ederek nano-gümüş hassasiyetlerini azalttığı rapor edilmiştir.Gümüşe karşı yüksek afinitesi vardır, dolayısıyla agregasyonu indükler.20
Gümüş nanopartiküllerin toksisitesi ile ilgili birkaç farklı mekanizma vardır ve agregasyon bu mekanizmaların tümünü etkiler.AgNP biyolojik aktivitesinin en çok tartışılan yöntemi, bazen "Truva Atı" mekanizması olarak da anılır ve AgNP'leri Ag+ taşıyıcıları olarak kabul eder.1,21 Truva atı mekanizması yerel Ag+ konsantrasyonunda büyük bir artış sağlayabilir, bu da ROS oluşumuna ve membran depolarizasyonuna yol açar.22-24 Agregasyon Ag+ salınımını etkileyebilir, dolayısıyla toksisiteyi etkileyebilir çünkü gümüş iyonlarının oksitlenebileceği ve çözülebileceği etkili aktif yüzeyi azaltır.Ancak AgNP'ler yalnızca iyon salınımı yoluyla toksisite sergilemeyecektir.Boyut ve morfoloji ile ilgili birçok etkileşimin dikkate alınması gerekir.Bunlar arasında nanoparçacık yüzeyinin boyutu ve şekli belirleyici özelliklerdir.4,25 Bu mekanizmaların toplamı “uyarılmış toksisite mekanizmaları” olarak kategorize edilebilir.Organellere zarar verebilecek ve hücre ölümüne neden olabilecek potansiyel olarak birçok mitokondriyal ve yüzey zarı reaksiyonu vardır.25-27 Agregatların oluşumu, canlı sistemler tarafından tanınan gümüş içeren nesnelerin boyutunu ve şeklini doğal olarak etkilediğinden, bu etkileşimler de etkilenebilir.
Gümüş nanopartiküllerin toplanmasıyla ilgili önceki makalemizde, bu sorunu incelemek için kimyasal ve in vitro biyolojik deneylerden oluşan etkili bir tarama prosedürü gösterdik.19 Dinamik Işık Saçılımı (DLS), bu tür incelemeler için tercih edilen tekniktir çünkü malzeme, parçacıklarının boyutuyla karşılaştırılabilir bir dalga boyunda fotonları saçabilir.Sıvı ortamdaki parçacıkların Brownian hareket hızı boyutla ilişkili olduğundan, saçılan ışığın yoğunluğundaki değişiklik, sıvı numunenin ortalama hidrodinamik çapını (Z-ortalaması) belirlemek için kullanılabilir.28 Ayrıca numuneye voltaj uygulanarak nanopartikülün zeta potansiyeli (ζ potansiyeli) Z ortalama değerine benzer şekilde ölçülebilir.13,28 Zeta potansiyelinin mutlak değeri yeterince yüksekse (genel yönergelere göre> ±30 mV), topaklaşmaya karşı koymak için parçacıklar arasında güçlü bir elektrostatik itme oluşturacaktır.Karakteristik yüzey plazmon rezonansı (SPR), esas olarak değerli metal nanopartiküllerine (esas olarak Au ve Ag) atfedilen benzersiz bir optik olgudur.29​​ Bu malzemelerin nano ölçekteki elektronik salınımlarına (yüzey plazmonları) dayanarak, küresel AgNP'lerin 400 nm civarında karakteristik bir UV-Vis soğurma zirvesine sahip olduğu bilinmektedir.30 Parçacıkların yoğunluğu ve dalga boyu kayması, DLS sonuçlarını desteklemek için kullanılır; çünkü bu yöntem, nanopartikül toplanmasını ve biyomoleküllerin yüzey adsorpsiyonunu tespit etmek için kullanılabilir.
Elde edilen bilgilere dayanarak, hücre canlılığı (MTT) ve antibakteriyel analizler, AgNP toksisitesinin (en yaygın olarak kullanılan faktör) nanopartikül konsantrasyonundan ziyade agregasyon seviyesinin bir fonksiyonu olarak tanımlandığı şekilde gerçekleştirilir.Bu benzersiz yöntem, biyolojik aktivitede toplanma seviyesinin derin önemini göstermemize olanak tanır, çünkü örneğin sitratla sonlanan AgNP'ler, toplanma nedeniyle birkaç saat içinde biyolojik aktivitelerini tamamen kaybederler.19
Mevcut çalışmada, nanopartikül boyutunun nanopartikül toplanması üzerindeki etkisini inceleyerek biyo-ilişkili kolloidlerin stabilitesi ve bunların biyolojik aktivite üzerindeki etkisi konusundaki önceki katkılarımızı büyük ölçüde genişletmeyi hedefliyoruz.Bu hiç şüphesiz nanopartiküller üzerine yapılan çalışmalardan biridir.Daha yüksek profilli bir bakış açısı ve 31 Bu konuyu araştırmak için, üç farklı boyut aralığında (10, 20 ve 50 nm) sitratla sonlanan AgNP'ler üretmek için tohum aracılı bir büyüme yöntemi kullanıldı.6,32 en yaygın yöntemlerden biridir.Tıbbi uygulamalarda yaygın ve rutin olarak kullanılan nanomalzemeler için, nanogümüşün toplanmaya bağlı biyolojik özelliklerinin olası boyut bağımlılığını incelemek amacıyla farklı boyutlarda sitratla sonlanan AgNP'ler seçilir.Farklı boyutlardaki AgNP'leri sentezledikten sonra, üretilen örnekleri transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ile karakterize ettik ve daha sonra yukarıda belirtilen tarama prosedürünü kullanarak parçacıkları inceledik.Ayrıca in vitro hücre kültürleri Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) ve Fetal Bovine Serum (FBS) varlığında, boyuta bağlı agregasyon davranışı ve davranışı çeşitli pH değerlerinde, NaCl, glikoz ve glutamin konsantrasyonlarında değerlendirildi.Sitotoksisitenin özellikleri kapsamlı koşullar altında belirlenir.Bilimsel fikir birliği genel olarak daha küçük parçacıkların tercih edildiğini göstermektedir;Araştırmamız durumun böyle olup olmadığını belirlemek için kimyasal ve biyolojik bir platform sağlıyor.
Wan ve diğerleri tarafından önerilen tohum aracılı büyüme yöntemiyle, hafif ayarlamalarla, farklı boyut aralıklarına sahip üç gümüş nanopartikül hazırlandı.6 Bu yöntem, gümüş kaynağı olarak gümüş nitratın (AgNO3), indirgeyici madde olarak sodyum borohidrürün (NaBH4) ve stabilizatör olarak sodyum sitratın kullanıldığı kimyasal indirgemeye dayanmaktadır.İlk olarak, sodyum sitrat dihidrattan (Na3C6H5O7 x 2H2O) 75 mL 9 mM sitrat sulu çözeltisi hazırlayın ve 70°C'ye ısıtın.Daha sonra reaksiyon ortamına 2 mL %1 a/h AgNO3 çözeltisi ilave edildi ve ardından taze hazırlanmış sodyum borohidrit çözeltisi (2 mL %0,1 a/h) karışıma damla damla döküldü.Ortaya çıkan sarı-kahverengi süspansiyon, kuvvetli bir şekilde karıştırılarak 1 saat boyunca 70°C'de tutuldu ve daha sonra oda sıcaklığına kadar soğutuldu.Ortaya çıkan numune (bundan sonra AgNP-I olarak anılacaktır), bir sonraki sentez adımında tohum aracılı büyümenin temeli olarak kullanılır.
Orta büyüklükte bir parçacık süspansiyonunu (AgNP-II olarak gösterilir) sentezlemek için, 90 mL 7,6 mM sitrat çözeltisini 80°C'ye ısıtın, 10 mL AgNP-I ile karıştırın ve ardından 2 mL %1 w/v'yi karıştırın. AgNO3 çözeltisi 1 saat boyunca şiddetli mekanik karıştırma altında tutuldu ve daha sonra numune, oda sıcaklığına kadar soğutuldu.
En büyük parçacık (AgNP-III) için aynı büyüme sürecini tekrarlayın, ancak bu durumda tohum süspansiyonu olarak 10 mL AgNP-II kullanın.Numuneler oda sıcaklığına ulaştıktan sonra, 40°C'de ek solvent ekleyerek veya buharlaştırarak toplam AgNO3 içeriğine dayalı olarak nominal Ag konsantrasyonunu 150 ppm'ye ayarlarlar ve son olarak bunları bir sonraki kullanıma kadar 4°C'de saklarlar.
Nanopartiküllerin morfolojik özelliklerini incelemek ve elektron kırınım (ED) modelini yakalamak için 200 kV hızlanma voltajına sahip FEI Tecnai G2 20 X-Twin Transmisyon Elektron Mikroskobunu (TEM) (FEI Kurumsal Genel Merkezi, Hillsboro, Oregon, ABD) kullanın.ImageJ yazılım paketi kullanılarak en az 15 temsili görüntü (~750 parçacık) değerlendirildi ve ortaya çıkan histogramlar (ve tüm çalışmadaki tüm grafikler) OriginPro 2018'de (OriginLab, Northampton, MA, ABD) 33, 34 oluşturuldu.
Numunelerin ortalama hidrodinamik çapı (Z-ortalaması), zeta potansiyeli (ζ-potansiyeli) ve karakteristik yüzey plazmon rezonansı (SPR), başlangıç ​​kolloidal özelliklerini göstermek için ölçüldü.Numunenin ortalama hidrodinamik çapı ve zeta potansiyeli, 37±0,1°C'de tek kullanımlık katlanmış kılcal hücreler kullanılarak Malvern Zetasizer Nano ZS cihazı (Malvern Instruments, Malvern, UK) kullanılarak ölçüldü.Ocean Optics 355 DH-2000-BAL UV-Vis spektrofotometresi (Halma PLC, Largo, FL, ABD), 250-800 nm aralığındaki numunelerin UV-Vis absorpsiyon spektrumlarından karakteristik SPR özelliklerini elde etmek için kullanıldı.
Tüm deney boyunca koloidal stabiliteye ilişkin üç farklı ölçüm türü aynı anda gerçekleştirildi.Z ortalaması nanopartikül kümelerinin ortalama boyutuyla ilişkili olduğundan ve zeta potansiyeli sistemdeki elektrostatik itmenin olup olmadığını gösterdiğinden, parçacıkların ortalama hidrodinamik çapını (Z ortalaması) ve zeta potansiyelini (ζ potansiyeli) ölçmek için DLS'yi kullanın. nanopartiküller arasındaki Van der Waals çekiciliğini dengeleyecek kadar güçlüdür.Ölçümler üç kopya halinde yapılır ve Z ortalamasının ve zeta potansiyelinin standart sapması Zetasizer yazılımı tarafından hesaplanır.Parçacıkların karakteristik SPR spektrumları UV-Vis spektroskopisi ile değerlendirilir çünkü tepe yoğunluğundaki ve dalga boyundaki değişiklikler toplanmayı ve yüzey etkileşimlerini gösterebilir.29,35 Aslında değerli metallerdeki yüzey plazmon rezonansı o kadar etkilidir ki biyomoleküllerin analizinde yeni yöntemlerin geliştirilmesine yol açmıştır.29,36,37 Deney karışımındaki AgNP konsantrasyonu yaklaşık 10 ppm'dir ve amaç maksimum başlangıç ​​SPR emiliminin yoğunluğunu 1'e ayarlamaktır. Deney zamana bağlı bir şekilde 0'da gerçekleştirildi;1.5;3;6;Çeşitli biyolojik olarak ilgili koşullar altında 12 ve 24 saat.Deneyi açıklayan daha fazla ayrıntıyı önceki çalışmalarımızda görebilirsiniz.19 Kısaca, çeşitli pH değerleri (3; 5; 7.2 ve 9), farklı sodyum klorür (10 mM; 50 mM; 150 mM), glikoz (3.9 mM; 6.7 mM) ve glutamin (4 mM) konsantrasyonu ve ayrıca model sistemler olarak Dulbecco'nun Modifiye Kartal Ortamını (DMEM) ve Fetal Sığır Serumunu (FBS) (su ve DMEM içinde) hazırladı ve bunların sentezlenen gümüş nanopartiküllerin toplanma davranışı üzerindeki etkilerini inceledi.pH NaCl, glikoz ve glutamin değerleri fizyolojik konsantrasyonlara göre değerlendirilirken, DMEM ve FBS miktarları tüm in vitro deneyde kullanılan seviyelerle aynıdır.38-42 Tüm ölçümler, uzun mesafeli parçacık etkileşimlerini ortadan kaldırmak için 10 mM NaCl sabit arka plan tuzu konsantrasyonuyla pH 7,2 ve 37°C'de gerçekleştirildi (bu özelliklerin aşağıdaki değişkenler olduğu belirli pH ve NaCl ile ilgili deneyler hariç). çalışmak).28 Çeşitli koşulların listesi Tablo 1'de özetlenmiştir. † ile işaretlenen deney referans olarak kullanılır ve 10 mM NaCl ve pH 7,2 içeren bir numuneye karşılık gelir.
İnsan prostat kanseri hücre dizisi (DU145) ve ölümsüzleştirilmiş insan keratinositleri (HaCaT), ATCC'den (Manassas, VA, ABD) elde edildi.Hücreler, %10 FBS, 2 mM L-glutamin, %0,01 Streptomisin ve %0,005 ile desteklenmiş, 4,5 g/L glikoz (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, ABD) içeren Dulbecco'nun minimum temel ortamı Eagle (DMEM) içinde rutin olarak kültürlenir. Penisilin (Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, ABD).Hücreler %5 CO2 ve %95 nem altında 37°C'lik bir inkübatörde kültürlenir.
Partikül toplanmasının neden olduğu AgNP sitotoksisitesindeki değişiklikleri zamana bağlı bir şekilde araştırmak için iki aşamalı bir MTT tahlili gerçekleştirildi.İlk olarak AgNP-I, AgNP-II ve AgNP-III ile tedaviden sonra iki hücre tipinin canlılığı ölçüldü.Bu amaçla iki tip hücre, 10.000 hücre/kuyu yoğunluğunda 96 kuyucuklu plakalara ekildi ve ikinci gün artan konsantrasyonlarda üç farklı boyutta gümüş nanopartikül ile işlendi.24 saatlik tedaviden sonra hücreler PBS ile yıkandı ve kültür ortamında seyreltilmiş 0,5 mg/mL MTT reaktifi (SERVA, Heidelberg, Almanya) ile 37°C'de 1 saat süreyle inkübe edildi.Formazan kristalleri DMSO (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, ABD) içerisinde çözüldü ve emilim, bir Synergy HTX plaka okuyucusu (BioTek-Macaristan, Budapeşte, Macaristan) kullanılarak 570 nm'de ölçüldü.Muamele edilmemiş kontrol numunesinin absorpsiyon değerinin %100 hayatta kalma oranı olduğu kabul edilir.Dört bağımsız biyolojik kopya kullanarak en az 3 deney gerçekleştirin.IC50, canlılık sonuçlarına dayalı bir doz yanıt eğrisinden hesaplanır.
Daha sonra ikinci aşamada, hücre işleminden önce parçacıkların 150 mM NaCl ile farklı sürelerde (0, 1.5, 3, 6, 12 ve 24 saat) inkübe edilmesiyle gümüş nanopartiküllerin farklı toplanma durumları üretildi.Daha sonra, parçacık toplanmasından etkilenen hücre canlılığındaki değişiklikleri değerlendirmek için daha önce tarif edildiği gibi aynı MTT tahlili yapıldı.Nihai sonucu değerlendirmek için GraphPad Prism 7'yi kullanın, eşleştirilmemiş t-testi ile deneyin istatistiksel önemini hesaplayın ve seviyesini * (p ≤ 0,05), ** (p ≤ 0,01), *** (p ≤ 0,001) olarak işaretleyin. ) Ve **** (p ≤ 0,0001).
Cryptococcus neoformans IFM 5844 (IFM; Patojenik Mantarlar ve Mikrobiyal Toksikoloji Araştırma Merkezi, Chiba Üniversitesi) ve Bacillus Test megaterium SZMC 6031'e karşı antibakteriyel duyarlılık için üç farklı boyutta gümüş nanopartikül (AgNP-I, AgNP-II ve AgNP-III) kullanıldı. (SZMC: Szeged Microbiology Collection) ve RPMI 1640 ortamında (Sigma-Aldrich Co.) E. coli SZMC 0582.Partiküllerin agregasyonunun neden olduğu antibakteriyel aktivitedeki değişiklikleri değerlendirmek için öncelikle 96 kuyucuklu bir mikrotitre plakasında mikrodilüsyon yoluyla minimum inhibitör konsantrasyonları (MIC) belirlendi.50 μL standartlaştırılmış hücre süspansiyonuna (RPMI 1640 ortamında 5 x 104 hücre/mL), 50 μL gümüş nanopartikül süspansiyonu ekleyin ve konsantrasyonun iki katı kadar seri olarak seyreltin (yukarıda belirtilen ortamda aralık 0 ila 75 ppm'dir, yani, kontrol numunesi 50 μL hücre süspansiyonu ve 50 μL nanopartikül içermeyen ortam içerir).Daha sonra plaka, 30°C'de 48 saat süreyle inkübe edildi ve kültürün optik yoğunluğu, bir SPECTROstar Nano plaka okuyucusu (BMG LabTech, Offenburg, Almanya) kullanılarak 620 nm'de ölçüldü.Deney üç kopya halinde üç kez gerçekleştirildi.
Şu anda 50 μL'lik tek toplanmış nanopartikül örneklerinin kullanılması dışında, yukarıda belirtilen suşlar üzerinde topaklanmanın antibakteriyel aktivite üzerindeki etkisini incelemek için daha önce açıklanan prosedürün aynısı kullanıldı.Gümüş nanoparçacıkların farklı toplanma durumları, parçacıkların hücre işlenmesinden önce farklı sürelerde (0, 1,5, 3, 6, 12 ve 24 saat) 150 mM NaCl ile inkübe edilmesiyle üretilir.Büyüme kontrolü olarak 50 μL RPMI 1640 ortamı ile takviye edilmiş bir süspansiyon kullanılırken, toksisiteyi kontrol etmek için topaklanmamış nanopartiküller içeren bir süspansiyon kullanıldı.Deney üç kopya halinde üç kez gerçekleştirildi.MTT analiziyle aynı istatistiksel analizi kullanarak nihai sonucu tekrar değerlendirmek için GraphPad Prism 7'yi kullanın.
En küçük parçacıkların (AgNP-I) toplanma seviyesi karakterize edildi ve sonuçlar önceki çalışmamızda kısmen yayınlandı, ancak daha iyi bir karşılaştırma için tüm parçacıklar ayrıntılı bir şekilde elendi.Deneysel veriler aşağıdaki bölümlerde toplanmış ve tartışılmıştır.AgNP'nin üç boyutu.19
TEM, UV-Vis ve DLS tarafından gerçekleştirilen ölçümler, tüm AgNP numunelerinin başarılı sentezini doğruladı(Şekil 2A-D).Şekil 2'nin ilk satırına göre, en küçük parçacık (AgNP-I), ortalama çapı yaklaşık 10 nm olan tekdüze bir küresel morfoloji göstermektedir.Tohum aracılı büyüme yöntemi aynı zamanda ortalama parçacık çapları sırasıyla yaklaşık 20 nm ve 50 nm olan farklı boyut aralıklarına sahip AgNP-II ve AgNP-III'ü de sağlar.Parçacık dağılımının standart sapmasına göre, üç numunenin boyutları örtüşmez, bu da karşılaştırmalı analizler için önemlidir.TEM tabanlı parçacık 2D projeksiyonlarının ortalama en boy oranı ve incelik oranı karşılaştırılarak parçacıkların küreselliğinin ImageJ'nin şekil filtresi eklentisi (Şekil 2E) tarafından değerlendirildiği varsayılmaktadır.43 Parçacıkların şeklinin analizine göre, en boy oranları (en küçük sınırlayıcı dikdörtgenin büyük tarafı/kısa tarafı) parçacık büyümesinden etkilenmez ve incelik oranları (karşılık gelen mükemmel dairenin ölçülen alanı/teorik alan) ) giderek azalır.Bu, teoride mükemmel şekilde yuvarlak olan ve 1'lik bir incelik oranına karşılık gelen, giderek daha fazla çokyüzlü parçacıkla sonuçlanır.
Şekil 2 Transmisyon elektron mikroskobu (TEM) görüntüsü (A), elektron kırınım (ED) modeli (B), boyut dağılım histogramı (C), karakteristik ultraviyole görünür (UV-Vis) ışık absorpsiyon spektrumu (D) ve ortalama sıvı Sitrat Mekanik çapa (Z-ortalama), zeta potansiyeline, en-boy oranına ve kalınlık oranına (E) sahip sonlandırılmış gümüş nanopartiküller üç farklı boyut aralığına sahiptir: AgNP-I 10 nm (üst sıra), AgNP -II 20 nm (orta sıra) ), AgNP-III (alt sıra) 50 nm'dir.
Büyüme yönteminin döngüsel doğası parçacık şeklini bir dereceye kadar etkileyerek daha büyük AgNP'lerin daha küçük küreselliğine yol açmasına rağmen, üç numunenin tümü yarı küresel kaldı.Ayrıca Şekil 2B'deki elektron kırınım deseninde gösterildiği gibi, nano parçacıkların kristalliği etkilenmez.Gümüşün (111), (220), (200) ve (311) Miller indeksleriyle ilişkilendirilebilen belirgin kırınım halkası, bilimsel literatürle ve önceki katkılarımızla oldukça tutarlıdır.9, 19,44 AgNP-II ve AgNP-III'ün Debye-Scherrer halkasının parçalanması, ED görüntüsünün aynı büyütmede yakalanması gerçeğinden kaynaklanmaktadır; dolayısıyla parçacık boyutu arttıkça, başına kırılan parçacıkların sayısı artar. Birim alan artar ve azalır.
Nanopartiküllerin boyutu ve şeklinin biyolojik aktiviteyi etkilediği bilinmektedir.3,45 Şekle bağlı katalitik ve biyolojik aktivite, farklı şekillerin (farklı Miller indekslerine sahip) belirli kristal yüzlerinin çoğalma eğiliminde olması ve bu kristal yüzlerin farklı aktivitelere sahip olmasıyla açıklanabilir.45,46 Hazırlanan parçacıklar, çok benzer kristal özelliklerine karşılık gelen benzer ED sonuçları sağladığından, sonraki koloidal stabilite ve biyolojik aktivite deneylerimizde, gözlemlenen farklılıkların şekille ilgili özelliklere değil, Nanopartikül boyutuna atfedilmesi gerektiği varsayılabilir.
Şekil 2D'de özetlenen UV-Vis sonuçları, sentezlenen AgNP'nin ezici küresel doğasını daha da vurgulamaktadır, çünkü her üç numunenin SPR zirveleri, küresel gümüş nanopartiküllerin karakteristik bir değeri olan 400 nm civarındadır.29,30 Yakalanan spektrumlar aynı zamanda nanogümüşün başarılı tohum aracılı büyümesini de doğruladı.Partikül boyutu arttıkça AgNP-II'nin maksimum ışık absorpsiyonuna karşılık gelen dalga boyu -daha belirgin olarak- literatüre göre AgNP-III'de kırmızıya kayma yaşanmıştır.6,29
AgNP sisteminin başlangıçtaki kolloidal stabilitesi ile ilgili olarak, pH 7.2'de parçacıkların ortalama hidrodinamik çapını ve zeta potansiyelini ölçmek için DLS kullanıldı.Şekil 2E'de gösterilen sonuçlar, AgNP-III'ün AgNP-I veya AgNP-II'den daha yüksek koloidal stabiliteye sahip olduğunu göstermektedir, çünkü ortak kurallar, uzun vadeli koloidal stabilite için 30 mV mutlak zeta potansiyelinin gerekli olduğunu göstermektedir. Z ortalama değeri (serbest ve toplanmış parçacıkların ortalama hidrodinamik çapı olarak elde edilir), TEM tarafından elde edilen birincil parçacık boyutuyla karşılaştırılır, çünkü iki değer ne kadar yakınsa, numunedeki Toplama derecesi o kadar hafif olur.Aslında, AgNP-I ve AgNP-II'nin Z ortalaması, TEM ile değerlendirilen ana parçacık boyutlarından oldukça yüksektir, bu nedenle AgNP-III ile karşılaştırıldığında, bu örneklerin yüksek derecede negatif zeta potansiyelinin olduğu yerde topaklanma olasılığının daha yüksek olduğu tahmin edilmektedir. yakın büyüklükte bir Z ortalama değeri eşlik etmektedir.
Bu olgunun açıklaması iki yönlü olabilir.Bir yandan sitrat konsantrasyonu tüm sentez adımlarında benzer bir seviyede tutularak, büyüyen parçacıkların spesifik yüzey alanının azalmasını önlemek için nispeten yüksek miktarda yüklü yüzey grubu sağlanır.Ancak Levak ve arkadaşlarına göre sitrat gibi küçük moleküller, nanopartiküllerin yüzeyindeki biyomoleküller tarafından kolaylıkla değiştirilebilir.Bu durumda kolloidal stabilite üretilen biyomoleküllerin koronası tarafından belirlenecektir.31 Bu davranış agregasyon ölçümlerimizde de gözlemlendiğinden (daha sonra daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır), sitrat sınırlaması tek başına bu olguyu açıklayamaz.
Diğer taraftan partikül büyüklüğü nanometre seviyesindeki topaklanma eğilimi ile ters orantılıdır.Bu esas olarak parçacık çekiminin, parçacıklar arasındaki çekici ve itici kuvvetlerin toplamı olarak tanımlandığı geleneksel Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) yöntemiyle desteklenir.He ve arkadaşlarına göre, DLVO enerji eğrisinin maksimum değeri, hematit nanopartiküllerdeki nanopartiküllerin boyutuyla azalmakta, minimum birincil enerjiye ulaşmayı kolaylaştırmakta ve böylece geri dönüşü olmayan toplanmayı (yoğuşma) teşvik etmektedir.47 Ancak DLVO teorisinin sınırlamalarının ötesinde başka yönlerin de olduğu öne sürülmektedir.Van der Waals yerçekimi ve elektrostatik çift katmanlı itme, artan parçacık boyutuyla benzer olmasına rağmen, Hotze ve ark.toplama üzerinde DLVO'nun izin verdiğinden daha güçlü bir etkiye sahip olduğunu öne sürüyor.14 Nanopartiküllerin yüzey eğriliğinin artık düz bir yüzey olarak tahmin edilemeyeceğine ve bu durumun matematiksel tahminin uygulanamaz olduğuna inanıyorlar.Ayrıca parçacık boyutu küçüldükçe yüzeyde bulunan atomların yüzdesi artar, bu da elektronik yapıya ve yüzey yük davranışına yol açar.Ve yüzey reaktivitesi değişir, bu da elektrikli çift tabakadaki yükün azalmasına yol açabilir ve topaklanmayı teşvik edebilir.
Şekil 3'te AgNP-I, AgNP-II ve AgNP-III'ün DLS sonuçlarını karşılaştırırken, her üç numunenin de benzer pH gösterdiğini ve toplanmayı tetiklediğini gözlemledik.Ağır asidik bir ortam (pH 3), numunenin zeta potansiyelini 0 mV'ye kaydırarak parçacıkların mikron boyutunda agregatlar oluşturmasına neden olur; alkalin pH ise zeta potansiyelini daha büyük bir negatif değere kaydırır ve burada partiküller daha küçük agregatlar oluşturur (pH 5). ).Ve 7.2) ) veya tamamen toplanmadan kalır (pH 9).Farklı numuneler arasında bazı önemli farklılıklar da gözlendi.Deney boyunca, AgNP-I'in pH kaynaklı zeta potansiyeli değişikliklerine karşı en duyarlı olduğu kanıtlandı, çünkü bu parçacıkların zeta potansiyeli pH 9'a kıyasla pH 7,2'de azalırken, AgNP-II ve AgNP-III yalnızca A gösterdi. ζ'daki önemli değişiklik pH 3 civarındadır. Ayrıca AgNP-II daha yavaş değişiklikler ve orta düzeyde zeta potansiyeli gösterirken AgNP-III üçü arasında en yumuşak davranışı gösterdi çünkü sistem en yüksek mutlak zeta değerini ve yavaş trend hareketini gösterdi; AgNP-III pH'ın neden olduğu topaklaşmaya karşı en dirençlidir.Bu sonuçlar ortalama hidrodinamik çap ölçüm sonuçlarıyla tutarlıdır.Primerlerinin parçacık boyutu göz önüne alındığında, AgNP-I, büyük olasılıkla 10 mM NaCl arka planına bağlı olarak tüm pH değerlerinde sabit kademeli toplanma gösterirken, AgNP-II ve AgNP-III yalnızca toplamanın pH 3'ünde anlamlı gösterdi.En ilginç fark, büyük nanopartikül boyutuna rağmen AgNP-III'ün, 24 saat içinde pH 3'te en küçük agregatları oluşturması ve topaklaşma önleyici özelliklerini öne çıkarmasıdır.AgNP'lerin pH 3'teki ortalama Z'sinin 24 saat sonra hazırlanan numunenin değerine bölünmesiyle AgNP-I ve AgNP-II'nin göreceli agregat boyutlarının 50 kat, 42 kat ve 22 kat arttığı gözlemlenebilir. , sırasıyla.III.
Şekil 3 Artan boyuta sahip (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ve 50 nm: AgNP-III) sitratla sonlanan gümüş nanopartikül numunesinin dinamik ışık saçılım sonuçları, ortalama hidrodinamik çap (Z ortalaması) olarak ifade edilir. ) (sağda) Farklı pH koşulları altında zeta potansiyeli (solda) 24 saat içinde değişir.
Gözlenen pH'a bağlı toplanma aynı zamanda UV-Vis spektrumlarının da gösterdiği gibi AgNP numunelerinin karakteristik yüzey plazmon rezonansını (SPR) da etkilemiştir.Ek Şekil S1'e göre, üç gümüş nanoparçacık süspansiyonunun tamamının toplanmasını, SPR zirvelerinin yoğunluğunda bir azalma ve orta derecede bir kırmızıya kayma takip eder.pH'ın bir fonksiyonu olarak bu değişikliklerin kapsamı, DLS sonuçları tarafından tahmin edilen toplanma derecesi ile tutarlıdır, ancak bazı ilginç eğilimler gözlemlenmiştir.Sezginin aksine, orta büyüklükteki AgNP-II'nin SPR değişikliklerine karşı en duyarlı olduğu, diğer iki örneğin ise daha az duyarlı olduğu ortaya çıktı.SPR araştırmalarında, parçacıkları dielektrik özelliklerine göre ayırt etmek için kullanılan teorik parçacık boyutu sınırı 50 nm'dir.50 nm'den küçük parçacıklar (AgNP-I ve AgNP-II) basit dielektrik dipoller olarak tanımlanabilirken, bu sınıra ulaşan veya bu sınırı aşan parçacıklar (AgNP-III) daha karmaşık dielektrik özelliklere ve rezonanslarına sahiptir. Bant multimodal değişikliklere ayrılır. .İki küçük parçacık numunesi durumunda AgNP'ler basit dipoller olarak kabul edilebilir ve plazma kolaylıkla üst üste gelebilir.Parçacık boyutu arttıkça, bu birleşme esas olarak daha büyük bir plazma üretir ve bu da gözlemlenen yüksek hassasiyeti açıklayabilir.29 Bununla birlikte, en büyük parçacıklar için basit dipol tahmini, diğer bağlanma durumlarının da meydana gelebileceği durumlarda geçerli değildir; bu, AgNP-III'ün spektral değişiklikleri gösterme eğiliminin azalmasını açıklayabilir.29
Deneysel koşullarımız altında, pH değerinin çeşitli boyutlardaki sitrat kaplı gümüş nanopartiküllerin koloidal stabilitesi üzerinde derin bir etkiye sahip olduğu kanıtlanmıştır.Bu sistemlerde stabilite AgNP'lerin yüzeyindeki negatif yüklü -COO- grupları tarafından sağlanır.Sitrat iyonunun karboksilat fonksiyonel grubu, çok sayıda H+ iyonunda protonlanır, dolayısıyla oluşturulan karboksil grubu, Şekil 4'ün üst satırında gösterildiği gibi artık parçacıklar arasında elektrostatik itme sağlayamaz. Le Chatelier ilkesine göre AgNP, numuneler pH 3'te hızlı bir şekilde toplanır, ancak pH arttıkça giderek daha stabil hale gelir.
Şekil 4 Farklı pH (üst sıra), NaCl konsantrasyonu (orta sıra) ve biyomoleküller (alt sıra) altında toplanmayla tanımlanan yüzey etkileşiminin şematik mekanizması.
Şekil 5'e göre, farklı boyutlardaki AgNP süspansiyonlarındaki koloidal stabilite, artan tuz konsantrasyonları altında da incelenmiştir.Zeta potansiyeline dayanarak, bu sitratla sonlandırılmış AgNP sistemlerinde artan nanopartikül boyutu, yine NaCl'den gelen dış etkilere karşı arttırılmış direnç sağlar.AgNP-I'de 10 mM NaCl hafif topaklanmayı tetiklemek için yeterlidir ve 50 mM'lik bir tuz konsantrasyonu çok benzer sonuçlar sağlar.AgNP-II ve AgNP-III'de 10 mM NaCl, değerleri (AgNP-II) veya (AgNP-III) -30 mV'nin altında kaldığı için zeta potansiyelini önemli ölçüde etkilemez.NaCl konsantrasyonunun 50 mM'ye ve son olarak 150 mM NaCl'ye arttırılması, tüm numunelerde zeta potansiyelinin mutlak değerini önemli ölçüde azaltmak için yeterlidir, ancak daha büyük parçacıklar daha fazla negatif yükü korur.Bu sonuçlar AgNP'lerin beklenen ortalama hidrodinamik çapıyla tutarlıdır;10, 50 ve 150 mM NaCl'de ölçülen Z ortalama eğilim çizgileri farklı, giderek artan değerleri gösterir.Son olarak, 150 mM'lik üç deneyin hepsinde mikron boyutunda agregatlar tespit edildi.
Şekil 5 Artan boyuta sahip (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ve 50 nm: AgNP-III) sitratla sonlanan gümüş nanopartikül numunesinin dinamik ışık saçılım sonuçları, ortalama hidrodinamik çap (Z ortalaması) olarak ifade edilir. ) (sağda) ve zeta potansiyeli (solda) farklı NaCl konsantrasyonları altında 24 saat içinde değişir.
Ek Şekil S2'deki UV-Vis sonuçları, üç numunenin tamamında 50 ve 150 mM NaCl'nin SPR'sinin anlık ve önemli bir düşüşe sahip olduğunu göstermektedir.Bu, DLS ile açıklanabilir, çünkü NaCl bazlı toplanma, pH'a bağlı deneylerden daha hızlı gerçekleşir ve bu, erken (0, 1,5 ve 3 saat) ölçümler arasındaki büyük farkla açıklanır.Ek olarak, tuz konsantrasyonunun arttırılması deney ortamının göreceli geçirgenliğini de artıracaktır ve bu da yüzey plazmon rezonansı üzerinde derin bir etkiye sahip olacaktır.29
NaCl'nin etkisi Şekil 4'ün orta satırında özetlenmiştir. Genel olarak, sodyum klorür konsantrasyonunun arttırılmasının asitliğin arttırılması ile benzer bir etkiye sahip olduğu sonucuna varılabilir, çünkü Na+ iyonları karboksilat grupları etrafında koordine olma eğilimindedir. Negatif zeta potansiyelli AgNP'lerin baskılanması.Ek olarak, 150 mM NaCl, üç numunenin hepsinde mikron boyutunda agregatlar üretti; bu, fizyolojik elektrolit konsantrasyonunun, sitratla sonlanan AgNP'lerin koloidal stabilitesi için zararlı olduğunu gösterir.Benzer AgNP sistemlerinde NaCl'nin kritik yoğunlaşma konsantrasyonu (CCC) dikkate alınarak, bu sonuçlar ilgili literatüre akıllıca yerleştirilebilir.Huynh ve ark.ortalama çapı 71 nm olan sitratla sonlanan gümüş nanopartiküller için NaCl'nin CCC'sinin 47,6 mM olduğunu hesaplarken, El Badawy ve ark.sitrat kaplamalı 10 nm AgNP'lerin CCC'sinin 70 mM olduğunu gözlemledi.10,16 Ek olarak, yaklaşık 300 mM'lik oldukça yüksek CCC, He ve arkadaşları tarafından ölçülmüştür; bu da sentez yöntemlerinin daha önce bahsedilen yayından farklı olmasına neden olmuştur.48 Her ne kadar mevcut katkı bu değerlerin kapsamlı bir analizini amaçlamasa da, tüm çalışmanın karmaşıklığı içinde deneysel koşullarımız arttığından, 50 mM'lik biyolojik olarak ilgili NaCl konsantrasyonu, özellikle 150 mM NaCl oldukça yüksek görünmektedir.Tespit edilen güçlü değişiklikleri açıklayan indüklenmiş pıhtılaşma.
Polimerizasyon deneyindeki bir sonraki adım, nanopartikül-biyomolekül etkileşimlerini simüle etmek için basit ama biyolojik olarak ilgili molekülleri kullanmaktır.DLS (Şekil 6 ve 7) ve UV-Vis sonuçlarına (Ek Şekiller S3 ve S4) dayanarak bazı genel sonuçlar çıkarılabilir.Deney koşullarımız altında, çalışılan glikoz ve glutamin molekülleri herhangi bir AgNP sisteminde topaklaşmaya neden olmayacaktır çünkü Z-ortalama eğilimi karşılık gelen referans ölçüm değeriyle yakından ilişkilidir.Varlıkları agregasyonu etkilemese de deneysel sonuçlar bu moleküllerin kısmen AgNP'lerin yüzeyine adsorbe edildiğini göstermektedir.Bu görüşü destekleyen en belirgin sonuç ışık emiliminde gözlenen değişimdir.AgNP-I anlamlı dalga boyu veya yoğunluk değişiklikleri sergilemese de, daha büyük parçacıkların ölçülmesiyle daha net bir şekilde gözlemlenebilir; bu da büyük olasılıkla daha önce bahsedilen daha yüksek optik hassasiyetten kaynaklanmaktadır.Konsantrasyondan bağımsız olarak glikoz, AgNP-II'de yaklaşık 40 nm ve AgNP-III'de yaklaşık 10 nm olan kontrol ölçümüyle karşılaştırıldığında 1,5 saat sonra daha büyük bir kırmızıya kaymaya neden olabilir, bu da yüzey etkileşimlerinin oluşumunu kanıtlar.Glutamin de benzer bir eğilim gösterdi ancak değişim o kadar belirgin değildi.Ayrıca glutaminin orta ve büyük partiküllerin mutlak zeta potansiyelini azaltabildiğini de belirtmekte fayda var.Bununla birlikte, bu zeta değişiklikleri toplanma seviyesini etkilemediği için, glutamin gibi küçük biyomoleküllerin bile parçacıklar arasında belirli bir dereceye kadar uzaysal itme sağlayabildiği tahmin edilebilir.
Şekil 6 Sitratla sonlanan gümüş nanoparçacık numunelerinin artan boyuta sahip dinamik ışık saçılım sonuçları (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ve 50 nm: AgNP-III), ortalama hidrodinamik çap (Z ortalaması) olarak ifade edilir. (sağda) Farklı glikoz konsantrasyonlarının olduğu dış koşullar altında, zeta potansiyeli (solda) 24 saat içinde değişir.
Şekil 7 Artan boyuta sahip (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ve 50 nm: AgNP-III) sitratla sonlanan gümüş nanopartikül numunesinin dinamik ışık saçılım sonuçları, ortalama hidrodinamik çap (Z ortalaması) olarak ifade edilir. ) (sağda) Glutaminin varlığında zeta potansiyeli (solda) 24 saat içinde değişir.
Kısacası, glikoz ve glutamin gibi küçük biyomoleküller, ölçülen konsantrasyonda kolloidal stabiliteyi etkilemez: zeta potansiyelini ve UV-Vis sonuçlarını değişen derecelerde etkilemelerine rağmen, Z ortalama sonuçları tutarlı değildir.Bu, moleküllerin yüzey adsorpsiyonunun elektrostatik itmeyi engellediğini ancak aynı zamanda boyutsal stabilite sağladığını gösterir.
Önceki sonuçları önceki sonuçlarla ilişkilendirmek ve biyolojik koşulları daha ustalıkla simüle etmek için, en sık kullanılan hücre kültürü bileşenlerinden bazılarını seçtik ve bunları AgNP kolloidlerinin stabilitesini incelemek için deneysel koşullar olarak kullandık.Tüm in vitro deneyde DMEM'in bir ortam olarak en önemli işlevlerinden biri gerekli ozmotik koşulları sağlamaktır ancak kimyasal açıdan bakıldığında 150 mM NaCl'ye benzer toplam iyonik güce sahip karmaşık bir tuz çözeltisidir. .40 FBS'ye gelince, biyomoleküllerin (esas olarak proteinlerin) karmaşık bir karışımıdır, yüzey adsorpsiyonu açısından bakıldığında, kimyasal bileşime ve çeşitliliğe rağmen glikoz ve glutaminin deneysel sonuçlarıyla bazı benzerliklere sahiptir. Cinsiyet çok daha karmaşıktır.19 DLS ve UV-Sırasıyla Şekil 8 ve Ek Şekil S5'te gösterilen görünür sonuçlar, bu malzemelerin kimyasal bileşiminin incelenmesi ve bunların önceki bölümdeki ölçümlerle ilişkilendirilmesiyle açıklanabilir.
Şekil 8 Artan boyuta sahip (10 nm: AgNP-I, 20 nm: AgNP-II ve 50 nm: AgNP-III) sitratla sonlanan gümüş nanopartikül numunesinin dinamik ışık saçılım sonuçları, ortalama hidrodinamik çap (Z ortalaması) olarak ifade edilir. ) (sağda) Hücre kültürü bileşenleri DMEM ve FBS'nin varlığında zeta potansiyeli (solda) 24 saat içinde değişir.
Farklı boyutlardaki AgNP'lerin DMEM'de seyreltilmesi koloidal stabilite üzerinde yüksek NaCl konsantrasyonlarının varlığında gözlemlenen etkiye benzer bir etkiye sahiptir.AgNP'nin %50 v/v DMEM'deki dağılımı, zeta potansiyelinin ve Z-ortalama değerinin artması ve SPR yoğunluğunun keskin bir şekilde azalmasıyla büyük ölçekli toplanmanın tespit edildiğini gösterdi.24 saat sonra DMEM tarafından indüklenen maksimum agrega boyutunun, primer nanopartiküllerin boyutuyla ters orantılı olduğunu belirtmekte fayda var.
FBS ile AgNP arasındaki etkileşim, glikoz ve glutamin gibi daha küçük moleküllerin varlığında gözlemlenene benzer ancak etkisi daha güçlüdür.Zeta potansiyelinde bir artış tespit edilirken parçacıkların Z ortalaması etkilenmez.SPR zirvesi hafif bir kırmızıya kayma gösterdi ancak belki de daha ilginç olanı, SPR yoğunluğunun kontrol ölçümündeki kadar önemli ölçüde azalmamasıydı.Bu sonuçlar, artık vücutta biyomoleküler korona oluşumu olarak anlaşılan nanopartiküllerin yüzeyindeki (Şekil 4'te alt sıra) makromoleküllerin doğuştan gelen adsorpsiyonu ile açıklanabilir.49