Syntese af Multi-bjergomgivne kulstofnanorør modificeret med sølv nanopartikler og evaluering af deres antibakterielle aktiviteter og cytotoksiske egenskaber
Summary
I denne undersøgelse, blev antimikrobiel nanomaterialer syntetiseret af sure oxidation af multiwalled kulstof-nanorør og efterfølgende reduktiv aflejring af sølv nanopartikler. Antimikrobiel aktivitet og cytotoksicitet tests blev udført med den som forberedt nanomaterialer.
Abstract
I denne undersøgelse, blev multi-walled kulstof-nanorør (MWCNTs) behandlet med en vandig svovlsyre løsning til at danne en ilt-baserede funktionelle gruppe. Sølv MWCNTs blev udarbejdet af reduktiv aflejring af sølv fra en vandig opløsning af AgNO3 på de oxideret MWCNTs. I betragtning af den unikke farve af CNTs, var det ikke muligt at anvende dem på de mindste hæmmende koncentration eller mitokondrie toksicitet assays til at evaluere de toksicitet og antibakterielle egenskaber, da de ville forstyrre assays. Hæmning zone og bakteriedræbende minimumskoncentration for Ag-MWCNTs blev målt og Live/døde og Trypan blå assays blev anvendt til at måle de toksicitet og antibakterielle egenskaber uden at forstyrre farven på CNTs.
Introduction
Det ultimative mål for denne undersøgelse er at gøre miljøvenlige antibakterielle nanomaterialer, der kan hæmme væksten af bakterier, at formen biofilm. Disse antibakterielle nanomaterialer har potentiale til at overvinde toksicitet og antibiotika resistens problemerne med almindeligt anvendte kemikalier eller antibiotika kemiske forbindelser. En biofilm er et hydreret ekstracellulære polymert stof (EPS), der består af polysaccharider, proteiner, nukleinsyrer og lipider1,2. Biofilm forhindre indtrængen af fremmede stoffer og hjælpe bakterier vokse kraftigt3,4. Biofilm forårsage lugt og kroniske infektionssygdomme5,6. Methylobacterium spp., for eksempel, vokser ved at tilslutte sig steder hvor vand er altid til stede eller hvor det er vanskeligt at sikre bakteriel udryddelse løbende, såsom air conditionere varmevekslere, bruserum og medicinsk udstyr. Disse typer af biofilm forårsage lugt og kroniske infektionssygdomme5,6.
Typisk, kemikalier eller antibiotika kemiske forbindelser der anvendes til at hæmme væksten af bakterier, der danner biofilm. Fremkomsten af antibiotika-resistente bakterier og bekymring i vivo sikkerheden ved kemikalier kører behovet for at udvikle nye materialer til at forhindre dannelse af biofilm og hæmme væksten af bakterier.
I denne undersøgelse, er antimikrobiel nanomaterialer syntetiseret, fri for antibiotikaresistens og toksicitet. Sølv er et velkendt stof, antimikrobielle, og den seneste udvikling inden for nanovidenskab og nanoteknologi har ført til aktiv forskning inden for antimikrobielle virkninger af metal nanopartikler7,8. Nylige undersøgelser har rapporteret, at den lille størrelse og høj overflade-til-volumen-forholdet på nanopartikler resultere i øget antibakterielle aktivitet9,10,11.
Nanomaterialer præsenteres heri kombinere sølv nanopartikler med øget antimikrobielle egenskaber og kulstof-nanorør med en høj billedformat, hvorved areal pr. rumfang. Opdigtet sølv nanopartikler-kulstof nanorør composite udviser betydelige antimikrobielle egenskaber og minimal toksicitet for menneskers og dyrs celler. De syntetiske processer i tidligere undersøgelser bruger farlige reduktionsmiddel Kristian4, formamid, dimethylformamid og hydrazin. Processen er kompliceret, farlige og tidskrævende. Syntetisk processen rapporteret bruger her ethanol som betydeligt mindre farlige reduktionsmiddel.
Hæmning zone og minimum bakteriedræbende koncentration (MBC) for Ag-MWCNTs blev målt; Live/døde og Trypan blå assays blev anvendt til at måle toksicitet og antibakterielle egenskaber. Mindste hæmmende koncentration (MIC) og mitokondriel toksicitet (MTT) assays blev ikke udført på grund af de usædvanlig farve af kulstof-nanorør, der ville have blandet sig med assays. Endelig, den mindste koncentration til at forhindre vækst af Methylobacterium spp. uden at påvirke pattedyrceller blev fastsat.
Protocol
Representative Results
Discussion
Her rapporterer vi en simpel metode til forberedelse af MWCNTs med deponerede Ag nanopartikler. Denne sølv-holdige nanomateriale viser betydelig antibakterielle aktivitet og minimal potentiale for ukontrolleret absorption af sølv nanopartikler i kroppen. Vi viser, at 30 µg/mL syntetiserede Ag-MWCNTs er en effektiv grad af antibakterielle aktivitet mod Methylobacterium spp. med ubetydelig cytotoksicitet til pattedyr leverceller. Selvom yderligere forbedringer og biosikkerhed vurderinger for Ag-MWCNTs kræves, …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne undersøgelse blev støttet af Chung-Ang Universitet forskningsbevillinger (2016) og af Nano-materiale teknologi Development Program gennem den nationale forskning fundament af Korea(NRF) finansieret af Ministeriet for videnskab og IKT (nr. 2017M3A7B8061942).
Materials
| 0.1 N silver nitrate | SIGMA-ALDRICH | 1090811000 | |
| Carbon nanotube, multi-walled | Tokyo Chemical Industry Co., LTD | 308068-56-6 | |
| R2A agar | MBcell | MB-R1129 | |
| R2A broth | MBcell | MB-R2230 | |
| Methylobacterium spp. | KCTC | 12618 | from Korea Collection for Type Cultures Daejeon Korea 12618, Daejon, Korea |
| LIVE/DEAD Cell imaging Kit | ThermoFisher SCIENTIFIC | R37601 | |
| AML12 | from Chungnam University, Dajeon, Korea | ||
| human PBMC | ATCC | PCS-800-011 | |
| TEM | JEOL | JEM-2100F | |
| XRD | Rigaku | D/MAX 2500 | Cu K photon source (40kV, 100mA) |
| JuLI Br | NanoEnTek | JULI-BRSC |
Riferimenti
- Löndahl, J. Physical and Biological Properties of Bioaerosols. Bioaerosol Detection Technologies. , 33-48 (2014).
- Jennings, S., Moran, A., Carroll, C. Bioaerosols and biofilms. Biofilms in medicine, industry and environmental biotechnology. , 160-178 (2003).
- Flemming, H. -. C., Wingender, J. The biofilm matrix. Nature Reviews Microbiology. 8 (9), 623-633 (2010).
- Lewis, K. Riddle of biofilm resistance. Antimicrobial agents and chemotherapy. 45 (4), 999-1007 (2001).
- Doronina, N. V., et al. Methylobacterium suomiense sp. nov. and Methylobacterium lusitanum sp. nov., aerobic, pink-pigmented, facultatively methylotrophic bacteria. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 52 (3), 773-776 (2002).
- Seo, Y., et al. Antibacterial activity and cytotoxicity of multiwalled carbon nanotubes decorated with silver nanoparticles. International Journal of Nanomedicine. 9, 4621-4629 (2014).
- Chen, X., Schluesener, H. Nanosilver: a nanoproduct in medical application. Toxicologyletters. 176 (1), 1-12 (2008).
- Singh, M., et al. Nanotechnology in medicine and antibacterial effect of silver nanoparticles. Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures. 3 (3), 115-122 (2008).
- Morones, J. R., et al. The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology. 16 (10), 2346 (2005).
- Martinez-Castanon, G., et al. Synthesis and antibacterial activity of silver nanoparticles with different sizes. Journal of Nanoparticle Research. 10 (8), 1343-1348 (2008).
- Lok, C. -. N., et al. Silver nanoparticles: partial oxidation and antibacterial activities. JBIC Journal of Biological Inorganic Chemistry. 12 (4), 527-534 (2007).
