Synthese van Meerwandige koolstof nanobuisjes bewerkt met zilveren nanodeeltjes en evaluatie van hun antibacteriële activiteiten en cytotoxische eigenschappen
Summary
In deze studie werden antimicrobiële nanomaterialen gesynthetiseerd door zure oxidatie van multiwalled koolstof nanotubes en de daaropvolgende reductieve afzetting van zilveren nanodeeltjes. Antimicrobiële activiteit en cytotoxiciteit tests werden uitgevoerd met de als-bereid nanomaterialen.
Abstract
In deze studie, werden Meerwandige koolstof nanobuisjes (MWCNTs) behandeld met een oplossing van de waterige zwavelzuur vormen een zuurstof gebaseerde functionele groep. Zilveren MWCNTs werden voorbereid door de reductieve afzetting van zilver uit een waterige oplossing van AgNO3 op de geoxideerde MWCNTs. Gezien de unieke kleur van de CNTs, was het niet mogelijk ze toepassen op de minimale remmende concentratie of mitochondrial toxiciteit testen voor de evaluatie van de toxiciteit en antibacteriële eigenschappen, aangezien zij met de testen interfereren zou. De remming zone en bactericide minimumconcentratie voor de Ag-MWCNTs werden gemeten en Live/Dead en Trypan Blue vitrotests werden gebruikt voor het meten van de toxiciteit en antibacteriële eigenschappen zonder zich te mengen met de kleur van de CNTs.
Introduction
Het uiteindelijke doel van deze studie is dat milieuvriendelijke antibacteriële nanomaterialen die de groei van bacteriën remmen kan die vorm biofilms. Deze antibacteriële nanomaterialen hebben het potentieel om de toxiciteit en antibiotica resistentie problemen gebruikte chemicaliën of antibiotica chemische samenstellingen te overwinnen. Een biofilm is een gehydrateerd extracellulaire polymere stof (EPS) die is samengesteld uit polysacchariden, eiwitten, nucleïnezuren en lipiden1,2. Biofilms voorkomen het binnendringen van vreemde stoffen en bacteriën groeien krachtig3,4. Biofilms veroorzaken geur en chronische infectieziekten5,6. Methylobacterium spp., bijvoorbeeld groeit door vast te houden aan plaatsen waar altijd water aanwezig is of waar het is moeilijk om te garanderen dat bacteriële uitgeroeid op een continue basis, zoals air conditioner warmtewisselaars, doucheruimtes en medische hulpmiddelen. Deze soorten biofilms veroorzaken geur en chronische infectieziekten5,6.
Typisch, chemicaliën of antibiotica chemische verbindingen worden gebruikt voor de remming van de groei van bacteriën die vormen van biofilms. De opkomst van antibiotica resistente bacteriën en bezorgdheid over in vivo veiligheid van chemische stoffen rijdt de noodzaak tot het ontwikkelen van nieuwe materialen om te voorkomen dat de vorming van biofilms en dat remt de groei van bacteriën.
In deze studie, worden antimicrobiële nanomaterialen gesynthetiseerd die vrij van antibioticaresistentie en toxiciteit zijn. Zilver is een bekende antimicrobiële stof, en recente ontwikkelingen in de nanowetenschap en nanotechnologie hebben geleid tot actief onderzoek naar de antimicrobiële werking van metalen nanodeeltjes7,8. Recente studies hebben gemeld dat de kleine omvang en hoge oppervlakte-naar-volumeverhouding van de nanodeeltjes in verhoogde antibacteriële activiteit9,10,11 resulteren.
De hier vermelde nanomaterialen combineren zilveren nanodeeltjes met toegenomen antimicrobiële eigenschappen en koolstof nanotubes met een hoge hoogte-breedteverhouding, waardoor de oppervlakte per eenheid volume. De bewerkte zilveren nanoparticle-koolstof nanobuis samengestelde vertoont aanzienlijke antimicrobiële eigenschappen en minimale toxiciteit voor menselijke en dierlijke cellen. De synthetische processen in eerdere studies gebruik gevaarlijke reductoren zoals NaBH4formamide, dimethylformamide en hydrazine. Het proces is tijdrovend, ingewikkeld en gevaarlijk. Ethanol het synthetische proces gemeld hier gebruikt als een aanzienlijk minder gevaarlijke reducerende agent.
De remming zone en bactericide minimumconcentratie (MBC) voor de Ag-MWCNTs werden gemeten; Live/Dead en Trypan Blue vitrotests werden gebruikt voor het meten van de toxiciteit en antibacteriële eigenschappen. Minimale remmende concentratie (MIC) en mitochondriale toxiciteit (MTT) vitrotests werden niet uitgevoerd vanwege de ongebruikelijke kleur van de koolstof nanotubes die zou hebben bemoeid met de testen. Tot slot werd de minimumconcentratie om te voorkomen dat de groei van Methylobacterium spp. zonder zoogdiercellen vastgesteld.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wij rapporteren hier een eenvoudige methode voor de bereiding van MWCNTs met gedeponeerde Ag nanodeeltjes. Deze zilver-bevattende nanomateriaal toont aanzienlijke antibacteriële activiteit en minimale potentieel voor ongecontroleerde absorptie van zilveren nanodeeltjes in het lichaam. We aantonen dat 30 µg/mL gesynthetiseerde Ag-MWCNTs is een effectieve niveau van antibacteriële activiteit tegen Methylobacterium spp. met te verwaarlozen cytotoxiciteit te lever zoogdiercellen. Hoewel extra verbeteringen en beo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd ondersteund door Chung-Ang Universiteit onderzoekssubsidies (2016) en de Nano-materiaal Technology Development Program via de nationale onderzoek-Stichting van Korea(NRF) naar gefinancierd door het ministerie van wetenschap en ICT (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 |
References
- 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).
