Syntesen av Multi-walled kolnanorör modifierad med Silver nanopartiklar och utvärdering av sina antibakteriella aktiviteter och cytotoxiska egenskaper
Summary
I denna studie var antimikrobiella nanomaterial syntetiseras av sura oxidation av multiwalled kolnanorör och efterföljande reduktiv nedfall av Silvernanopartiklar. Antimikrobiella aktivitet och cytotoxicitet tester utfördes med den som förberedda nanomaterialen.
Abstract
I denna studie behandlades multi-walled kolnanorör (MWCNTs) med en vattenlösning sulfuric syra lösning att bilda en syre-baserade funktionell grupp. Silver MWCNTs utarbetades av reduktiv nedfall av silver från en vattenlösning av AgNO3 på de oxiderade MWCNTs. Tanke CNTs unika färg, var det inte möjligt att tillämpa dem på den minsta hämmande koncentrationen eller mitokondriell toxicitet analyser att utvärdera toxicitet och antibakteriella egenskaper, eftersom de skulle störa analyserna. Den hämning zonen och minsta baktericida koncentrationen för de Ag-MWCNTs mättes och Live/Dead och Trypan blå analyser användes för att mäta den toxicity och antibakteriella egenskaper utan att störa CNTs färg.
Introduction
Det yttersta målet för denna studie är att göra miljövänliga antibakteriella nanomaterial som kan hämma tillväxten av bakterier som bildar biofilmer. Dessa antibakteriella nanomaterial har potential att övervinna de toxicitet och antibiotika problem motstånd vanliga kemikalier eller antibiotika kemiska föreningar. En biofilm är en hydrerad extracellulära polymera substans (EPS) som består av polysackarider, proteiner, nukleinsyror och lipider1,2. Biofilmer förhindra intrång av främmande ämnen och hjälpa bakterier växa kraftigt3,4. Biofilm orsaka lukt och kroniska infektionssjukdomar5,6. Methylobacterium spp., exempelvis växer genom att följa platser där vatten är alltid närvarande eller där det är svårt att säkerställa bakteriell utrotning på en kontinuerlig basis, såsom luftkonditioneringen värmeväxlare, duschrum och medicintekniska produkter. Dessa typer av biofilm orsaka lukt och kroniska infektionssjukdomar5,6.
Vanligtvis används kemikalier eller antibiotika kemiska föreningar att hämma tillväxten av bakterier som bildar biofilmer. Uppkomsten av antibiotikaresistenta bakterier och oron i vivo säkerhet av kemikalier driver behovet av att utveckla nya material för att förhindra bildandet av biofilmer och hämmar tillväxten av bakterier.
I denna studie syntetiseras antimikrobiell nanomaterial som är fria från antibiotikaresistens och toxicitet. Silver är en välkänd antimikrobiell substans, och senaste utvecklingen inom nanovetenskap och nanoteknik har lett till aktiv forskning om antimikrobiella effekterna av metall nanopartiklar7,8. Nyligen genomförda studier har rapporterat att den lilla storleken och hög yta till volym förhållande av nanopartiklar resultera i ökad antibakteriella aktivitet9,10,11.
De nanomaterial som presenteras häri kombinera Silvernanopartiklar med ökad antimikrobiella egenskaper och kolnanorör med hög bildförhållandet, därigenom öka ytan per volymenhet. Fabricerade silver nanopartiklar-carbon nanotube sammansatt uppvisar betydande antimikrobiella egenskaper och minimal toxicitet för människors och djurs celler. De syntetiska processerna i tidigare studier använda farliga reduktionsmedel såsom NaBH4, formamid, dimetylformamid och hydrazin. Processen är komplicerad, farliga och tidskrävande. Syntetiska processen rapporterade använder här etanol som betydligt mindre farliga reduktionsmedel.
Den hämning zonen och minsta baktericida koncentrationen (MBC) för de Ag-MWCNTs mättes; Live/Dead och Trypan blå analyser användes för att mäta toxicitet och antibakteriella egenskaper. Minsta hämmande koncentration (MIC) och mitokondriell toxicitet (MTT) analyser utfördes inte på grund av ovanliga färgen på den kolnanorör som skulle ha stört analyserna. Slutligen fastställdes den lägsta koncentrationen att förhindra tillväxt av Methylobacterium spp. utan att däggdjurs-celler.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi rapporterar här, en enkel metod för beredning av MWCNTs deponerade Ag nanopartiklar. Detta silver-innehåller nanomaterial visar betydande antibakteriell aktivitet och minimal risk för okontrollerad absorption av Silvernanopartiklar i kroppen. Vi visar att 30 mikrog/mL av syntetiserade Ag-MWCNTs är en effektiv nivå av antibakteriell aktivitet mot Methylobacterium spp. med försumbar cytotoxicitet till leverceller. Även om det krävs ytterligare förbättringar och biosäkerhet bedömningar för Ag-MWCNT…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denna studie stöddes av Chung-Ang University forskningsanslag (2016) och Nano-Material teknik utvecklingsprogrammet genom den nationella forskning stiftelsen av Korea(NRF) finansieras av ministeriet för vetenskap och 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 |
Referências
- 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).
