功能化磁性纳米粒子的合成及其与侧双磷铁氧胺的结合及其细菌检测评价
Summary
本作品描述了磁性纳米粒子制备的协议，其涂层与SiO2，其次是其胺功能与（3-氨基丙酮）三氧西烷（APTES）及其与递延莫沙胺的结合使用苏基尼莫西作为链接器。还详细介绍了对所有中间纳米粒子和最终偶联物使用Y.肠菌学的深层结构表征描述和捕获细菌测定。
Abstract
在目前的工作中，用SiO2合成磁性纳米粒子，其胺功能化（3-氨基丙酮）三氧西烷（APTES），并结合延高胺，这是Yersinia肠科利质识别的侧发，使用成功素菌作为链接器。
磁铁矿的磁性纳米粒子（Fe3O4）采用溶质法制备，并使用Stüre工艺涂覆SiO 2（MNP@SiO2），然后使用APTES（MNP@SiO2@NH2）进行功能化。22 22然后，用卡博迪米德联轴器将费氧胺与MNP@SiO2@NH2并联，使2MNP@SiO2@NH2@Fa。2通过八种不同的方法，包括粉末X射线衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱学、X射线光电子光谱（XPS）、传输电子显微镜（TEM）和能量分散X射线（EDX）映射等八种不同方法，对偶联和中间体的形态和特性进行了研究。这种详尽的描述证实了结合的形成。最后，为了评估纳米粒子的容量和特异性，他们使用耶尔西尼亚肠科利塔在捕获细菌测定中进行了测试。
Introduction
使用MNP的细菌检测方法基于致病菌1结合MNP的抗体、分枝剂、生物蛋白、碳水化合物的分子识别。考虑到侧肢被细菌外膜上的特定受体识别，它们也可以与MNP相关，以增加它们的特异性2。侧肢是小有机分子参与Fe3+ 被细菌3，44的获取。副体和MNP之间的结合物的制备，以及它们对细菌捕获和分离的评估，尚未报告。
将磁性纳米粒子与小分子结合合成的关键步骤之一是选择它们之间的键或相互作用类型，以确保小分子附着在MNP表面。因此，在磁性纳米粒子和费洛沙胺（Yersinia肠原体识别的侧发）之间制备结合的过程集中在MNP可修改表面的生成上，以便通过carbodiimide化学将其与侧光体均匀地连接。为了获得均匀的磁铁矿纳米粒子（MNP），并改进核化和尺寸控制，用苯基醇进行溶酶反应，在不晃动5的情况下在热块中进行。然后，用Stüber方法生成了二氧化硅涂层，以提供保护，提高水介质6中纳米粒子悬浮液的稳定性。考虑到铁氧胺的结构，引入胺组是产生合适的纳米粒子（MNP@SiO2@NH2）与侧磷结合所必需的。2这是通过冷凝（3-氨基丙基）三氧西烷（APTES）与酒精组存在于硅改性纳米粒子的表面（MNP@SiO2）使用sol-凝胶方法7。
同时，铁氧西胺铁（III）复合物是通过在水溶液中用乙酰乙酰醋酸铁进行商业上可用的递延胺复式制备的。NN-succinylferoxamine，轴承的苏基尼组，将起到链接，是通过铁氧胺与琥珀性氢化物的反应获得的。
MNP@SiO2@NH2和N-succinylferoxamine的结合，使 MNP@SiO2@NH–Fa 通过作为耦合试剂苯甲酸酮-1-yl-oxy-tris-（di） 的 carbodiimide 化学进行 磷酸二氟磷酸（BOP）和1-羟基苯甲酸酯（HOBt）在软的基本介质中激活N-苏基苯甲胺8中的终端酸组。
一旦MNPs被定性，我们评估了裸露和功能化磁性纳米粒子捕获野生类型（WC-A）和缺乏铁氧西胺受体FoxA（FoxA WC-A 12-8）的突变体的能力。普通议员、功能化的MN和2@NH和FaMNP@SiO允许与每个Y.肠胆菌菌株相互作用。细菌结合骨料通过磁场的应用从细菌悬浮液中分离出来。分离的骨料用磷酸盐缓冲盐水（PBS）冲洗两次，重新悬浮在PBS中准备连续稀释，然后镀上聚落计数。该协议演示了MNP@SiO2@NH@Fa合成的每一个步骤，所有中间体和偶联物的结构特征，以及细菌捕获测定法，作为评估偶联物相对于中间体的特异性的简便方法。9
Protocol
Representative Results
Discussion
该协议描述了通过共价粘合合成磁性纳米粒子和侧磷铁氧胺的偶联。磁石的合成是使用Pinna等人5号报告的协议，然后是二氧化硅涂层，以保护水系统中腐蚀的磁芯，尽量减少聚集，并为功能化提供合适的表面。对二氧化硅涂层工艺进行了修改。而不是执行三个涂层，如李等人6报告，MNPs在这种方法中涂有两层二氧化硅层（图2D）…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者感激地感谢克劳斯·汉特克教授（德国蒂宾根大学）为这项工作中使用的叶尔西尼亚肠内侧菌株提供友好供应。这项工作得到了西班牙国家研究局（AEI）提供的AGL2015-63740-C2-1/2-R和RTI2018-093634-B-C21/C22（欧盟AEI/FEDER）的资助，由欧洲联盟的FEDER方案共同资助。圣地亚哥大学、科鲁尼亚大学的工作也得到了来自恩塔-德加利西亚的GRC2018/018、GRC2018/039和ED431E 2018/03（CICA-INIBIC战略小组）的资助。最后，我们要感谢努里亚卡尔沃为她所做的出色的合作，做了这个视频协议的语音关闭。
Materials
| 1-Hydroxybenzotriazole hydrate HOBT |
Acros | 300561000 | |
| 2,2′-Bipyridyl | Sigma Aldrich | D216305 | |
| 3-Aminopropyltriethoxysilane 99% | Acros | 151081000 | |
| Ammonium hydroxide solution 28% NH3 | Sigma Aldrich | 338818 | |
| Benzotriazol-1-yloxytris(dimethylamino)-phosphonium hexafluorophosphate BOP Reagent | Acros | 209800050 | |
| Benzyl alcohol | Sigma Aldrich | 822259 | |
| Deferoxamine mesylate salt >92,5% (TLC) | Sigma Aldrich | D9533 | |
| Ethanol, anhydrous, 96% | Panreac | 131085 | |
| Ethyl Acetate, Extra Pure, SLR, Fisher Chemical | |||
| Iron(III) acetylacetonate 97% | Sigma Aldrich | F300 | |
| LB Broth (Lennox) | Sigma Aldrich | L3022 | |
| N,N-Diisopropylethylamine, 99.5+%, AcroSeal | Acros | 459591000 | |
| N,N-Dimethylformamide, 99.8%, Extra Dry, AcroSeal | Acros | 326871000 | |
| Pyridine, 99.5%, Extra Dry, AcroSeal | Acros | 339421000 | |
| Sephadex LH-20 | Sigma Aldrich | LH20100 | |
| Succinic anhydride >99% | Sigma Aldrich | 239690 | |
| Tetraethyl orthosolicate >99,0% | Sigma Aldrich | 86578 |
Referências
- Pan, Y., Du, X., Zhao, F., Xu, B. Magnetic nanoparticles for the manipulation of proteins and cells. Chemical Society Reviews. 41 (7), 2912-2942 (2012).
- Zheng, T., Nolan, E. M. Siderophore-based detection of Fe(III) and microbial pathogens. Metallomics. 4, 866-880 (2012).
- Hider, R. C., Kong, X. Chemistry and biology of siderophores. Natural Product Reports. 27 (5), 637-657 (2010).
- Sandy, M., Butler, A. Microbial Iron Acquisition: Marine and Terrestrial Siderophores. Chemical Reviews. 109 (10), 4580-4595 (2010).
- Pinna, N., Grancharov, S., Beato, P., Bonville, P., Antonietti, M., Niederberger, M. Magnetite Nanocrystals : Nonaqueous Synthesis, Characterization. Chemistry of Materials. 17 (15), 3044-3049 (2005).
- Li, Y. S., Church, J. S., Woodhead, A. L., Moussa, F. Preparation and characterization of silica coated iron oxide magnetic nano-particles. Spectrochimica Acta – Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 76 (5), 484-489 (2010).
- Chen, J. P., Yang, P. C., Ma, Y. H., Tu, S. J., Lu, Y. J. Targeted delivery of tissue plasminogen activator by binding to silica-coated magnetic nanoparticle. International Journal of Nanomedicine. 7, 5137-5149 (2012).
- El-Boubbou, K., Gruden, C., Huang, X. Magnetic glyco-nanoparticles: a unique tool for rapid pathogen detection, decontamination, and strain differentiation. Journal of the American Chemical Society. 129 (44), 13392-13393 (2007).
- Martínez-Matamoros, D., et al. Preparation of functionalized magnetic nanoparticles conjugated with feroxamine and their evaluation for pathogen detection. RSC Advances. 9 (24), 13533-13542 (2019).
- Cozar, O., et al. Raman and surface-enhanced Raman study of desferrioxamine B and its Fe(III) complex, ferrioxamine B. Journal of Molecular Structure. 788 (1-3), 1-6 (2006).
- Shebanova, O. N., Lazor, P. Characterisation of a-C:H and oxygen-containing Si:C:H films by Raman spectroscopy and XPS. Journal of Solid State Chemistry. 174 (4), 424-430 (2003).
- González, P., Serra, J., Liste, S., Chiussi, S., León, B., Pérez-Amor, M. Raman spectroscopic study of bioactive silica based glasses. Journal of Non-Crystalline Solids. 320 (12), 92-99 (2003).
- Veres, M., et al. Characterisation of a-C:H and oxygen-containing Si:C:H films by Raman spectroscopy and XPS. Diamond and Related Materials. 14 (3-7), 1051-1056 (2005).
- You, Y., et al. Visualization and investigation of Si-C covalent bonding of single carbon nanotube grown on silicon substrate. Applied Physics Letters. 93 (10), 103111-103113 (2008).
- Graf, N., et al. XPS and NEXAFS studies of aliphatic and aromatic amine species on functionalized surfaces. Surface Science. 603 (18), 2849-2860 (2009).
- Michaeli, W., Blomfield, C. J., Short, R. D., Jones, F. R., Alexander, M. R. A study of HMDSO/O2 plasma deposits using a high-sensitivity and -energy resolution XPS instrument: curve fitting of the Si 2p core level. Applied Surface Science. 137 (1-4), 179-183 (2002).
- Liana, A. E., Marquis, C. P., Gunawan, C., Gooding, J. J., Amal, R. T4 bacteriophage conjugated magnetic particles for E. coli capturing: Influence of bacteriophage loading, temperature and tryptone. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 151, 47-57 (2017).
- Fang, W., Han, C., Zhang, H., Wei, W., Liu, R., Shen, Y. Preparation of amino-functionalized magnetic nanoparticles for enhancement of bacterial capture efficiency. RSC Advances. 6, 67875-67882 (2016).
- Zhan, S., et al. Efficient removal of pathogenic bacteria and viruses by multifunctional amine-modified magnetic nanoparticles. Journal of Hazardous Materials. 274, 115-123 (2014).
