文摘

Cadmium-tolerant(6毫米)黑曲霉(002002年RCMB)生物量与水氯化镉的挑战(1毫米)紧随其后的是硫化钠(9毫米)37°C 96 h在震动条件下(200 rpm),导致形成的高度稳定的多分散的硫化镉纳米粒子(CdSNPs)。扫描电镜显示球形粒子的存在测量大约5海里。光散射检测器(LSD)显示,100%的CSNPs测量从2.7到7.5纳米。结构分析粉末x射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实的存在立方cd与真菌蛋白质纳米粒子(CdSNPs)封顶。这些CdSNPs表明发射光谱与荧光峰值在420 nm,紫外线吸收出现在430 nm,三个月的孵化后转移到445海里。CdSNPs显示抗菌活性大肠杆菌,假单胞菌寻常的,金黄色葡萄球菌,枯草芽孢杆菌,没有抗菌活性检测白色念珠菌。的biosynthesized CdSNPs有细胞毒性的活动,有50%抑制浓度(IC50) 190μ克毫升¹针对MCF7 246μ克毫升¹对生物和149μ克毫升¹对A549细胞株。

1。介绍

使用各种有毒物质和能源消费产生的各种化学和物理过程阻碍其广泛领域的应用。值得注意的是,微生物生物合成金属纳米颗粒成为纳米生物的一个重要分支,因为它是划算的,环保的,不像其他的物理和化学过程。这些纳米粒子也size-reproducible和更多的单分散和有更大的稳定性比综合生产(1]。

的好处使用微生物开发有效的方法合成量子点与其他生物相比,对象是他们的能力在一个环境压力条件下,特别是在高金属含量的存在以及突然的pH值的变化,温度和压力(2]。

的功能微生物生产绿色cd片纳米晶体是由其抵抗重金属的能力通过bioreduction和降水的可溶性金属离子,生成不溶性nanometric复合物(3]。在细菌细胞内的生物合成CdSNPs可以区分Thermoanaerobactersp。4),肺炎克雷伯菌(5到200海里)5),而大肠杆菌(2至5海里),(6)和细胞外的生物合成克雷伯氏菌aerogenes(20到200海里)7),Rhodopseudomonas palustris(8海里)(8),thermoaceticum梭状芽胞杆菌(9),Rhodobacter sphaeroides,沙雷氏菌属nematodiphila(10),Shewanella oneidensis(11),Gluconacetobacter xylinus(30 nm) (12),而乳酸菌sp。13),内部和extraspherical NPs测量40 ~ 50 nm脱磷孤菌属caledoiensis和肠球菌sp。(50到180海里)14]。

使用真核微生物可能是令人激动的,因为他们高水平的蛋白质和酶分泌,从而增加产量,他们是简单的管理在实验室和工业规模。因为他们的宽容和生物体内积累能力的金属,真菌是一个有吸引力的中心舞台在生物组代金属纳米颗粒。使用的一些优点fungal-mediated绿色纳米颗粒合成方法如下:经济能力和缓解在扩大和处理,从而使我们可以轻松地获得生物质进行处理,和大规模生产不同的胞外酶(15]。据报道,五种酵母菌株,即假丝酵母glabrata细胞和细胞合成的五个一16),假丝酵母glabrata为细胞合成的化合物(17),粟酒裂殖酵母(6- - - - - -8,17),毛孢子菌属卡式肺(18),而酿酒酵母(19),可以产生CdSNPs内培养时镉盐的存在。CdSQD纳米粒子也被送到biosynthesized镰刀菌素sp。ciceris(20.),坚持细胞壁(21)通过尖孢镰刀菌和尖孢镰刀菌f . sp。黄瓜4287年(22菌丝体垫。木霉属harzianum(23),平菇(24),而Phanerochaete chrysosporium(25)也可以biosynthesize CdSNPs,而白腐真菌革盖菌属多色的已经能够合成CdSQDs不使用外部源硫(26]。

小说的发展cadmium-based量子点显示巨大的潜力在癌症的治疗和识别和有针对性的药物输送由于他们更好的大小,高度光学荧光性质,容易使职能化组织(27]。

在目前的工作,CdSNPs的生物合成黑曲霉是首次报道,黑曲霉生物质是挑战与水氯化镉(1毫米)和硫化钠(9毫米)37°C 96 h在震动条件下(200 rpm),导致高稳定的CdS纳米粒子的形成。这些CdSNPs筛选对不同微生物和对不同癌细胞组织。

2。材料和方法

2.1。微生物

真菌黑曲霉(002002年RCMB)受到6毫米在PDA(土豆20%硝酸镉和维护 ,葡萄糖2% ,和琼脂2% )偏。的黑曲霉孢子出生仅四天的偏就注射的浓度 孢子L¹到250毫升玻璃瓶有100毫升的媒介MGYP由酵母提取物0.3% ,葡萄糖1.0% ,麦芽提取物0.3% ,和蛋白胨0.5% 。然后,烧瓶中孵化incubator-shaker 5天在30°C和150 rpm。所有实验都是在重复,重复两次,结果报告与它们相关的标准错误。

2.2。生物合成的纳米粒子

结束后五天的潜伏期,用滤纸过滤收集的真菌菌丝是一号和上采用水清洗三次。启动纳米生物合成,三克的菌丝是CdCl悬浮在75毫升₂(1毫米),动摇了20分钟。在30°C,然后,Na₂S(9毫米)添加了5天。生物过滤,再蒸馏的水清洗三次,然后悬浮在10毫升,用10分钟。然后用样本离心机 15分钟去除细胞碎片,上层的收集和过滤过滤膜进行进一步的表征实验。

2.3。表征纳米粒子

所有的样品的紫外可见光谱从200到600纳米岛津制作所测定的紫外- 1800(日本)分光光度计对细胞与蒸馏水作为参考。用荧光分光光度法测定发射光谱(Jobin-Yvon Horiba FluoroMax-4, Horiba,有限公司,日本)360海里。

CdS纳米颗粒的形成是由X射线衍射(XRD)技术使用X射线衍射仪(X 'Pert Pro, PANalytical、荷兰)Cu-K辐射( 布拉格)和广泛的角度(20°≤2θ≤60°)。此外,红外光谱(傅里叶变换红外光谱)是由力量决定的张量27(美国)。样品的元素组成特点是利用能量色散x射线(EDS)分析(没有AIS 2300、韩国)。此外,形态和纳米颗粒的平均尺寸是决定使用透射电子显微镜(TEM、飞利浦CM20)。Zetasizer版本。6.32 DLS(莫尔文仪器有限公司)是用来确定粒子的大小。

2.4。抗菌活性

抗菌药物敏感性试验是由标准以及扩散法(28对四种细菌(变形杆菌属寻常的写明ATCC 13315,大肠杆菌写明ATCC 25955,枯草芽孢杆菌NRRL b - 543,金黄色葡萄球菌RCMB010010)和一个酵母(白色念珠菌写明ATCC 10231)。细菌培养是生长在Luria-Bertani(磅)肉汤媒体,和酵母菌株生长在酵母麦芽汤24 h。100年之后,μL (10⁵CFU /毫升)的细菌和酵母的文化传播在磅和酵母麦芽汁琼脂板均匀,分别和富国(8毫米)使用无菌软木塞钻刺痛。然后,井满心固定体积CdSNPs和水的控制。盘子被放置在冰箱(5 - 10分钟)连续扩散,随后,在37°C菌株被孵化24 h,和真菌菌株培养48 h在30°C。孵化后,抑菌圈直径的测定和记录。实验进行了一式三份,因此,抑菌圈平均直径的确定标准偏差。

2.5。体外细胞毒性

的抗癌功效biosynthesized CdNPs被评估的在体外细胞毒性与乳腺癌MCF7,人类肺癌,非小细胞癌(A549)和前列腺小细胞癌(生物),估计一个亚甲蓝试验。细胞系的培养在杜尔贝科96孔板的调整鹰的介质(DMEM)(10000细胞/ / 100μheat-inactivated L)含10%胎牛血清,庆大霉素(50μg / mL), 1%的谷酰胺遵守细胞在合适的条件下(37°C, 5%有限公司₂为24小时)。一系列的双重的稀释的检查硫化镉纳米颗粒被添加到汇合的细胞层,和三个井被用于每个稀释,进一步培养24小时。没有纳米粒子的控制被孵化,有或没有二甲亚砜(DMSO)。孵化期后,媒体吸气和结晶紫溶液(1%)被添加到所有井30秒(29日]。盘子洗去除多余的染料,然后,冰醋酸(30%)然后添加和彻底混合。每个决心在490 nm的吸光度,和数据修正的吸光度井没有添加污渍。之间的关系细胞生存和硫化镉纳米颗粒的浓度绘制获得存活曲线和计算50%抑制浓度(IC50)。

3所示。结果与讨论

的生物合成纳米粒子被认为涉及自由氨基酸、可溶性蛋白质、酶、类黄酮、萜类、酚类化合物、丹宁酸、原花青素、碳水化合物、维生素(30.]。真菌在细胞外的纳米晶体的合成cd系统是有效的,因为它们含有硫酸盐还原酶酶,减少金属盐的硫酸盐团体直接进入培养基,导致细胞外CdS纳米粒子的形成。此外,这些真菌有高水平的酶合成和分泌也高蛋白质和碳水化合物化合物生产(31日]。

3.1。紫外光谱

CdSNP生物合成的黑曲霉表示了一个颜色的变化反应混合物,黄色,后添加硫化钠(图1(一))。硫化镉的生物合成是进一步证实了紫外可见吸收光谱(图1 (b))。CSNP样本显示广泛的吸收发生在430海里,这是归因于CdSNP-surface等离子体激发乐队(图1 (d))[32];这表现出一个蓝色的转变与512年相比,515海里的散装硫化镉(33)作为CdS纳米颗粒形成的直接证据与小粒径(34)内的覆盖剂,防止纳米粒子的聚合成一个散装材料(35]。同样,紫外吸光度biosynthesized的硫化镉纳米粒子大肠杆菌,地衣芽孢杆菌,铜绿假单胞菌,尖孢镰刀菌,曲霉属真菌terreus(36),沙雷氏菌属nematodiphila(10,淡水藻类衣藻reinhardtii(37),大肠杆菌PTCC 1533,肺炎克雷伯菌PTCC 105338]在465海里,459 nm、465 nm、468 nm, 428 nm、420 nm、430 nm,分别和400 - 450海里。的吸收峰发生在273 nm占芳香族氨基酸的存在包含蛋白质分子报道(39]。这一发现证实蛋白质和层的存在可能在纳米粒子的形成中的作用。

米氏理论后,纳米粒子与球体的形状会给一个SPR乐队,同时纳米粒子形状的不同,即。,棒、三角形和长方体,将导致两个或两个以上的SPR乐队(40]。因此,biosynthesized CdNPs在本研究只由一个球形纳米粒子的人口。

所需的主要特征之一,任何类型的纳米颗粒是好好利用其室温稳定。明确表示在图1 (c),有轻微变化的吸收峰刚做好CdSNPs从430纳米到445纳米样品保存三个月。轻微的聚合发生在CdSNPs存储在三个月内消失的峰值在273海里消失在存储样本,这可能是由于显示完整的蛋白质样品中溶解。

3.2。光致发光

荧光半导体纳米颗粒的排放通常由于激子复合的贡献,这通常发生在吸收边缘,由于释放排放被困缺陷(41]。图1 (d)阐述了光致发光(PL)光谱的硫化镉纳米粒子兴奋在360海里。纳米颗粒显示一个主峰420海里,相当于排放乐队的优势。发射峰的蓝移被激子的量子限制解释,因为粒径的减小。颗粒大小的轻微的异质性的原因相对宽阔的发射峰宽度。没有明显的长波长的排放(500 - 700海里)是归因于表面陷阱的缺席表示defect-related排放从光谱检测。这一发现可能归因于纳米颗粒的表面修饰引起的真菌生物分子光致发光强度,稳定和发展。

3.3。红外光谱

可以观察到的几个振动乐队CdSNPs biosynthesized从4000到500厘米⁻¹(图2)。更高的能源地区吸收峰位于约3435厘米⁻¹可以分配给h的伸展振动,这可能重叠地债券的羧基(42)由于酰胺联系蛋白质和氨基酸残基的多肽(8]。地债券羧基的峰值为2923.65厘米⁻¹。两个著名的山峰在1631厘米⁻¹和1562厘米⁻¹伸展振动相关的中小学酰胺蛋白质,分别为(25]。碳氮键的乐队观察1408·CdSNP厘米⁻¹和1087·厘米⁻¹对应的拉伸振动芳香族和脂肪族胺,分别。峰值位于624.37厘米¹分配给氮氢键的平面外摇。红外光谱结果显示可能的CdS纳米粒子与蛋白质的相互作用,这可能是负责稳定的纳米粒子42]。

3.4。XRD

的XRD模式biosynthesized CdS纳米粒子(图32)表现出衍射峰θ值为26.33,43.65和51.6对应(111),(220)和(311)飞机CdSNP立方阶段(粉末衍射标准联合委员会(JCPDS) 10 - 454)。这些广泛的峰值的出现表明,颗粒非常小尺寸的微晶或半晶质的性质。XRD衍射峰的宽度是指示性相对较小的粒度和异构的粒度分布(43]。

3.5。DLS

图4显示了典型的大小和分布biosynthesized CSNP大小由DLS进行测试。它可以观察到100%的CSNP大小分布在2.7 - -7.5 nm范围内,从而显示一个单峰大小分布。颗粒大小测试由DLS明显大于这些由TEM观察,DLS的技术给出了水力直径的意思是CSNP核心包围有机溶剂化层,这水动力直径是影响粘度和溶液的浓度44]。

3.6。TEM和EDX

图5表明生物稳定纳米粒子集群显然有一个聚合模式统一和细粒子,形成结晶聚合物。如之前所示,这些蛋白质分子的肽分子稳定生成的核cd和不允许他们的额外增长45]。根据这些图像,常规的单分散的纳米颗粒的大小在2 - 10 nm范围内了,和一些较大的粒子可能是由于聚合或更小粒子重叠。CSNPs的集群是由量子点个人通过薄分离,电子密度限制更少。

CdS nanocrystallite生物合成显示光学吸收带,达到3 - 4 keV(图5),这是典型的金属吸收cd nanocrystallites由于表面等离子体共振(10,46]。派生EDX谱也提出了一些山峰与镉和硫元素,组成元素的原子量分数达到近1:1 biosynthesized形式。这些结果与报道的el - baz et al。18]。

3.7。细胞毒性试验

由于其独特的性质,如小尺寸、高表面体积比,并缓慢释放的能力,纳米粒子被认为具有增强细胞毒性潜在(47]。研究biosynthesized NP细胞毒性,调查对不同肿瘤细胞系已执行。

数据6(一)- - - - - -6 (c)显示细胞毒性的影响对MCF7 CdSNPs,生物,和细胞系A549患病细胞的增长,所检查的MB测定不同浓度(3.9,7.8,15.6,31.25,62.50,125年,250年和500年μg / mL)。的抑制浓度(IC50) CdSNPs记录在190年μg·毫升⁻¹针对MCF7 246μg·毫升⁻¹对生物和149μg·毫升⁻¹对A549细胞。

同样,抑制浓度(IC50) phytomediated AgNPs记录60岁μg·毫升⁻¹对MCF7和50μg·毫升⁻¹对A549细胞(48),而Prasanna et al。49)报道,400毫克的IC50值对MCF7癌症细胞系AuNPs叶提取物的准备桂皮蓝花。

揭露人类前列腺癌细胞系methanolic叶中提取的生物科迪亚dichotoma(MECD)显著增加了细胞死亡( , μg / mL) (50]。这种细胞死亡可能发生由于内部(i)释放镉离子(Cd^{+ 2})从CSNPs细胞媒体,引起细胞死亡,和/或(ii)活性氧(ROS)生成(51]。从CSNPs镉离子的释放到细胞媒体导致的表面氧化CSNPs [52]。已经假定原子硫族化物(Se)位于q导可以由氧分子氧化表面形成氧化物(SeO₂,所以₄²-):

对于CSNPs,所以形成的₄²——从表面分子被释放,留下“悬空”降低Cd原子(53]。因此,长期CSNP暴露于氧化环境中可能导致CSNPs的分解,从而导致Cd离子的释放。

3.8。抗菌性

因为Klabunde和他的同事证明了活性金属氧化物纳米颗粒显示强大的抗菌活性(54),有极大的兴趣探索无机纳米颗粒作为抗菌材料的使用。的区分特征无机纳米材料有较高的表面体积比和纳米级程度,而提高结合生物病原体(55]。图7显示了CdNPs的抗菌活性枯草芽孢杆菌,金黄色葡萄球菌,大肠杆菌,变形杆菌属寻常的,白色念珠菌。它可以得出结论,CdNPs对革兰氏阳性细菌的影响超过了革兰氏阴性的,表示的抑制区(ZOI)值(表1),CdNPs呈现显著的抗菌效应对所有检查细菌病原体。值为16.0毫米(为最低枯草芽孢杆菌和p .寻常的),这是大于相应的值在许多其他研究[56,57]。

微生物的易感性的差异可能是由于细胞壁结构的性质,决定了微生物渗透。脂多糖是革兰氏阴性细菌的外膜上,他们阻碍大分子和其它亲水分子的入口。相比之下,脂多糖存在或没有在非常微量的革兰氏阳性细菌。此外,这些细菌拥有多个肽聚糖层和带负电荷的甘油链(磷壁酸)的细胞壁。镉可能破坏细胞壁在细胞壁的负电荷相互作用。穆巴拉克阿里等人报道,NPs也可能影响细菌生长信号通路,从而干扰细胞生存能力(58]。没有抗菌行动白色念珠菌被检测到。

4所示。结论

从这项研究中获得的结果确认cadmium-tolerant黑曲霉可以被认为是一个有效的、低成本生物源生物合成的硫化镉纳米粒子。这些纳米颗粒具有抗菌、抗癌功能,它可能是一个功能强大的工具为其他生物技术的应用,如荧光显微镜和信号转导。同时,100%的CSNPs测量从2.7到7.5 nm,展示典型的量子点的性质,比如与广泛的荧光发射光谱峰值在420 nm和紫外线吸收出现在430海里。和这些属性可以支持它的使用在半导体的制造与化学合成。

数据可用性

数据将在请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。