文摘

牙科保健是一个重要的现象在人类健康。口腔病原体可引起严重的破坏可能显示严重问题的方法在人类疾病如血液循环和冠状动脉疾病。在最近的研究中,我们演示了硫化镉和锌的合成及抗菌活性硫化物纳米粒子对口腔病原体。硫化镉的合成的过程(CdS)和锌硫化物锌矿)纳米粒子是快速、新颖,环保。形成硫化镉(cd)和锌硫化物锌矿)证实了纳米粒子表面等离子体光谱使用紫外可见分光光度计。纳米颗粒的结晶相的形态是决定从透射电子显微镜(TEM)和x射线衍射(XRD)谱。的平均大小硫化镉(cd)和锌硫化物锌矿)纳米颗粒在10到25 nm和65海里,分别观察到的形态是球形。结果表明,蛋白质,含有胺组,起到了降低和控制责任期间的形成硫化镉(cd)和锌硫化物锌矿)纳米颗粒胶体溶液。抗菌活性的评估对口腔病原体等链球菌sp。葡萄球菌sp。乳酸菌sp。白色念珠菌这些结果证实了硫化物纳米粒子表现出良好的杀菌活性。

1。介绍

龋齿和牙周疾病,大多数广泛增加疾病影响人类,占领生物膜的微生物和扩张的热爱自然,恢复牙齿表面同样。在这个框架中,可以列为一个聚合的细菌生物膜,细胞彼此保持和外部(1]。纳米材料在技术上是一个重要的对象,具有光学和电学性能强烈地依赖于纳米粒子的大小和形状。这是由于监禁的狭窄空间电荷载体的纳米晶体(2,3]。半导体和其他纳米粒子结合目前正在由聚合物或表面涂上可能有一个潜在的抗菌药物应用的多重性口腔(4,5]。最近,族化合物半导体纳米粒子在巨大的领域的关注由于其优秀的和独特的光学和电学性质,目前的一个主要优势质量同行(6- - - - - -8]。聚合物也优秀的主持人材料覆盖剂和稳定剂,因为它们防止粒子的聚集和沉淀。硫化物半导体纳米材料处理很多有趣的物理性质和潜在的应用于介观电子(9可[10),光催化11]。金属作为杀菌药物已经使用了几个世纪;银、铜、金、钛、锌吸引了特别关注,各有不同的性质和光谱的活动(12]。

现在各种口腔的食物,包括牙膏、柠檬酸锌粉或醋酸集成控制牙菌斑的发展(13]。氧化钛粉也通常用作漂白剂牙膏(14]。抗菌、抗真菌、抗病毒的硫化物纳米粒子广泛调查与其他金属相比。银纳米粒子的使用被认为对于一系列的生物医学应用程序,包括在牙科领域内,牙科树脂复合材料的抗菌因素(15]。龋齿和牙周感染的预期通常是针对自动或非特异性菌斑生物膜的控制;生物膜是我们日常生活的一部分,例如,当刷牙(16]。杀菌药剂的使用代表了一个昂贵的平衡机械菌斑控制(17]。然而,真正的接触抗菌药物通过刷牙和口腔冲洗可以现在特别短,总计30秒(18]。

在这项工作中,我们报告细胞外合成硫化镉和锌硫化物纳米粒子的细菌,k .肺炎作为还原剂和找到有效的合成工艺因素。紫外可见分光光度计是用来描述硫化物纳米粒子合成。

2。材料和方法

2.1。分离和鉴定

硫还原菌被分离从盐田土壤收集杜蒂戈林。收集到的样本接种到一个特定的矿物中。孤立的有机体在硫减少维护媒介。特定矿物的生物被种植在1升中包含1.5克硫酸钠0.5克di-potassium磷酸氢盐,乳酸钠3.5克,1.0 g牛肉膏、蛋白胨的2.0克,0.1 g的氯化钙,0.392 g的硫酸亚铁铵,硫酸镁的2.0克,0.1 g的抗坏血酸钠。生物孵化在30°C到35°C。隔离是形态和微生物的特点克雷伯氏菌肺炎(应变MAA)。此外,肺炎克雷伯菌在营养琼脂板由接种生产硫化镉和锌硫化物纳米粒子。

2.2。细胞外的cd和硫化锌纳米粒子的合成

在本研究中,我们合成了含硫半导体纳米粒子,如cd和硫化锌。对于cd和硫化锌纳米粒子的合成,我们已经像硫酸镉(CdSO前体化合物₄)和硫酸锌(ZnSO₄)在250毫升的浓度为1毫米厄伦美厄烧瓶。浮在表面的细菌,肺炎克雷伯菌(MAA)获得无菌锥形瓶硫酸和硫酸镉和锌1毫米和溶液混合是孵化24小时35°C。上述混合物,孵化后纳米粒子合成的初步检测是由视觉观察颜色变化的生物量。上层清液和cd和硫化锌离子间的反应进行了24小时在明亮的条件。定期,cd和硫化锌的合成离子溶液中进行紫外分光光度计在不同的时间间隔。它可以提供更多的关于粒子的形状和结构的信息。

2.3。cd和硫化锌纳米粒子的表征

cd和硫化锌的合成离子水溶液被监控解决方案的紫外可见分光光度计使用PerkinElmer分光光度计300至600海里。纳米粒子在该地区被红外扫描~ 400 - 2500厘米⁻¹傅里叶变换红外光谱仪的那些时光模型(热Nicolet - 6700)。cd和硫化锌纳米粒子网格悬挂风干的标本,观察JEOL jem - 1010扫描电子显微镜。水晶阶段的产品是由x射线粉末衍射仪(塞弗特- 3000 p)。能量色散x射线分析,干cd和硫化锌纳米粒子被放在碳包覆铜网格和日立SU6600模型上执行。

2.4。抗菌活性硫化物纳米粒子

扩散法是用于研究的cd和硫化锌纳米粒子合成的抗菌活性。所有的玻璃器皿,媒体和试剂用于消毒的高压釜在121°C 20分钟。致病性细菌,链球菌sp。金黄色葡萄球菌,乳酸菌sp。白色念珠菌被用作模型试验菌株。纯细菌培养在营养肉汤培养基亚文化。每个应变擦洗统一到个人穆勒辛顿琼脂板用无菌棉签。6毫米的直径了穆勒辛顿板使用凝胶穿刺。使用微量吸液管,不同浓度100μL, 200μL, 300μL cd和硫化锌纳米粒子溶液倒在每个好所有的盘子和孵化24小时37°C。孵化后,不同程度的抑制区(ZOI)测定的细菌。

3所示。结果和讨论

3.1。分离和鉴定

该菌株用于cd和硫化锌纳米粒子的合成是孤立的从杜蒂戈林saltpan土壤。分离株MAA形态学和生化鉴定k .肺炎。k .肺炎MAA革兰氏阴性,杆状的,不动的细菌,并保持在微生物类型文化收集和基因库(MTCC),昌迪加尔。

3.2。硫化物纳米粒子的合成

3.2.1之上。光学观测

目前的研究显示cd和硫化锌纳米粒子的合成利用细菌,k .肺炎。在此,硫酸盐减少硫化物纳米粒子。24小时后CdSO孵化₄与k .肺炎生物量、白色的形成显示CdS纳米颗粒的合成;24小时后,降水的cd NPs吸光度的锥形瓶表明CdS NPs合成过程(数据完成1(一)和1 (b))。CdS纳米颗粒的吸光度降低紫外可见分光光度计在48小时也表明,CdS纳米粒子合成过程是在24小时完成。CdS纳米粒子在这个阶段大力合成。类似的观察报告中还指出Kalishwaralal et al。19]。CdS纳米颗粒解决方案的长期稳定是由于存在的蛋白质纳米粒子的解决方案,结合纳米颗粒的表面,防止聚合(20.]。在k .肺炎,减少ZnSO₄金属离子的硫化锌纳米粒子在6小时开始,由颜色改变光线从黄色到白色确认颜色和白颜色的强度逐渐增加,生物分子减少了ZnSO₄成的硫化锌纳米粒子如图1 (c)和1 (d)。颜色变化取决于孵化时间(6日到24日小时)和纳米粒子的大小和形状。硫化锌纳米粒子形成的反应混合物由于微生物的活性生物分子的影响和目前的报告是相关的报告r . sphaeroides(21和噬菌体22合成硫化锌纳米粒子。在k .肺炎文化,cd和积极合成硫化锌纳米粒子在24小时。24小时后,观察颜色变化。只有降水观测底部的锥形瓶这表明硫化物纳米粒子合成过程完成。24小时文化被认为是固定相的生物量、活跃的细胞生物量的固定相。

3.2.2。紫外可见分光光度计

数据2(一个)和2 (b)展览合成cd和硫化锌纳米粒子的紫外可见分光光度计使用k .肺炎(MAA)。硫酸镉和硫酸锌溶液处理生物质k .肺炎在不同的时间间隔(6、12、24和48 h)假设不同生长阶段纳米粒子合成过程中起着重要的作用。宽峰位于380至420海里的cd和硫化锌的解决方案。CdS NPs的吸光度逐渐从6到24小时显示增加逐渐增加纳米粒子的合成。在24小时,观察表面等离子体共振乐队在420海里。48小时孵化的吸光度下降表明,反应完成后24小时。类似的峰被使用观察纳米粒子合成k .肺炎(23),美国nematodiphila(24,25),而r . paultris(21]。此外,等离子体乐队正在扩大在长波长吸收结束,这可能是由于粒子的大小分布26]。同样,硫化锌纳米粒子合成细胞外使用k .肺炎400 nm的吸收峰,峰的强度被发现增加的进步发展反应继续解释粒子数的增加。一般在生物质,ZnSO₄减少的硫化锌纳米粒子和安定下来底部的锥形烧瓶。随着硫化锌纳米粒子的大小增加,溶液的颜色从黄色到白色沉淀。孵化后的48小时后,纳米粒子的生成速率降低。24小时后,吸光度逐渐降低,表明硫化锌纳米粒子合成过程完成。外观的吸收的肩膀一起在400 nm凸起表示nanocrystallites不同大小的存在。这个观察是由TEM分析显示不同类型的粒子的存在,分别。同样,我们的结果与合成硫化锌纳米粒子使用r . sphaeroides(27]。

3.2.3。XRD

x射线衍射的合成硫化镉和锌硫化物纳米粒子通过使用k .肺炎是如图3(一个)和3 (b),分别。CdS合成的衍射峰k .肺炎观察到2θ值为26.5°,44.6°,52.8°这可以被索引,,飞机的立方晶体cd [21]。同样,k .肺炎派生的硫化锌NPs展览衍射峰在29.23°,46.05°,57.86°对应,,设置飞机这表明硫化锌晶体在自然。这些山峰与纯粹的cd和硫化锌粉末衍射标准联合委员会(发表的JCPDS文件没有。454 566 cd和硫化锌)。布拉格尖锐的峰值力导致了由于覆盖剂和稳定纳米颗粒。的平均大小是6.77 nm cd和18纳米硫化锌,分别由使用宽屏一半计算最大最强的峰(应用)飞机。类似的结果是得到的硫化锌纳米粒子的化学合成,报道了倪et al。28]。邻居的聚集生长微晶有助于限制粒径在纳米范围内。通过控制沉积时间,颗粒大小可以不同。这是由于这样的事实,沉积时间的增加,到达衬底表面原子数(原子)也会增加,这些原子表面迁移和一些活化能(29日]。报告的结果是与白等。21)和许思义et al。30.]。

3.2.4。TEM

的TEM图像k .肺炎派生的cd NPs和硫化锌NPs数据所示4(一)和4 (c),分别。TEM技术用于可视化硫化物纳米颗粒的形状和大小显示ploydispersed小球形大球形。硫化物纳米微粒是多分散的,主要是球形骨料的形状用几个数字。粒子嵌入矩阵表明大量的样本是由分散的纳米粒子与不规则的大小和形状,分组形成集群。此前,Sanghi和胆量25]报道CdS纳米颗粒的合成在集群形成包围是一个细外不致密层,可能是蛋白质。的平均大小k .肺炎派生的CdS纳米粒子是10到25 nm(图4(一))和65纳米硫化锌(图4 (c))。目前的报告与报告相关的Ahmad et al。31日],他们利用真菌合成球形形状的CdS纳米颗粒尖孢镰刀菌。的原因增加的粒度与细菌生长对数期的固定相可能是由于“成核效应”,小颗粒结块形成较大的粒子(32]。根据白等。27]有形成的球形粒子的聚合以及结算瓶的底部。这幅图像匹配的硫化锌合成用的报告r . sphaeroides(21]。

3.2.5。SAED模式

SAED模式的单粒子显示了尖锐的衍射斑点清晰地表明,单晶质量的粒子,飞机可以索引fcc的cd和硫化锌如图4 (b)和4 (d)。它包括三个锋利与独特的景点同心圆环。锋利的戒指揭示了多晶纳米粒子的性质。这些模式从晶格的反映,,同样来自XRD interplanner间距。相关的三个同心圆中观察到的硫化锌纳米粒子这表明晶体粒子的性质(28]。

3.2.6。红外光谱

红外光谱测量进行了识别可能的生物分子负责减少硫酸盐(镉和锌)和限制bioreduced硫化物纳米粒子合成的k .肺炎。可以看到许多振动乐队在该地区4000 - 400厘米⁻¹。吸收光谱中观察到的2000 - 400厘米⁻¹是1641厘米⁻¹,1536厘米⁻¹,1382厘米⁻¹,1040厘米⁻¹,785厘米⁻¹,640厘米⁻¹cd如图5(一个)和560厘米⁻¹,780厘米⁻¹,1060厘米⁻¹,1236厘米⁻¹,1657厘米⁻¹,1870厘米⁻¹硫化锌如图5 (b)。吸收峰位于1641厘米左右⁻¹可以分配给h伸展振动由于主胺和仲胺联系蛋白质和氨基酸残基的多肽,分别。Sanghi和胆量25)报道,蛋白质可以绑定到CdS纳米粒子通过自由胺在蛋白质组或半胱氨酸残基至关重要的作用。当前报告还解释说,半胱氨酸残基可能发挥了重要作用在CdS纳米颗粒的形成。强峰观察到1657厘米⁻¹与我联系的蛋白质的氨基羰基伸缩振动的硫化锌纳米粒子(33]。蛋白质可以绑定纳米颗粒通过自由胺组和半胱氨酸残基的蛋白质(34- - - - - -36]。乐队在1536厘米⁻¹被分配到C = C弯曲振动由于芳烃(移除,职责)。乐队可以存在于1040厘米⁻¹,1060厘米⁻¹,1382厘米⁻¹,1236厘米⁻¹表明碳氮伸展振动由于脂肪族和芳香族组,分别。此前,白等。21)报道,脂肪族和芳香族团体参与的合成CdS纳米粒子通过使用r . palustris。小峰在785厘米⁻¹和780厘米⁻¹由于h伸展振动表明初级和二级胺的存在的蛋白质。乐队在640厘米⁻¹和560厘米⁻¹被确定为卤代烃和出现由于C-Cl伸展。红外研究证实存在酰胺组织和脂肪族残留的蛋白质与金属结合的能力越强,因此,蛋白质是最可能是由金属纳米颗粒37]。据菲利普(38),羧基的存在由于C = O伸展振动的蛋白质表面的纳米颗粒。这些蛋白质分子进行表面涂层分子保持粒子远离内部集聚。

3.2.7。在cd和硫化锌纳米粒子的生物合成机制

本研究报告等硫化物纳米颗粒的生物合成cd和硫化锌使用细菌k .肺炎。艾克et al。(1982)报道了克雷伯氏菌aerogens经历了两个不同的解毒过程对硫酸和磷酸等金属硫化物和金属磷酸盐形成。此外,他们建议镉离子能解毒细胞外(硫化镉粒子的形成38- - - - - -40]。同样的,在此,k .肺炎解毒作用的硫酸镉和锌硫酸盐和综合的cd和硫化锌纳米粒子,分别。在合成过程中(图6),首先,硫酸根离子()从细胞外环境(营养肉汤培养基),减少与支持酶腺苷phosphosulphate ATP硫酸化酶(40]。腺苷phosphosulphate进一步磷酸化形成3′phosphoadenosine phosphosulphate。3′phosphoadenosine phosphosulphate减少形成亚硫酸盐离子()的协助下phosphoadenosine phosphosulphate还原酶(39]。然后,亚硫酸盐离子减少硫化物离子(在亚硫酸盐还原酶的帮助。减少硫化物离子加上无机金属离子镉和锌在细胞外环境,导致硫化镉和锌硫化物纳米粒子的形成(40,41]。同样的硫酸根离子,硒离子也减少了硒化离子通过酶反应。以前,李et al。(2007)展示了硒离子的减少30 kDa的协助下蛋白质分子中提取的甜椒(42]。植物化学物质和次生代谢产物在植物提取物也有能力合成无机纳米粒子(43]。

3.2.8。cd和硫化锌纳米粒子的荧光发射

cd和硫化锌也称为胶体半导体纳米晶体是小说无机荧光标记代理(44,45]。获得的结果显然表现出cd和硫化锌纳米粒子的荧光强度。数据7(一)和7 (b)显示特征的“绿色”和“红色”CdS纳米颗粒的荧光图像由激光源水胶体溶液兴奋在442海里。数据7 (c)和7 (d)代表的形象合成硫化锌纳米粒子与一个明亮的绿色荧光,当暴露在紫外线辐射下。结果给了支持基于CdS考虑这部小说系统潜在的优越性应用程序中使用。曼苏尔et al。46]表明,cd和硫化锌纳米晶体的合成代表混合无机材料,可以携带生物分子的组装和相对温和的合成路线。在目前的研究中,半导体纳米粒子的合成打开一个大窗口的可能性在生物医学研究和应用生产水溶性无机基于量子点的荧光团。

3.2.9。抗菌活性硫化物纳米粒子

的抗菌活性k .肺炎纳米颗粒研究对致病菌,如金黄色葡萄球菌,乳酸菌sp。链球菌sp。白色念珠菌。直径的抑制区(ZOI)测量与纳米颗粒对试验菌株。ZOI表示在毫米(mm)口腔致病菌。不同浓度的硫化物纳米颗粒共100名μL, 200μL, 300μl .表1显示了使用CdS纳米颗粒的合成肺炎。最高的抗菌活性实验对细菌金黄色葡萄球菌(),乳酸菌sp。)。这清楚地表明,抗菌活性是由于CdS纳米浸渍和细菌细胞包围。抗菌活动被发现很给力,不错。表2显示了使用的硫化锌纳米粒子的合成k .肺炎。细菌生长的乳酸菌sp。,金黄色葡萄球菌(),白色念珠菌(),链球菌sp。)降低,同时增加硫化锌纳米粒子的浓度。区周围的硫化锌纳米粒子的形成集成明显动机的硫化锌纳米粒子的抗菌特性。

关于抗菌活性的纳米粒子的机理,革兰氏阴性细菌显示比革兰氏阳性细菌抑菌圈由于细菌细胞壁的性质。革兰氏阳性细菌细胞壁的形成是收集膜深层,组成的线性多糖链,和革兰氏阴性细菌拥有苗条的膜层。舒克拉et al。47)报道,纳米粒子放电离子与蛋白质中的巯基共同反应出现在细菌细胞膜。这种蛋白在细菌细胞表面露头允许携带营养物质通过细胞膜。Vanaja et al。48)报道,厚革兰氏阳性细菌和化学复杂细胞壁肽聚糖,所以纳米颗粒不容易进入细胞。但是革兰氏阴性细菌细胞壁薄简单多层脂质材料,因此纳米粒子并容易进入细菌细胞,然后显示一个抑制带高于革兰氏阳性细菌。抗菌效果和稳定氧化镉纳米粒子可以有助于传染病治疗所致大肠杆菌(49]。Rajeshkumar et al。50)报道,微生物传播一个正电荷。这创造了一个“磁铁”微生物之间的吸引力,对细胞外膜。目前的研究表明cd和硫化锌纳米粒子具有杀菌活性对整个测试有机体。因为这是容易获得的国家也在医院用于生物医药代理,精力充沛nanocompound从这可以准备和有效地用于防止口腔致病菌的生长。

3.2.10。半导体纳米晶体控制口腔病原体

抗菌,抗真菌和抗病毒的cd和硫化锌化合物已经被其他金属的辽阔地调查与评估。半导体纳米粒子的使用已经被认为对于一系列的生物医学应用程序,包括在牙科领域内,牙科树脂复合材料的抗菌根。Cd和硫化锌纳米粒子的使用,取代Cd元素,锌、和S或复杂的Cd和硫化锌纳米颗粒特征,研究对其可能的抗菌素的应用程序(51]。生物合成的纳米粒子正在调查各种潜在的应用程序,例如,同化义齿材料(52和矫正粘合剂53]。目前的工作是大大下使用在体外条件,因为纳米粒子的生物相容性是迄今为止没有完全解决。生物膜扩张是众所周知的为小龋齿和树脂的分解牙科复合材料(54]。锌纳米颗粒发生了在体外生物膜培养实验测试系统。锌纳米颗粒混合复合材料的多样性显著抑制葡萄球菌sobrinus生物膜在浓度增加(55]。羟磷灰石材料在纳米和纳米晶体可以作为抗菌涂层剂,以减少细菌迁移的可能性(56]。

4所示。结论

在这个调查,我们新报道的生产利用的生物质硫化物纳米粒子k .肺炎。SPR乐队的形成在420 nm和400 nm表明cd和硫化锌纳米粒子的存在,分别由文化上层清液的合成k .肺炎。形态(TEM和SAED)和结构(XRD)分析包括光谱技术(紫外可见分光光度计和红外光谱)证实,细菌可能发挥重要作用在cd和硫化锌纳米粒子的稳定。绿色合成硫化物纳米粒子的杀菌和抑菌活性链球菌sp。金黄色葡萄球菌,乳酸菌sp。白色念珠菌分别与ZOI盘扩散法成功地证明了在琼脂板上。硫化物半导体纳米颗粒的应用组织生物膜发展的口腔包围,作为他们的杀菌活动和交付的函数功能,是有价值的和认真的考虑。这个绿色化学方法用于改变纳米粒子的生物相容性,更有利于新兴技术研究员制造纳米粒子使用表面涂料和牙科设备。此外,这个过程是环保无毒,操作口腔病原体也不会引起排斥的。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者欣然承认,科钦提供SEM和EDX,维特Vellore XRD, TEM设施IIT孟买,DST的拳头格兰特(引用。浮置板轨道/ S / ESI-101/2010)。