文摘
红藻的水提物用于仿生制造钴氧化物纳米颗粒(有限公司3O4NPs)和抗氧化剂,抗菌、溶血性效力和抗癌活性。典型的表征技术包括紫外- SEM、EDAX、透射电镜、红外光谱、XRD和TGA。使用x射线衍射分析,公司的大小3O4NPs水晶决心范围从23.2到11.8纳米。基于TEM和SEM照片,biosynthesized有限公司3O4NPs”有一个均匀的球形形貌28.8到7.6 nm平均直径。此外,公司3O4NPs生物学性质进行调查,包括确定抗菌效力使用抑制区(ZOI)方法和确定最低抑制浓度(MIC)。公司的抗菌活性3O4NPs高于环丙沙星标准。另外,清除DPPH自由基的调查进行了测试的抗氧化电容有限公司3O4NPs,露出明显的抗氧化能力。biosynthesized有限公司3O4NPs对红细胞生存能力的影响存在剂量依赖的相关性,表明这种技术是无害的。此外,bioinspired有限公司3O4NPs有效对HepG2癌细胞(IC50:201.3μg / ml)。有限公司3O4NPs将治疗援助由于其抗氧化,抗菌,抗癌特性。
1。介绍
可以使用不同的方法合成金属氧化物纳米颗粒(基于)。每个合成工艺都有优缺点。例如,化学和物理方法有几个优点,如生产所需的纳米粒子的大小和数量。不过,eco-toxic,消耗能量,是昂贵和耗时的1,2]。生物方法包括植物、藻类、微生物和其他自然物质,包括淀粉,鸡蛋清蛋白和明胶用于生产不同类型的基于生物方法。这种生物的方法被称为“绿色方法”(3- - - - - -6]。
绿色合成和基于被用来解决这些问题。green-mediated技术比标准更有利的方法(7- - - - - -13]。
生物物质如淀粉和牛白蛋白也被用于绿色的合成和基于[4,14,15]。
这些自然资源包括生物分子和代谢产物氧化/降低、稳定,并产生特定的基于用更少的污染,更安全,更便宜16]。
当前海洋生物纳米技术的进步使和驱动进步在范围广泛的行业,包括纳米、制药、环境问题,和农业。海洋生物可以生存在极端条件下植物、藻类、细菌、真菌、放线菌、酵母菌、无脊椎动物、哺乳动物。在植物化学物质/代谢物可以生成的多肽、多酚、蛋白质、碳水化合物的聚合物,多糖,硫酸多糖,及酶等polysaccharide-protein复合物,卡拉胶、羧甲基纤维素、聚麸胺酸,黑色素等等。这些物质具有不同的特征,区分它们是生态友好的先驱者Ag)等生产和基于非盟,俄文,钴氧化物,氧化锌在单相系统(17]。
海藻是海洋微生物,大量使用合成和基于。藻类bionanofactories因为他们产生稳定的纳米材料,不需要电池保养(18]。海藻含有一些生物活性物质,如蛋白质、多糖、植物化学物质和北半球2,-哦,羧基官能团用于MNP生产(19]。海藻被归类为微藻或macroalgae [20.]。绿色macroalgaeGrateloupia sparsa被其功能组织,作为降低和稳定剂生产和基于[21,22]。
是一个很好的过渡金属钴对健康(23]。它是维生素B12的一个组成部分,有助于缓解贫血通过促进血红细胞的发展(24]。钴的光学、磁性、催化和电特性使它理想的纳米传感器和纳电子学领域25- - - - - -27]。钴在许多领域是有价值的因为它的有限公司2 +、有限公司3 +、有限公司4 +氧化态(28]。
数十个研究方向是使用金属氧化物纳米颗粒在许多应用程序中(12,29日- - - - - -33]。最常用的金属氧化物NPs钴氧化物(有限公司3O4NPs)。这些纳米粒子最近流行比贵金属纳米颗粒由于其较低的成本。其巨大的表面积给了一个独特的电和磁性34]。有限公司3O4NPs在低剂量无毒,表现出较高的抗菌和抗真菌活性,有更少的副作用比抗生素(34- - - - - -36]。
抗生素耐药性正在一场严重的全球健康问题。抗生素剂,能杀死有害细菌对现有的抗生素是必需的(37]。因为基于规模较小,有更多比表面积较大的分子,他们表现出较强的抗菌作用。基于破坏细菌的细胞膜,阻碍蛋白质合成(38]。基于如钴氧化物、氧化铁和氧化铜所有证明抗菌活性(39- - - - - -41]。
的有限公司3O4NPs可能是抗菌;阀瓣扩散法被用来研究公司的抗菌活性3O4NPs合成的青箱整个植物提取物。这些NPs杀菌枯草芽孢杆菌和大肠杆菌(42]。的抗菌疗效green-mediated有限公司3O4研究了NPs使用扶桑花中提取;结果显示一个有前途的活动大肠杆菌和金黄色葡萄球菌(43]。提出了两个要点。有限公司2 +和有限公司3 +与负电荷的细菌,导致细胞死亡。第二,光照射的传导和价带激发电子表面的钴氧化物,和激发电子和氧气分子反应生成过氧化物自由基阴离子(44]。
人类脐静脉内皮细胞的细胞毒性(HUVECs)评估在体外使用green-synthesized有限公司3O4NPs在不同剂量。MTT测试是进行细胞治疗与不同数量的有限公司3O4NPs;它揭示了高生存能力高达1000毫克/毫升的有限公司3O4NPs (45]。同时,发现有限公司3O4NPs是海拉细胞毒性细胞癌(46]。此外,生物有限公司3O4NPs提高自由基清除和还原能力47]。根据最近的一项研究中,仿生的清除能力和抗氧化特性的生化有限公司3O4NPs是剂量依赖性42]。
溶血时发生破坏红细胞细胞膜,引起血红蛋白渗漏甚至黄疸和贫血。任何新合成的溶血性效力药理准备必须测试(48]。基于green-synthesized的溶血性活动有限公司3O4NPs, Shahzadi等人的结果表明仿生有限公司3O4NPs溶血性效力(2.95%)低于积极控制triton - x - 100(95.25%)和低毒性(1.02%)(42]。
在这项研究中,bioinspired有限公司3O4NPs合成进行了使用红藻提取物(Grateloupia sparsa)有限公司3O4NPs合成。这种金属氧化物NPs特征大致由紫外线,TEM, SEM, EDAX, x射线衍射,红外光谱,热重分析。此外,抗菌性能、抗癌效力和溶血性试验的有限公司3O4NPs研究了体外。
2。实验
2.1。化学物质
六水合硝酸钴(II)(公司(没有3)2.6H2O)进行分析(MTT, 98%, (DPPH)从Sigma-Aldrich购买(美国),99.9%甲醇和DMEM-F12(默克化工、德国)。否则,化合物列出分析品位和可以使用前未经纯化。
2.2。的红藻
深红色海藻收集在前往红海。运输实验室收集的藻类,它们被放置在一个塑料瓶子。因此,样品用自来水冲洗,清洗去除盐,毒素和附生植物。然后,晒干,磨成粉末在室温下使用电动搅拌器。
2.3。仿生合成有限公司3O4NPs
algae-dried粉是利用提取做准备。5通用这个粉悬浮在50毫升DD水和混合物加热到60 C 4 h。然后,提取是在室温下冷却(R.T),他们通过绘画纸滤纸过滤,保持在4摄氏度。之后,10毫升的海藻提取物注入一滴一滴地用50毫升硝酸钴的浓度为1毫克/毫升的钴,之后,在R。T,不断搅拌。在24小时内孵化,溶液的颜色变化从粉色到棕色,表明公司的创建3O4NPs。
2.4。有限公司3O4NPs特点
紫外可见分光光度法(双光束,日本岛津公司,1900年,日本)是用来确定生产有限公司3O4NPs在波长在300到600纳米之间。红外光谱- 6800光谱仪(JASCO, 500 - 4000厘米−1)是用来确定功能半个。所有样本进行X射线衍射(XRD、Pert飞利浦X衍射仪、荷兰)来验证公司的结晶度和大小3O4NPs。此外,粒子的形式和大小分布进行了扫描电子显微镜(SEM、范广达200 FEG,日本)。此外,元素成分通过EDAX研究被发现。进一步的形态图像有限公司3O4NPs检查使用120千伏透射电子显微镜(TEM、JEOL JEM 1400)。
2.5。生物学性质的公司3O4NPs
2.5.1。抗菌效力
对两个G-negative和两个G-positive细菌抗菌考试(大肠杆菌和铜绿假单胞菌)和(金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌),分别进行体外使用抑制区(ZOI)方法在培养皿中培养细菌营养琼脂。然后,6毫米滤光盘包含20μ克/毫升的有限公司3O4NPs在细菌条纹上,并与环丙沙星(30光盘μg / ml)经常被放置在相同的菜标准抗生素。最后,所有中盘子被孵化24小时37摄氏度来计算抑制区(8,49]。
2.5.2。测量的最小抑制浓度(MIC)
麦克风使用袍的肉汤琼脂稀释法测定值(50]。100毫升的有限公司3O4NPs(2毫克/毫升)被放置在盘子里最初的行,和50μl营养肉汤琼脂用于其他井。之后,进行了连续稀释使用消毒吸量管到1000年的3.90μg。刃天青的解决方案是由混合在50 260毫克μl无菌蒸馏水。所有井都接受刃天青解决方案(10μl)。同时,30μl营养肉汤是100年完成的总容量μl。最后,10μl文化悬浮液混合井的内容,然后,板孵化24 h在37 C,和颜色变化是光度计的确定。颜色变化从无色紫色紫色开始是一个理想的结果。MIC值最低的,解决方案就会变得无色(51]。
2.5.3。抗癌效力
我们评估的抗肿瘤活性bioinspired有限公司3O4NPs利用肝癌症细胞系(HepG2)使用MTT测试。链霉素和青霉素(1%)加入DMEM 37 C细胞发展有限公司5%2孵化器。此外,不同剂量的有限公司3O4NPs (50 - 500μg / ml)培养48 h在37 C 96孔板。然后,每个装有20μl MTT解决方案和孵化为3小时。最后,100年μl DMSO溶液的应用到文化和孵化了25分钟;甲瓒生产由活细胞决定使用Elisa读者设置为570 nm波长(52]。
2.5.4。溶血性活动
一个标准的方法被用来确定的溶血性房地产有限公司3O4NPs。3毫升的刚做好的K3edta人类血液被撤回,在1500转离心5分钟。后,血浆移除,和2毫升的磷酸盐无菌生理盐水(PBS)补充说,其次是5分钟在1500转离心去除剩余的PBS。第一个人血管充满了100年μl(有限公司3O4NPs在37 C和孵化为35分钟。管被放置在一个冷水澡5分钟前离心法在1500 rpm 5分钟。上层清液稀释(1:10)与冷却PBS (4 C) [43]。相同的过程中使用的管与PBS和0.1% Triton x - 100是一种消极和积极的控制,分别。最后,每个样品的光学密度(OD)测量使用k576海里。下面的方程被用来测量红细胞溶解在每个样本的比例:
2.5.5。抗氧化性质
光谱光度测量的技术被用来评估DPPH的受体的活动。储备溶液,25毫升的甲醇混合2.5毫克的DPPH自由基。单独而言,不同数量的有限公司3O4NPs(50 - 500不等μg / ml)被添加到一个微型板块。然后,100年μl工作的解决方案添加到微型板块,覆盖,在黑暗中孵化25分钟。的活动后评估通过测量OD游离基清除剂在517 nm分光光度计(53]。所有尺寸都是一式三份。
以下方程是用来测量抗氧化性能:
3所示。结果与讨论
3.1。有限公司3O4NPs特点
3.1.1。紫外可见
的一个主要结构金属氧化物纳米粒子的紫外可见光谱描述方法。图1描绘了良性的紫外可见光谱有限公司3O4NPs合成红藻的水提物。有限的表面等离子体共振3O4NPs接近510海里,轻轻将从广泛到长波长区域,确认有限公司3O4NPs形成。这个小的波长带是由于横向电振荡。当有限公司3O4NPs粒径增加,SPR的位置和形态同样转向长波长(54]。
3.1.2。红外光谱
使用傅里叶变换红外光谱学,功能的半个好有限公司3O4NPs在图2检查(红外光谱)。乐队在3500厘米−1代表了-哦,而乐队在1525厘米−1和1060厘米−1表明芳香环和C = O组,分别。
3.1.3。XRD
XRD值是描绘在图3。大的衍射强度记录2 h = 28.2°左右,35.1°,43.6°,53.4°,56.3°,63.2°,和74.2°,这对应于(220),(311),(422),(511),(442)和(440),(533)。这说明公司的形成3O4根据ICDD卡没有NPs结晶相。42 - 1467。微晶的尺寸大约是23.2到11.8 nm,根据谢乐公式。低结晶度与更大的敏感性有关晶格变形;这可能导致更大的亲和力与外部环境化学附着力。
3.1.4。扫描电镜
利用SEM扫描有限公司3O4NPs表面结构和规模,展示公司的平均均匀形成3O4NPs 28.2 nm直径。扫描电镜的图像有限公司3O4NPs在不同的放大图所示4(一)。解释说,纳米颗粒聚集,形成巨大的粒子。纳米颗粒的聚集被描述为的金属纳米颗粒生产工艺(55,56]。
(一)
(b)
(c)
3.1.5。TEM和EDAX
TEM的有限公司3O4NPs表面形态(图中显示4 (b))。TEM的粒度分布图形显示有限公司3O4NPs是28.8到7.6纳米大小。粒子似乎球形SEM和TEM研究纳米颗粒大小范围宽也有类似的发现。根据我们的发现,最近的研究表明,钴铁氧体纳米粒子制成的水提取芝麻大小范围从3.0到20.0 nm (57]。夹竹桃Indicum和Conocarpus直立人甲醇提取物也被用来biosynthesize有限公司3O4NPs从20到60纳米粒子大小(58]。此外,的大小辣木属鉴定extract-biosynthesized钴纳米颗粒范围从20到50 nm (59]。根据能量色散的分析,建立了材料的基本内容由高分辨率EDAX(图4 (c))。EDAX的有限公司3O4NPs在0到20 keV范围执行。它揭示了7 keV有限公司3O4NPs峰(42]。EDAX概要文件有很强的钴信号和几个短峰值(60]。
3.1.6。矫正性大动脉转位
的有限公司3O4NPs的热稳定性是至关重要的在评估他们的生存能力各种实用工具,如燃料电池和conductor-based应用程序。因此,热重分析800 C。原始成分指数下降,达到大约260 C失去原来的重量的6.3%左右,这可能是由于有机溶剂和水的释放,见图5。短暂高原区分减肥的第二阶段从260年到410年,C,其次是故障率高、损失,在这种情况下,∼17.6%。有限公司3O4NPs出现比前者更耐热有限公司3O4NPs /藻类,尤其是在第一阶段的热降解有机物种的分解比文献报道[43,61年]。值得注意的是,有限公司3O4NPs /海藻稍微稳定低于420 C。因此,藻类的存在提供了一个很好的热脚手架在温度低于420度保持稳定。
3.2。生物属性
3.2.1之上。抗菌效力
细菌感染是主要的严重问题在传染性疾病死亡和发病和治疗费用的(62年]。抗生素的使用也被相关的许多问题,包括细菌耐药性,等等。因此,研究人员努力发展新策略来降低传染病开始和传播的可能性32]。纳米技术的迅速发展将提供工具用于创建新物质与新颖的抗菌性能63年,64年]。一些抗菌效能调查生物金属纳米粒子已经出版,有前途的结果对各种细菌菌株(4,12]。剂(30μg / ml),仿生学研究有限公司3O4NPs测试对各种细菌物种。G-positive细菌(枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌),而G-negative细菌(铜绿假单胞菌和大肠杆菌)相比标准抗生素环丙沙星磁盘(30μg / ml)。我们发现有限公司3O4NPs在有效候选人细菌物种,但仍低于环丙沙星基于ZOI测量的影响。另一方面,铜绿假单胞菌较低的麦克风灵敏度23.0±5.3μ克/毫升,枯草芽孢杆菌高度敏感的仿生学研究有限公司吗3O4NPs, MIC值为18.6±3.8μ克/毫升。表1描述了抗菌MIC值和ZOI活动比较有效的环丙沙星。
G-positive细菌细胞壁由肽聚糖层(∼70 nm厚),它允许有限公司3O4NPs接口直接与细菌的外膜更容易比G-negative细菌,有一层脂多糖(1 - 2毫米厚)65年]。这类细菌细胞壁结构和厚度使得G-positive细菌的膜破裂速度更快,导致他们的死亡66年]。因此,公司的抗菌活性3O4NPs可以紧凑的大小,允许他们接口和高表面体积比与细菌细胞膜。图6描述如何环保有限公司3O4NPs工作对细菌粘附的细菌细胞壁和修改其渗透率(67年]。渗透的活性氧(ROS)细胞质受损核和质粒,导致细胞信号和转变,最终,死亡(68年]。
3.2.2。抗癌效力的公司3O4NPs
癌症死亡率的仍然是世界上最著名的原因。癌症病例的数量一直在稳步上升,而且预计到2030年将达到约2100万(69年,70年]。肝癌症死亡率的第二常见原因男性和第六届女性死亡的常见原因。过度饮酒在很长一段时间,以及丙肝病毒和乙肝病毒的感染,和其他毒素,增加风险(71年]。的抗癌效果使用HepG2细胞行有限公司3O4NPs也进行了研究。癌细胞是用于各种剂量的有限公司3O4NPs (50 - 500μg / ml)超过24小时。在这项研究中,有限公司3O4NPs被发现有明显的抗癌潜力,IC50值为201.3μ克/毫升。图7显示死亡率在500年估计有80%μ克/毫升。我们的研究结果表明,有限公司3O4NPs产生活性氧,与细胞相互作用,引起细胞氧化应激,导致DNA破坏和细胞死亡。这是由于微观纳米颗粒溶于酸性介质内部,pH值为4.5。的有限公司3O4NPs可以创建毛孔膜和细胞溶解,最终,细胞死亡(72年]。癌细胞也抑制了有限公司3O4NPs,暗示他们的抗癌潜力。我们的研究结果一致表明,金属纳米颗粒有显著的抗癌潜力(73年]。
3.2.3。溶血性效力
公司的溶血能力3O4NPs与triton - x - 100,代表消极的控制,有限公司3O4NPs从红藻中提取被大大减少有毒(5.3%)(图8(一个)),triton - x - 100有97.3%的毒性(图8 (b)毒性(图)和PBS拥有1.01%8 (c))。
(一)
(b)
(c)
3.2.4。抗氧化活性
DPPH-free自由基清除测试是用来评估green-produced的自由基清除能力有限公司3O4NPs。这些结果显示四个不同的公司3O4NP浓度;自由基清除能力提高为有限公司3O4NP浓度上升(图9)。DPPH自由基清除的顶峰(88.2%)是观察到500毫克/毫升。DPPH自由基清除最低的是观察到50.1毫克/毫升(35.0%),而获得了最高的DPPH自由基清除在500毫克/毫升(88.2%)。有限公司3O4NPs是虚拟经营作为电子给体,与自由基和交互转换成更为稳定的分子能够阻止自由基连锁反应(48]。
4所示。结论
红藻被用来创建环保钴氧化物纳米颗粒(有限公司3O4NPs)。的有限公司3O4NPs形成不均匀球体的直径从28.8到7.6纳米。公司的抗菌活性3O4NPs是检查,表明纳米粒子浓度的30μg / ml扩大了抑菌圈对候选物种从11.7到17.6毫米,仍低于标准抗生素的ZOI 18.1毫米的更高的功效。此外,最小抑制浓度(铜绿假单胞菌,大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,枯草芽孢杆菌)调整为23.0,21.1,20.6和18.6为每个细菌物种。此外,公司3O4研究了NPs对HepG2细胞体外抗癌活性。细胞死亡率为500μg / ml被报道超过80%后24小时的暴露。此外,抗氧化活性进行了研究,并观察到的最大DPPH自由基清除是达到500毫克/毫升的有限公司3O4NPs (88.2%)。
数据可用性
数据支持本研究的结果可按照客户要求定制相应的作者。
的利益冲突
作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。
确认
作者扩展他们的升值Deputyship的研究与创新,在沙特阿拉伯,教育部资助这个研究工作通过项目数量(0015 - 1442)。