文摘

目前的研究显示稳定的绿色合成银纳米粒子(AgNPs)。摘要研究的水溶液岩藻vesiculosus源(棕色海藻)作为减少和限制代理。紫外可见光谱、XRD、ir、SEM、EDX和TEM选定区电子衍射是用来描述合成银纳米粒子(AgNPs)。合成AgNPs展览在430纳米表面等离子体共振后24 h。表征结果表明,AgNPs水晶在性质和展览主要是球形形状4-45海里的平均直径。银纳米粒子显示有效对代表的细菌病原体的抗菌活性。商业活动与合成AgNPs抗生素被浸渍增强。它还显示了良好的抑菌和抗癌活性对肝脏和肺细胞系和显示显著的抗氧化功效在10 (84%)μg / ml AgNP对DPPH浓度。环境综合利用AgNPs ecofriendliness和兼容性为生物医学应用提供了很多好处。

1。介绍

贵金属纳米粒子的研究获得了极大的兴趣由于其潜在的应用在医学、光学、电子设备、水处理。最突出的挑战是如何控制他们的大小和形状。为此,报告已经出版的大量不同结构的金属纳米颗粒的合成(1]。银纳米粒子已成为一个全面的研究由于其广泛的应用程序作为消毒剂剂,催化剂,生物传感器,和水处理2]。不同的合成方法进行了AgNPs如化学还原、电化学技术,光化学还原,超声波,微波,radiation-assisted过程(3]。在这些方法中,化学还原法是最常用的,但仍是昂贵的,使用危险物质,如有机溶剂和减少有害药物,如硼氢化钠,联氨,N-dimethyl甲酰胺和N。此外,表面钝化和限制代理通常添加到反应系统,以避免聚合形成的纳米粒子3]。最先进的研究集中在绿色合成方法避免剧毒材料的利用率。这些方法强调利用环保、符合成本效益,以及生物相容性减少代理AgNPs的合成,使合成AgNPs足够强大的电解和pH值的稳定条件治疗应用程序(4]。各种生物组织已成为简单而可行的替代品来获取AgNPs如细菌、酵母、真菌、藻类和植物(4- - - - - -7]。从海洋藻类包括摘要研究获得的多糖、海藻酸ascophyllan,琼脂和卡拉胶phycocolloids已经使用了几十年在医学和制药(8- - - - - -15]。摘要研究(硫酸fucan)是一种nonstarch多糖溶于水。复杂的化学结构,发现棕色糖如半乳糖、木糖、甘露糖。摘要研究来源于海洋褐藻,包含大量L-fucose和硫酸包括岩藻vesiculosus(15- - - - - -20.]。由于在生物系统的广泛的活动包括抗肿瘤、免疫调节、抗菌、抗病毒、抗炎、抗凝、抗血栓形成的效果(20.- - - - - -25),本研究的目的是合成AgNPs使用商用的来源岩藻vesiculosus(Fv-fucoidan)减少和限制代理和探索潜在的抗菌,抗氧化,抗癌AgNPs合成的活动。

2。材料和方法

摘要研究从岩藻vesiculosus源(棕色海藻)和硝酸银购买从西格玛奥德里奇,印度,和标准的抗生素和媒体从HiMedia实验室购买,孟买,印度。本研究中使用的菌株从微观实验室获得,泰米尔纳德邦,印度(芽孢杆菌sp。沙雷氏菌属pnematodiphila,链球菌sp。肺炎克雷伯菌),微型实验室、昌迪加尔、印度(枯草芽孢杆菌和克雷伯氏菌planticola)。

2.1。AgNPs的合成和表征

胶体AgNPs合成的硝酸银在水溶液中通过减少,从岩藻vesiculosus源(棕色海藻)。简而言之,fucoidan-stabilized AgNPs被混合水溶液合成摘要研究(10毫升)和硝酸银(100毫升,1毫米)在室温下在一个锥形烧瓶。轨道瓶的瓶一直在300 rpm同质化20分钟的最终解决方案。减少Ag) + AgNPs是定期检查紫外可见光谱。分析了使用紫外可见分光光度计(珀金埃尔默)350 - 650 nm波长范围。

合成AgNPs纯化使用去离子水和连续离心,收集,在干热灭菌器和干2小时80°C。干AgNPs被各种技术的特点。水晶性质研究了x射线衍射(力量,卡尔斯鲁厄,德国)和功能组负责还原银离子和稳定形成AgNPs研究了傅里叶变换红外(ir)光谱(珀金埃尔默)。检查AgNPs的大小和形状,透射电子显微镜(TEM)(日立s - 4500)和扫描电子显微镜(SEM) (Philip模型200厘米)。元素分析是由能量色散x射线能谱(EDS)附着在扫描电镜(26- - - - - -28]。

2.2。抗菌评估

的抗菌活动fucoidan-stabilized AgNPs检查6个菌株(芽孢杆菌sp。沙雷氏菌属pnematodiphila,链球菌sp。肺炎克雷伯菌,枯草芽孢杆菌,克雷伯氏菌planticola)。标准的抗生素磁盘从HiMedia购买实验室(印度孟买)。两个不同的扩散方法应用(27- - - - - -30.评估抗菌活性。

2.3。琼脂扩散法

AgNPs合成的抗菌活性进行了探讨与革兰氏阴性(沙雷氏菌属pnematodiphila,克雷伯氏菌肺炎,克雷伯氏菌planticola)和革兰氏阳性(链球菌sp。枯草芽孢杆菌,芽孢杆菌sp。)细菌采用琼脂扩散法(10]。大约20毫升的灭菌和冷却Mueller-Hinton琼脂培养基充满了无菌培养皿和允许在室温下固化。隔夜增长测试生物分布在琼脂培养基的无菌棉拭子为每个测试,然后,进行了井使用无菌聚苯乙烯小费。不同浓度的AgNPs(25、50和75μl)被添加到井。AgNP-inoculated板块被孵化24小时在37°C。之后,周围的抑菌圈计算和记录。测试是在一式三份(31日- - - - - -34]。

2.4。磁盘扩散法

磁盘扩散法被用来评估不同抗生素的体外抗菌活性增强(氨苄青霉素、四环素、新生霉素、青霉素、卡那霉素、庆大霉素、氯霉素、链霉素、和环丙沙星)对临床分离的细菌(如枯草芽孢杆菌,芽孢杆菌sp。美国nematodiphila,k . planticola,k .肺炎,链球菌sp)。确定相互作用,每个标准抗生素磁盘进一步浸满25岁μ刚做好的AgNPs l。包含20毫升的培养皿Mueller-Hinton琼脂(尼古拉斯)擦洗和24小时菌株的文化。标准的无菌抗生素磁盘被称为积极的控制,和抗生素掺杂AgNPs被放置到尼古拉斯的磁盘介质接种致病性细菌隔离。在室温下接种板块被孵化24 h。孵化后,抑制测量区,进行了化验,一式三份。增强抑制带褶皱的区域被计算的平均面积评估抗生素所产生的抑菌圈( )用抗生素和AgNPs浸渍( )。成倍增加区域由以下方程计算。 在哪里 指的是抗生素,抑制区域 分别指的是AgNPs浸渍使用抗生素(11]。

2.5。抗真菌敏感性的扩散法

一些致病真菌的影响已经在植物和动物,以及人类。等机会性感染是由真菌引起的黑曲霉,来自烟曲霉属真菌,假丝酵母sp。黄曲霉。剂悬浮液被抓的表面准备通过消毒针殖民地,和真菌孢子与10毫升无菌蒸馏水混合。每个真菌悬挂擦洗一贯使用无菌棉签消毒马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)盘子。消毒聚苯乙烯的帮助提示,大约3井(5毫米直径)准备。不同浓度的AgNPs解决方案(50μl, 100μl, 150μl)被添加到每个盘子。然后,板块在37°C孵化48 - 78 h。一个清晰的发现井周围的抑菌圈。对于每个有机体,抑菌圈直径的测定(毫米)。

2.6。抗癌活动对HepG2 AgNPs和A549细胞株
2.6.1。细胞生存能力测试

体外细胞毒性效应的合成AgNPs HepG2 A549细胞株进行评估和MTT试验(11]。短暂,细胞系分别镀在96孔板( 细胞/)和孵化24 h公司37°C的5%2。与100年之后,这些细胞被洗了双重的μ的无血清培养基和渴望1 h l有限公司2孵化器。随后,细胞与不同浓度的AgNPs治疗的范围1 - 100μg / ml,温暖在37°C有限公司2孵化器。24小时孵化后,MTT(0.05毫克/毫升)添加在每个孵化4 h。MTT-containing介质与200年被扔掉,洗μl磷酸缓冲盐的解决方案。然后,晶体溶解增加100μl (DMSO和混合。紫蓝色的外观甲瓒染料作为微型板块读者(570海里)。的细胞毒性分析了AgNPs使用GraphPad棱镜5软件。

2.7。抗氧化活性的AgNPs (DPPH自由基清除活性)

形成的自由基或活性氧的清除不足可以开发氧化损伤生物分子。这些损伤导致众多疾病对人类,如肿瘤、动脉粥样硬化、糖尿病、成熟,和其他退行性疾病(12]。2-diphenyl-2-picrylhydrazyl DPPH(2)是一个稳定的自由基,它接受一个电子或氢自由基的抗氧化化合物,减少到一个稳定的抗磁性分子。减少DPPH与颜色变化从粉色到黄色。的清除DPPH自由基的能力摘要研究extract-mediated AgNPs和维生素C作为标准就像前面提到过的研究(13]。抑制的百分比计算利用以下方程:

3所示。结果与讨论

3.1。目视检查和AgNPs的紫外可见光谱

的形成AgNPs摘要研究在室温下的水溶液被视觉检查确认。出现,如图1,反应混合物的颜色变化从黄色到棕色,展示了一代的银纳米颗粒,由于银离子还原成AgNPs通过积极分子中提取。这个颜色是由于表面等离子体的激发光谱(SPR)。此外,AgNPs的形成之后,在不同的时间间隔测量紫外可见吸光度范围350 - 650 nm(图2)。


图1
摘要研究(f . vesiculosus)AgNPs介导的。(一)最初的反应和(b) 24 h后最终颜色变化的反应。

图2
紫外可见光谱fucoidan-stabilized AgNPs在不同的时间间隔。 - - - - - -轴表示波长纳米和 - - - - - -轴表示纳米颗粒的吸光度。
3.2。x射线衍射分析

水晶证实了AgNPs XRD(图的性质3)。衍射模式展示了四个不同的山峰 。这些山峰可以被索引(111)、(200)、(220)和(311)反射平面预测的结构面心立方(fcc) AgNPs同意先前的研究。


图3
XRD AgNPs合成的模式。 - - - - - -轴显示的是2 -θ,和 - - - - - -轴表示银纳米粒子的强度。
3.3。透射电子显微镜法

AgNPs TEM图像显示与球形单分散的纳米颗粒大小范围从4到45 nm(图4(一))。此外,水晶的性质证明了纳米粒子选定区电子衍射(SAED)与明亮的圆斑匹配模式(111)、(200)、(220)和(311)飞机。SAED模式在整合良好的协议与以前的研究结果(14]。

(一)
(一)
(b)
(b)
图4
(一)AgNPs TEM显微图和(b) SAED模式。
3.4。能量色散x射线(EDX)

合成的基本轮廓AgNPs(图5显示在3 keV更高比例的银。大多数情况下,金属银纳米颗粒显示独特的光学吸收峰几乎在3 keV由于其表面等离子体共振。


图5
EDX AgNPs合成的频谱。
3.5。傅里叶变换红外光谱学

摘要研究负责的无机生物分子的合成银纳米粒子用傅立叶变换红外光谱分析(图进行了分析6)。银nanoparticle-synthesized Fv-fucoidan吸收带的3068厘米1、显示芳烃碳氢键伸展运动组和低吸收带显示为2655和2325 cm1,表明存在地伸展羧基组。乐队在1560厘米1对应于酰胺- h弯集团的1363厘米1显示脂肪族硝基,994厘米1显示=碳氢键弯曲的烯烃组。小乐队在702和490厘米1表明卤代烃的存在。


图6
傅立叶变换红外光谱的使用Fv-fucoidan AgNPs合成, - - - - - -轴显示的是波数厘米1, - - - - - -轴表示银纳米粒子的透射率。
3.6。抗菌活性的Fucoidan-Mediated银纳米颗粒

结果表明,AgNPs显示伟大的杀菌作用对革兰氏阴性和革兰氏阳性微生物。革兰氏阴性细菌(k . planticola,k .肺炎,沙雷氏菌属nematodiphila比革兰氏阳性细菌()表示更大的抑制区枯草芽孢杆菌,芽孢杆菌sp。链球菌sp)(表1)。

表1
抗菌活性fucoidan-stabilized AgNPs。

这可能是由于不同在细胞壁的成分14,15]。杀菌作用增加通过增加AgNP浓度。有趣的是,AgNPs和不同抗生素的结合表现出协同作用的影响。是观察AgNPs浸满新生霉素和青霉素磁盘显示一个伟大的抑制区(表2和数字7和8新生霉素和青霉素antibiotic-treated相比)美国nematodiphila(6毫米),penicillin-treated枯草芽孢杆菌(5毫米),芽孢杆菌sp。(8毫米)链球菌sp。(8毫米),ampicillin-treated枯草芽孢杆菌(11毫米)链球菌sp(9毫米)。

表2
不同抗生素的抗菌活性和AgNPs浸渍不同抗生素(混合)。

图7
增加褶皱面积fucoidan-stabilized AgNPs增强抗菌活性。

图8
增强抗菌活性的合成AgNPs浸渍不同抗生素的 - - - - - -轴TE等抗生素(四环素),NV (novamycin),创(庆大霉素)、K(卡那霉素),S(链霉素)、P(青霉素),C(头孢氨苄),AMP(氨苄青霉素)、CIP(环丙沙星)对菌株 - - - - - -轴枯草芽孢杆菌,芽孢杆菌sp。k . planticola,k .肺炎,美国pnematodiphila,链球菌sp。
3.7。抗真菌活性Fucoidan-Mediated银纳米颗粒

合成AgNPs显示优秀的真菌的活动对所有选择临床分离株(数字9和10)。抑制区增加一个特定的顺序从镰刀菌素sp。 )>白念珠菌( )>答:尼日尔( )>答:来自烟( )>答:flavus( )。最小抑菌行动表示反对答:flavus。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
图9
抑菌活性的合成AgNPs对选中的真菌。(一)白念珠菌,(b)镰刀菌素sp (c)答:来自烟,(d)答:尼日尔,(e)答:flavus。

图10
AgNPs的真菌的活动对不同真菌病原体。 - - - - - -轴显示不同浓度的银纳米颗粒, - - - - - -轴表示的抑制区毫米
3.8。抗癌活性AgNPs对肝癌和肺癌细胞系

肝脏和肺癌是最常见的全球癌症导致大量的死亡。抗癌作用的结果意味着合成的高细胞毒性活性AgNPs对肿瘤细胞(HepG2和A549)与标准环磷酰胺相比。fucoidan-mediated银纳米颗粒的细胞毒性效应比HepG2 A549细胞株高。随着AgNPs的浓度增加,细胞毒性也会增加预测表3。

表3
抗癌活性AgNPs对肝脏(HepG2)和肺癌症细胞系(A549)。
3.9。DPPH自由基清除活性

DPPH自由基清除活性的(2,2-diphenyl-2-picrylhydrazyl)方法显示更高的活动在绿色合成AgNPs相比,和维生素C(标准)。AgNPs显示显著的抗氧化活性是剂量依赖性抑制(图11)。的最大抑制百分比AgNPs 10点μ克/毫升浓度对DPPH清除被记录为84%。


图11
摘要研究DPPH自由基清除活性,fucoidan-stabilized AgNPs,和维生素C作为标准 - - - - - -轴表示不同的银纳米颗粒和浓度 - - - - - -轴表示抑制的百分比。

4所示。讨论

贵金属,具有独特的光学性能,由于SPR的激发。独特的表面等离子体共振(SPR)乐队是24小时后观察到430海里AgNPs的特征。随着培养时间的增加,吸光度的SPR乐队也没有增加乐队的转变。这显然反映了AgNPs的发展。AgNPs形成的稳定性可以通过测量其紫外可见吸光度后两个月,没有改变吸光度或形状的乐队是公认的。XRD的结果,这些峰的强度(111)、(200)、(220)和(311)反映了AgNPs的结晶性质的高度(11]。

EDX频谱另外表明氧气的弱信号,氮,碳被观察到。这可能是由于Fv-fucoidan负责AgNP生化分子的合成和稳定14]。与先前的研究合作,AgNPs浸渍用抗生素显示细抗菌作用与AgNPs相比分别和抗生素(16,17]。这些结果提示失色不少至关重要的重要的药物治疗疾病,随后减少副作用和改进对耐药菌株的抗菌行动。

尽管事实上,它是更多的致病性,它还有更多值得注意的危害和产生真菌毒素。此外,AgNPs浓度的增加降低了抗真菌作用剂量依赖性的方式(35]。AgNPs的细胞毒性效应是由于物理化学相互作用的银原子的官能团胞内蛋白,以及DNA的磷酸基的氮基地(2]。批准的一些发现化疗药物引起的副作用。因此,有必要需要创建替代药物对这些致命疾病。因此,绿色合成AgNPs从摘要研究提取作为强大的自由基清除剂,从而建立他们的治疗的重要性11,35]。

5。结论

在当前的研究中,我们已经认识到一个环保、成本效益,灵巧的方法合成AgNPs使用提取物岩藻vesiculosus源(棕色海藻)在环境温度作为一个有效的绿色降低和稳定剂。光谱表征方法显示稳定的形成,水晶,球形AgNPs 45纳米的大小范围从4。合成AgNPs显示良好的抗菌活性与所选六病原微生物。他们也显示出协同效应标准抗生素的抗菌活性。此外,AgNPs抑制肝癌细胞的细胞生存能力行(HepG2)和肺癌细胞系(A549)。体外抗氧化试验表明AgNPs可能对DPPH清除活动。传统的化学方法合成纳米粒子是昂贵和费时,当处理环境构成巨大的威胁,和接触这些化学合成纳米粒子可能导致重大疾病如皮肤癌和肺癌。因此,这个绿色的合成方法似乎是一个环保的替代传统的化学方法,是一种有效的替代药物,可用于生物医学应用在未来。

数据可用性

作者确认数据支持本研究的发现可用的文章。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

这项工作是在所有合作作者。作者1设计执行的学习和研究。2作者写了初稿的手稿。作者3和4的统计分析管理研究中,分析和修订。作者5管理文献搜索和手稿修改。所有作者阅读和批准最终的手稿。

确认

这项工作是由研究人员支持项目(RSP-2021/165),沙特国王大学,利雅得,沙特阿拉伯。