Evaluación nanotoxicológica de nanomateriales bioinspirados

Evaluación nanotoxicológica de nanomateriales bioinspirados


Los nanomateriales se utilizan ampliamente en biosensores para aumentar su sensibilidad a la hora de detectar trazas de impurezas. En un artículo reciente publicado en la revista Chemospherelos autores sintetizaron nanomateriales bioinspirados usando extracto de hojas de Cucurbita Pepo Lin.

Evaluación nanotoxicológica de nanomateriales bioinspirados​​​​​​

​​​​​​Estudio: Evaluación toxicológica in vitro y potencial biosensor de nanopartículas de quitosano bioinspiradas, nanopartículas de selenio, nanocompuestos de quitosano/selenio, nanopartículas de plata y nanocompuestos de quitosano/plata. Crédito: Motortion Films/Shutterstock.com

El equipo obtuvo imágenes de las propiedades fisicoquímicas de los nanomateriales sintetizados utilizando técnicas microscópicas y espectroscópicas. También analizó los nanomateriales sintetizados para detectar peróxido de hidrógeno (H2O2) cognición, interacciones antibacterianas y embriotoxicidad.

Síntesis de nanomateriales y su aplicación.

Las nanopartículas de quitosano (Cs-NP), las nanopartículas de selenio (Se-NP), los nanocompuestos de quitosano/selenio (Cs/Se-NC), las nanopartículas de plata (Ag-NP) y los nanocompuestos de quitosano/plata (Cs/Ag-NC) tienen una amplia difusión. aplicaciones en investigación biomédica y ambiental. Por lo tanto, la síntesis económica, simple y rápida de estos nanomateriales con buena estabilidad es crucial.

Aunque los informes anteriores precedieron a los procesos de fabricación de estos nanomateriales, el uso de productos químicos tóxicos en su proceso de reducción y estabilización limita su reproducibilidad. Existe la necesidad de un enfoque respetuoso con el medio ambiente para la síntesis de nanomateriales.

H2O2 surge como subproducto de procesos biológicos y se utiliza en las industrias papelera, alimentaria y farmacéutica. Sin embargo, su presencia en el medio ambiente contamina los recursos hídricos y amenaza la vida acuática. De ahí la evidencia de H2O2 en los recursos hídricos es fundamental.

Anteriormente se han utilizado métodos electroquímicos enzimáticos, no enzimáticos o basados ​​en nanomateriales para analizar H2O2. Sin embargo, hasta el momento no existen informes sobre métodos electroquímicos bioinspirados basados ​​en nanomateriales.

Nanomateriales bioinspirados

En el presente estudio, los autores sintetizaron Cs NP, Se NP, Ag NP, Cs/Se NC y Cs/Ag NC bioinspiradas utilizando la solución acuosa. Cucurbita Pepo Lin. extracto de hojas También discutieron la actividad de biodetección, las propiedades antimicrobianas y la embriotoxicidad de los nanomateriales sintetizados.

Las propiedades fisicoquímicas de los nanomateriales fabricados se confirmaron mediante técnicas microscópicas y espectroscópicas. Los autores utilizaron métodos de voltametría cíclica (CV), cronoamperometría (CA) y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) para analizar su H2O2 propiedades perceptivas. La actividad inhibitoria de los nanomateriales confirmó su propiedad antibacteriana. Los autores probaron la biocompatibilidad de los nanomateriales sintetizados mediante una prueba de embriotoxicidad.

Caracterización y evaluación biológica de nanomateriales bioinspirados

Las estructuras cristalinas de los nanomateriales sintetizados se determinaron mediante difracción de rayos X de alta resolución (HR-XRD). Los Cs NP mostraron picos en el valor 2θ de 11,7 y 20,2 grados. El ángulo de 2θ para las NP de Se osciló entre 20 y 30 grados. Los patrones combinados de Cs NP y Se NP se mostraron en Cs / Se NC con picos de Cs NP en aproximadamente 11,7 y 19,8 grados, y para Se NP se observaron los ángulos 2θ en 23,5, 29,9, 41,3, 44,4 y 46,9 grados. Para Ag NPs, estos picos estaban en alrededor de 27,4, 32,3, 35,7 y 53,1 grados. Además, las NC de Cs/Ag mostraron picos a 11,7 y 19,8 grados, correspondientes a las NP de Cs, y alrededor de 38,1, 44,2, 64,1 y 77,2 grados para las NP de Ag.

La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) de los nanomateriales sintetizados mostró bandas anchas de 3200 a 3400 cm inversas correspondientes al estiramiento OH. Además, todos los nanomateriales sintetizados mostraron el mismo pico para el estiramiento de una molécula de agua a una frecuencia entre 1570 y 1600 centímetros inversa.

Los picos entre 1350 y 1410 centímetros corresponden inversamente al modo de flexión CH. Además, los picos entre 420 y 460 centímetros observados para todas las nanopartículas sintetizadas muestran inversamente el estiramiento metal-metal en todos los nanomateriales.

Los resultados de la microscopía electrónica de transmisión (TEM) y la microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FE-SEM) revelaron que las nanopartículas tenían un tamaño de entre 100 y 200 nanómetros. La presencia de metabolitos secundarios en el exterior de las NP resultó en un aumento general del tamaño. Las imágenes TEM y FE-SEM de Se NP revelan su estructura polidispersa esférica de aproximadamente 100 nanómetros de tamaño. Las imágenes TEM y FE-SEM de Cs/Se NC muestran una distribución uniforme de Se NP con una capa de Cs alrededor de las NP. Se observó una tendencia similar para los NC de Cs/Ag, mientras que los NP de Ag aparecieron como agregados rodeados de Cs.

Entre todos los nanomateriales sintetizados, H basado en Cs/Ag NCs2O2 El sensor mostró un buen rendimiento analítico debido a las propiedades catalíticas y la excelente conductividad de las NP de Ag incrustadas en la matriz de Cs.

La actividad antibacteriana de los nanomateriales sintetizados se probó contra Gram-positivos (estafilococo aureus y Bacillus cereus) y Gram-negativas (Salmonella typhimurium y Escherichia coli) las bacterias mostraron una mejor inhibición contra las bacterias gramnegativas. Este comportamiento selectivo de los nanomateriales se atribuyó a su afinidad por la capa de peptidoglicano de las bacterias gramnegativas, seguida de la fácil penetración y actividad de los nanomateriales.

Sin embargo, la complejidad de las paredes celulares de las bacterias Gram-positivas no facilitó ni la interacción superficial ni la penetración de los nanomateriales. Entre todos los nanomateriales, Ag NP y Cs/Ag NC mostraron una buena actividad contra bacterias gramnegativas.

La embriotoxicidad de los nanomateriales sintetizados en el pez cebra embrionario mostró una menor toxicidad de las NP Cs, las NC Cs/Se y las NC Cs/Ag que las NP Se y las NP Ag. La toxicidad reducida se debió a la preservación prístina de los nanomateriales en la matriz de Cs.

Conclusión

En resumen, los nanomateriales bioinspirados sintetizados basados ​​en su H2O2 La biodetección, la actividad antibacteriana y la embriotoxicidad revelaron una excelente H2O2 propiedades sensoriales y actividad antibacteriana contra Gram-negativos para Cs/Ag NCs. Además, la embriotoxicidad reducida observada para Cs/Ag NC implica su biocompatibilidad. Los resultados obtenidos demuestran las aplicaciones del quitosano y los nanocompuestos híbridos de plata en la investigación biomédica y medioambiental.

referencia

Krishnaraj, C., Radhakrishnan, S., Ramachandran, R., Ramesh, T., Kim, B y Yun, S. (2022) Evaluación toxicológica in vitro y potencial de biodetección de nanopartículas de quitosano bioinspiradas, nanopartículas de selenio, quitosano /nanocompuestos de selenio, nanopartículas de plata y quitosano/nanocompuestos de plata. quimiosfera. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653522012838

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