Los AuNP pueden mejorar la curación al promover proteínas clave

Los AuNP pueden mejorar la curación al promover proteínas clave


Un grupo de investigadores publicó recientemente un artículo en la revista Informes científicos quien demostró la efectividad de las nanopartículas de oro sintetizadas usando hidrogeles como agentes reductores y protectores para la cicatrización de heridas y aplicaciones antimicrobianas.

Las nanopartículas de oro pueden mejorar la curación al impulsar las proteínas clave

Aprender: Síntesis asistida por hidrogel de nanopartículas de oro con potencial microbicida mejorado y cicatrización de heridas in vivo. Crédito: Georgy Shafeev/Shutterstock.com

Importancia de la síntesis verde de nanopartículas de oro

Las nanopartículas poseen propiedades microbicidas superiores porque pueden penetrar las paredes celulares y las membranas celulares de los patógenos más fácilmente que los medicamentos antibacterianos y antifúngicos tradicionales. Por ejemplo, las propiedades antimicrobianas de los apósitos para heridas a base de polímeros se pueden mejorar significativamente mediante la incorporación de nanopartículas a base de selenio y oro en las nanofibras.

Las nanopartículas de oro se consideran más adecuadas para aplicaciones biomédicas en comparación con otras nanopartículas metálicas debido a su naturaleza no tóxica. Las nanopartículas de oro se pueden preparar mediante la reducción de sales de oro (III) utilizando peróxido de hidrógeno y ácido gálico como agentes reductores.

Sin embargo, ciertos agentes reductores, como el bromuro de hexadeciltrimetilamonio y el borohidruro de sodio, se consideran peligrosos y nocivos para el medio ambiente, lo que requiere el desarrollo de métodos limpios, biocompatibles y benignos para el medio ambiente para la síntesis de nanopartículas.

Representación esquemática de la síntesis asistida por luz solar de Au NP.

Representación esquemática de la síntesis asistida por luz solar de Au NP. Crédito de la foto: Syed, A et al., Informes científicos

Los métodos de síntesis de nanopartículas verdes que utilizan las plantas, las algas, los hongos y las bacterias durante la síntesis se consideran económicos y respetuosos con el medio ambiente. Estos métodos sintéticos suelen utilizar hidrogeles y otros productos naturales presentes en los organismos vivos como agentes reductores y protectores.

Los hidrogeles han recibido mucha atención debido a su biocompatibilidad, biodegradabilidad y disponibilidad como agentes reductores para la síntesis de nanopartículas. Además, debido a la presencia de grupos funcionales como los grupos carboxilo e hidroxilo, los hidrogeles pueden absorber una cantidad significativa de soluciones acuosas.

Aunque los hidrogeles se han utilizado para la síntesis de nanopartículas de plata, no existe ningún caso de usarlos en la producción de nanopartículas de oro.

Síntesis, caracterización y evaluación de nanopartículas de oro

En este estudio, los investigadores propusieron un método de síntesis verde basado en hidrogel asistido por luz solar para sintetizar nanopartículas de oro. El hidrogel extraído del mismo Cydonia oblonga (C. oblonga)-Las semillas se utilizaron por primera vez como agentes reductores y de protección para la síntesis de nanopartículas de oro.

Inicialmente, C. oblonga Las semillas se remojaron en agua a temperatura ambiente durante 20 minutos, y luego se utilizó una tela de muselina de algodón para separar el hidrogel extraído de estas semillas. Luego, el hidrogel se deshidrató en un horno de aire caliente a 60-65 grados Celsius durante cuatro a cinco horas y se molió hasta obtener un polvo fino. Se utilizó tetracloruro de hidrógeno (III) como precursor de oro.

Los espectros UV-Vis muestran los cambios en la absorbancia de las NP de Au en diferentes momentos durante la síntesis.

Los espectros UV-Vis muestran los cambios en la absorbancia de las NP de Au en diferentes momentos durante la síntesis. Crédito de la foto: Syed, A et al., Informes científicos

El polvo de hidrogel sintetizado se suspendió en agua desionizada para obtener la suspensión de hidrogel. La solución de precursor de oro también se preparó de manera similar disolviendo el tetracloroaurato de hidrógeno (III) en agua desionizada. Se mezclaron cantidades iguales de suspensión de hidrogel y solución de precursor de oro y se agitaron a temperatura ambiente.

La formación de nanopartículas de oro en la reacción tras la irradiación solar fue monitoreada por variación de color. Además, también se obtuvieron espectros ultravioleta-visible (UV-Vis) en diferentes etapas de la síntesis usando un espectrofotómetro UV-Vis para monitorear las bandas de absorción de resonancia de plasmones de superficie localizada (LSPR) y confirmar aún más la formación de nanopartículas de oro.

Las nanopartículas de oro sintetizadas se caracterizaron mediante dispersión de luz dinámica (DLS), microscopía electrónica de transmisión (TEM), difracción de rayos X (XRD), espectroscopia Raman, espectroscopia UV-Vis y microscopía electrónica de barrido (SEM). Los investigadores también evaluaron la actividad antibacteriana, antifúngica y cicatrizante de heridas de las nanopartículas de oro in vivo.

Las actividades fungicidas y bactericidas de las nanopartículas de oro sintetizadas se analizaron frente a cepas fúngicas. Penicillium notatum y Aspergillus niger y cepas bacterianas estafilococo aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Bacillus subtilisy Bacilo simpleEl análisis cuantitativo de biomarcadores asociados con la cicatrización de heridas se realizó con el kit de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en tiempo real CYBER green.

resultados del estudio

Las nanopartículas de oro se sintetizaron con éxito utilizando el método de síntesis verde asistida por luz. Tras la exposición a la luz solar, el color de la reacción cambió de amarillo a marrón rojizo debido a la reducción de los iones de oro a nanopartículas, lo que confirma la formación de nanopartículas de oro. Además, los espectros UV-Vis de las NP de oro sintetizadas mostraron una banda de absorción SPR a 560 nanómetros, que corresponde a la LSPR de las NP de oro típicas.

El patrón XRD de las nanopartículas de oro confirmó la estructura cúbica de las nanopartículas de oro. La longitud y el tamaño promedio del borde de las nanopartículas de oro rectangulares y cúbicas fueron 74 ± 4,57 nanómetros y 20-30 nanómetros. Las nanopartículas de oro fueron estabilizadas por los grupos funcionales presentes en el hidrogel. La espectroscopia Raman confirmó la formación exitosa de nanopartículas de oro de tamaño homogéneo y el recubrimiento de grupos funcionales de hidrogel con nanopartículas de oro. La distribución del tamaño de partícula de la mayoría de las nanopartículas de oro fue de 25 nanómetros.

El potencial antimicrobiano de las NP de Au: (a) zonas de inhibición de cepas bacterianas modelo (A) B. simplex, (B) E. coli, (C) S. aureus;  1: ampicilina;  2-7: 10-50 µl/ml de NP de Au.  (b) Gráfico que muestra el diámetro máximo de las zonas de inhibición de diferentes cepas microbianas.  Las barras de error muestran la desviación estándar.  (c) Gráfico que muestra los valores de MIC de diferentes cepas microbianas.

El potencial antimicrobiano de las NP de Au: (un) Zonas de inhibición de cepas bacterianas modelo (A) B. simplex, (B) E. coli, (C) S. aureus; 1: ampicilina; 2-7: 10-50 µl/ml de NP de Au. (b) Diagrama que muestra el diámetro máximo de las zonas de inhibición de diferentes cepas microbianas. Las barras de error muestran la desviación estándar. (C) Diagrama con valores MIC de diferentes cepas microbianas. Crédito de la foto: Syed, A et al., Informes científicos

Las nanopartículas de oro sintetizadas impidieron con éxito el crecimiento de bacterias y hongos en 24 horas. Las nanopartículas de oro inhibieron el crecimiento bacteriano con zonas de inhibición entre 12 y 18 milímetros y el crecimiento de hongos con zonas de inhibición entre 12 y 14 milímetros de diámetro.

Los estudios in vitro mostraron que los valores de concentración inhibitoria mínima (MIC) de las nanopartículas de oro oscilaron entre 16 y 40 microgramos por mililitro contra cepas bacterianas y 50 microgramos por mililitro contra cepas fúngicas. El valor MIC tuvo en cuenta la concentración de nanopartículas de oro, lo que redujo el crecimiento de cepas de hongos y bacterias en un 95 por ciento.

Los estudios in vivo que utilizaron modelos de ratones mostraron que el 90 por ciento de las heridas tratadas con nanopartículas de oro se curaron en cinco días. El análisis de PCR cuantitativo mostró que los niveles de expresión de las proteínas CD-34 y NANOG en tejidos de heridas tratados con nanopartículas de oro aumentaron significativamente, mientras que el nivel de expresión de MMP-2 disminuyó.

En resumen, los resultados de este estudio demostraron que las nanopartículas de oro sintetizadas utilizando hidrogeles como agentes reductores poseen importantes propiedades cicatrizantes, antimicrobianas y antifúngicas in vivo. Por lo tanto, estas NP se pueden usar de manera efectiva en aplicaciones biomédicas, como el tratamiento del cáncer y la administración controlada de fármacos.

fuente

Syed A, Sajjad N, Batool Z y otros. Síntesis asistida por hidrogel de nanopartículas de oro con potencial microbicida mejorado y cicatrización de heridas in vivo. Informes científicos 2022. https://www.nature.com/articles/s41598-022-10495-3

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