Nanocubos de azul de Prusia activados por NIR para la terapia antibacteriana

Nanocubos de azul de Prusia activados por NIR para la terapia antibacteriana


Aunque los fotosensibilizadores (PS) son cruciales para la terapia antibacteriana activada por luz, la complejidad de su síntesis y los requisitos de alta temperatura limitan las aplicaciones de PS en el tratamiento antibacteriano. En un artículo reciente publicado en la revista ACS Applied Nano MaterialsLos investigadores construyeron nanocubos fotosensibles (AgPB) funcionalizando las nanopartículas de plata (AgNP) con kaempferol (Kae) y luego implantándolas en azul de Prusia (PB).

Nanocubos de azul de Prusia activados por NIR para la terapia antibacteriana

​​​​​​​​​​​​​Estudio: nanocubos de azul de Prusia decorados con nanopartículas de Ag para la liberación de iones bactericidas Ag+, Fe2+ y Fe3+ activados por el infrarrojo cercano. Crédito de la imagen: Antón Prado PHOTO/Shutterstock.com

El tamaño medio de los nanocompuestos de AgPB así preparados fue de aproximadamente 140 nanómetros y el tamaño de partícula osciló entre 5 y 15 nanómetros. El equipo caracterizó la estructura de AgPB y evaluó su actividad antibacteriana bajo una sola luz de infrarrojo cercano (NIR) de 808 nanómetros.

El ajuste de la proporción de dopaje del AgNP redujo la brecha de banda de 2,78 a 2,56 electronvoltios, lo que mejoró la conversión fototérmica del AgPB y generó especies reactivas de oxígeno (ROS). Los investigadores observaron que el AgPB iluminado con luz NIR de 808 nanómetros se calentaba rápidamente a 50 grados centígrados, lo que mejoraba la formación de ROS y promovía la liberación de Fe2+pies3+y Ag+ Iones que aumentan el estrés oxidativo y por tanto inhiben la proliferación bacteriana.

Agentes antimicrobianos basados ​​en nanomateriales​​​​​​

La terapia antibacteriana fototérmica (PTA) y la terapia antibacteriana fotodinámica (PDA) muestran una alta actividad bactericida y son menos susceptibles al mecanismo de resistencia a múltiples fármacos. Sin embargo, el PDA o PTA monomodo tiene limitaciones, como la ablación bacteriana ineficiente que afecta a las células y tejidos sanos circundantes a través del efecto fototérmico solo. Además, el PDA puede provocar la fotodegradación de las PS y agotar el oxígeno en los tejidos infectados.

A 50 grados centígrados, la resistencia bacteriana puede reducirse, haciéndolas vulnerables a las ROS sin afectar las células del tejido normal circundante. Por lo tanto, una estrategia dual de PTA y PDA para el tratamiento antibacteriano es un enfoque prometedor. Aunque se han desarrollado varios materiales nanocompuestos altamente eficientes con PTA y PDA, su aplicación a la terapia fototérmica (PTT) y la terapia fotodinámica (PDT) como agentes antibacterianos es un desafío.

Por lo tanto, la incorporación del agente PTT y PS en un nanosistema puede facilitar el tratamiento de modo dual. Sin embargo, esta incorporación tiene la desventaja de procedimientos sintéticos complejos e interacciones inesperadas entre los componentes. Además, hay un desajuste en la absorción de los agentes PS y PTT y, en consecuencia, una sola longitud de onda no puede excitar la respuesta de luz sinérgica, lo que da como resultado un tiempo de tratamiento más largo.

PB es un marco orgánico de metal (MOF) compuesto de Fe3+pies2+ Iones y grupos ciano puente como componentes principales. Está reconocido por la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (US FDA) como un fármaco terapéutico debido a su excelente estabilidad y biocompatibilidad. Además, la transición del enlace ciano se debe a la transferencia de carga entre Fe2+ y fe3+ conduce a una fuerte intensidad de absorción de PB en el NIR. Además, el PB también sirvió como PS al convertir el oxígeno molecular en radicales libres de oxígeno.

Nanocubos de PB decorados con AgNPs

En el presente trabajo, los investigadores diseñaron y desarrollaron AgPB con modalidades triples de PTA/PDA/ion liberadas bajo una sola irradiación láser NIR de 808 nanómetros.

En este proceso, el Ag+ Los iones se anclaron en la superficie de PB aprovechando la fuerte adsorción de PB a los iones metálicos, y Kae sirvió como agente reductor y estabilizador en la síntesis de las AgNP distribuidas uniformemente en la superficie de PB.

Kae redujo la Ag+ iones a AgNPs, que junto con una pequeña cantidad de Ag mostraron un efecto bactericida+ Iones que se liberan de forma sostenible. La poli(N-vinilpirrolidona) (PVP) sirvió al objetivo como estabilizador de PB y aseguró el efecto fototérmico estable y el entorno con plata del PB.

La combinación de AgNP con PB estableció la unión Schottky típica, que promovió el transporte de electrones y redujo la recombinación del par de agujeros de electrones inducida por luz NIR, lo que aumentó la tasa de conversión fototérmica y la producción de ROS de PB.

Además, AgPB controla el Ag+ Liberación de iones coordinada con PDA y PTA que muestra actividad antibacteriana bajo irradiación de luz NIR. En comparación con AgPB sin iluminación NIR, AgPB mostró un efecto antibacteriano in vitro estafilococo aureus y Escherichia coli bajo luz NIR de 808 nanómetros. Ambos tipos de bacterias murieron dentro de los 10 minutos de la irradiación NIR, con la inhibición de la formación de biopelículas.

Conclusión

En resumen, los investigadores utilizaron PB cargado con AgNP para construir nanocubos bactericidas activados por un solo NIR de 808 nanómetros para la terapia antibacteriana sinérgica de modo triple. Los AgNP tenían un tamaño promedio de aproximadamente 10 nanómetros y se cargaron en PB con un tamaño promedio de 140 nanómetros.

El aumento de la tasa de conversión fototérmica en AgPB se debió al estrechamiento de la brecha de banda, lo que indica que la irradiación con luz NIR provocó una hiperpirexia localizada que desencadenó la liberación efectiva de Ag.+pies2+y fe3+.

Además, la separación de carga mejorada entre los pares electrón-hueco en AgPB condujo a la generación de más ROS, lo que contribuyó a su efecto fotodinámico. Por lo tanto, la liberación antibacteriana sinérgica de PTT/PDT/iones de AgPB en modo triple resultó en un excelente potencial antibacteriano bajo irradiación NIR, lo que mejoró el crecimiento de estafilococo aureus y Escherichia coli dentro de 10 minutos.

Relación​​​​​​

Ma, ZW., Li, WR, Zhang, JY, Yang, WX., Tan, S., Cai, JY y Deng, SP. Nanocubos de azul de Prusia decorados con nanopartículas de Ag para la liberación de Ag bactericida activada por el infrarrojo cercano+pies2+y fe3+ iones Nanomateriales aplicados ACS. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.2c01685

Descargo de responsabilidad: Las opiniones expresadas aquí son las del autor, expresadas en su propia capacidad y no representan necesariamente las opiniones de AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, el propietario y operador de este sitio. Este descargo de responsabilidad forma parte de las condiciones de uso de este sitio web.

Related post

Tennis League VR para Quest podría ayudarte a mejorar tu juego

Tennis League VR para Quest podría ayudarte a mejorar…

Amor. Frase. realidad virtual Liga de tenis VR es una experiencia de tenis increíblemente genial que te ayudará a mejorar todo,…
IA para un mundo mejor

IA para un mundo mejor

En este artículo de opinión especial, Tobi Knaup, director ejecutivo de D2iQ, examina cómo la IA hará del mundo un lugar…
Lentes de contacto inteligentes para el diagnóstico y la prevención del cáncer

Lentes de contacto inteligentes para el diagnóstico y la…

12 de agosto de 2022 (Noticias de Nanowerk) Científicos del Instituto Terasaki para la Innovación Biomédica (TIBI) han desarrollado una lente…

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.