Күміс нанобөлшектерінің тотығу арқылы еруі - Oxidative dissolution of silver nanoparticles

Күміс нанобөлшектер (AgNPs), ең алдымен, белгілі процесс арқылы әрекет етеді тотығу, онда Ag + иондары ан арқылы шығарылады тотығу механизм. AgNP-дің микробқа қарсы қасиеттеріне байланысты медицина, ғылым, тамақ және дәрі-дәрмек өнеркәсібі саласында кең ауқымды қосымшалары бар цитотоксичность адамдарда және арзан құны.

Механизм

AgNP-дің тотығу арқылы еруі цитозоль құрамындағы цистеин мен глюкоза сияқты компоненттердің әсерінен биологиялық жүйелерде әлсірейді.

Күміс суда тұрақты және тотығу еруіне қол жеткізу үшін тотықтырғыш элемент қажет. Қашан тотықтырғыш заттар сияқты сутегі асқын тотығы немесе оттегі болса, олар Ag бөлу үшін AgNP-ні ерітеді+. Ағ босату+ реактивті оттегі түрлерінің пайда болуына әкеледі (ROS ) одан әрі ерітуі мүмкін жасушалардың ішіндегі нанобөлшектер. Кейбір нано-күміс бөлшектерінде қорғаныш Ag пайда болады3OH беткі топтары [1] және еру осы топтарды жояды және оттегі радикалдарын түзеді, бұл AgNP реактивтілігін тор жоғары тұрақты Ag қалыптастыру6О октаэдрлік құрылым.[1] AgNP тиімділігін негізінен пішінге жатқызуға болады деп ойладым, өйткені нанопризмалар мен народтар наносфераларға қарағанда әлдеқайда белсенді болды, өйткені олар жоғары әсерге ие қырлары, бұл Ag + иондарының тезірек бөлінуіне әкеледі.

Экологиялық факторлар

Бөлшектердің еруіне әсер ететін қоршаған орта факторлары:

  • рН (рН жоғарылағанда жылдамдық өседі (6-8.5)),
  • болуы галоид иондары (Ag+ атмосфералық жауын-шашын),
  • бөлшектерді жабу
  • қалпына келтіретін қанттардың болуы.[2][3]
  • Болуы цистеин [3] (еруді тежейді).
  • табиғи органикалық заттардың болуы.[4][5]

Синтез

AgNP-ді генерациялаудың бір әдісі - шикізатты, күміс нитратын, трисодий цитраты сияқты тотықсыздандырғышты қолданып, қарапайым күміске дейін тотықсыздандыру.

AgNP синтезделеді микротолқынды пеш сәулелену,[4] гамма сәулелену [6] Ультрафиолет белсендіру,[7] немесе әдеттегі жылыту [8] AgNO күміс нитраты3 пайдалану арқылы альгинат шешім тұрақтандырғыш ретінде және төмендету агент.[4][9] The карбоксил немесе гидроксил бойынша топтар альгинат реакцияны тұрақтандыратын AgNP синтезі кезінде реагентті кешендер.[4] Нанобөлшек өлшемін және формасын қатынасты өзгерту арқылы көрсетуге болады альгинат дейін күміс нитраты пайдаланылған және / немесе рН.[4] Сияқты жабын PVP нанобөлшектерге қыздыру және кейін қосу арқылы қосылуы мүмкін баяу салқындату.[3]

Кинетика

Тоқтатылған ағын спектрометрия сипаттамасы үшін қолданылған химиялық механизм және кинетика AgNPs. AgNP-дің тотығу арқылы еруі а бірінші ретті реакция күміске де қатысты сутегі асқын тотығы және бөлшектердің мөлшеріне тәуелді емес.[5]

Микробқа қарсы белсенділік

AgNP-дің тотығу арқылы еруі микробқа қарсы жағдайларға алып келеді. Ag + бактериялардың бірнеше метаболизм механизмдерін бұзады, өйткені ол: ДНҚ-дағы негіздермен байланысып, жасуша репликациясының алдын алады, рибосомаларды денатурациялайды, сол арқылы ақуыз синтезіне жол бермейді, бактерия жасушаларының мембранасын лизиске ұшыратады және бактериялық пептидогликан қабырғаларын бұзады.

Антибактериалды,[10][11] вирусқа қарсы [12] және саңырауқұлаққа қарсы [13] қасиеттері AgNP-ге жауап ретінде зерттелген еру. Антибактериалды AgNP белсенділігі оттекті жағдайда аноксиялық жағдайға қарағанда әлдеқайда күшті.[10][14][15][16][17] Биологиялық жүйелердегі тотығу ерітіндісі арқылы AgNPs маңызды нысанаға алады биомолекулалар сияқты »ДНҚ, пептидтер, және кофакторлар »Сонымен қатар спецификалық емес заттарға сіңеді бөліктер және бір уақытта бірнеше бұзады метаболизм жолдары.[10] Олардың арасында көпір құралы ретінде әрекет ететіні белгілі болды тиолдар, үшін жақындық болу органикалық аминдер және фосфаттар.[18] Комбинациясы күміс иондары ’Реакциясы биомолекулалар бірге тотығу стрессі, сайып келгенде уыттылық биологиялық ортада.[19]

Нитрификацияның тежелуі

Ag-ді тудыратын AgNP-тің тотығуымен еруі+, ықтимал тежейді нитрификация ішінде Аммиакты тотықтыратын бактериялар. Нитрификацияның негізгі сатысы болып табылады тотығу туралы аммиак дейін гидроксиламин (NH2OH) катализденген бойынша фермент аммиак монооксиганазы (AMO).[20] The ферментативті белсенділік AMO-ның интерцитоплазмалық орналасуына және оның көптігіне байланысты интерференцияларға өте осал мыс. Аг+ иондар AgNP-ден AMO мысына кедергі келтіреді облигациялар мысты Ag-ге ауыстыру арқылы+ ферментативті белсенділіктің төмендеуін тудырады, осылайша нитрификация.[21]

Пайдаланылған әдебиеттер

  1. ^ а б Molleman, Bastiaan және Tjisse Hiemstra. «Күміс нанобөлшектерінің беткі құрылымы күміс иондарының тотығуымен еруін түсінудің үлгісі ретінде». Лангмюр 31.49 (2015): 13361-3372.
  2. ^ Хо, Чинг-Мин, Самми патшасы Ву Яу, Чун-Нам Лок, Ман-Хо Со және Чи-Мин Че. «Күміс нанобөлшектерінің биологиялық маңызы бар тотықтырғыштардың тотығуымен еруі: кинетикалық және механикалық зерттеу.» Химия: Asian Journal, 8 қаңтар 2010. Веб. 22 ақпан 2016.
  3. ^ а б c Лоза, К., Дж. Диендорф, Ч. Сенгсток, Л. Руис-Гонсалес, Дж.М. Гонсалес-Калбет, М. Валлет-Реги, М. Коллер және М. Эппл. «Биологиялық ортадағы күмістің нанобөлшектерінің еруі және биологиялық әсері». Корольдік химия қоғамы, 2014 ж.
  4. ^ а б c г. e Фолиатини ,, Ф ,, ,, Ёки Юлизар, және Мас Аю Хафиза. «Микротолқынды сәулелену кезінде альгинат қақпағы бар күміс нанобөлшектер синтезі». . Математикалық және іргелі ғылымдар журналы. 47 том, № 1 (2015)
  5. ^ а б Хо, Чи-Мин, Самми Кинг-Вун Яу, Чун-Нам Лок, Ман-Хо Со және Чи-Мин Че. «Күміс нанобөлшектерінің биологиялық маңызы бар тотықтырғыштардың тотығуымен еруі: кинетикалық және механикалық зерттеу.» Хим. Asian J. Chemistry - Asian Journal 5.2 (2010): 285-93. Желі.
  6. ^ Лю, Ю., Чен, С., Чжун, Л. & Ву, Г., Гамма-сәулелену кезінде тұрақтандырғыш ретінде натрий алгинатын қолдану арқылы жоғары тұрақты күмістен тұратын нанобөлшектердің дисперсиясын дайындау, Радиат. Физ. Хим., 78 (4), 251-255 бб, 2009 ж.
  7. ^ Саха, С., Пал, А., Кунду, С., Басу, С. & Пал, Т., кальций-алгинатпен тұрақтандырылған Ag және Au нанобөлшектерінің фотохимиялық жасыл синтезі және олардың 4-нитрофенолдың тотықсыздануына каталитикалық қолданылуы, Лангмюр, 26 (4), 2885-2893 б., 2010 ж.
  8. ^ Чен, П., Чжан, X., Миао, З., Хан, Б., Ан, Г. & Лю, З., Алгинат ерітіндісіндегі асыл металл нанобөлшектерін орнында синтездеу және олардың катализде қолданылуы, Дж. Наночи . Нанотехнол., 9 (4), 2628-2633 б., 2009.
  9. ^ Х.Ванг, X. Циао, Дж.Чен және С.Динг, Коллоидтар Surf., A, 2005, 256, 111–115
  10. ^ а б c Уай, Бенджамин Ле және Франческо Стеллачи. «Күміс нанобөлшектердің бактерияға қарсы белсенділігі: жер бетіндегі ғылыми түсінік». Nano Today 10.3 (2015): 339-54. Желі.
  11. ^ С. Киттлер, C. Грейх, Дж. Диендорф, М. Кёллер, М. Эппл, Хим. Mater. 22 (2010) 4548.
  12. ^ ] Д.Барам-Пинто, С.Шукла, Н.Перкас, А.Геданкен, Р.Сарид Биоконжугат. Хим., 20 (2009), 1497–1502 бб
  13. ^ М.Ж.Каспрович, М.Козиол, А.Гроцица Мүмкін. Дж. Микробиол., 56 (2010), 247–253 б.
  14. ^ З.Сиу, Қ.Чжан, Х.Л.Пуппала, В.Л. Колвин, П.Ж. Альварес, Нано Летт. 12 (2012) 4271.
  15. ^ Х. Сю, Ф. Ку, Х. Сю, В. Лай, Ю. Эндрю Ванг, З. Агилар, Х. Вей, Биометаллдар 25 (2012) 45.
  16. ^ К.Лоза, Дж.Диендорф, Ч.Сенгсток, Л.Руис-Гонсалес, Дж.М.Гонсалес-Калбет, М.Валлет-Реги, М.Коллер, М.Эппл, Дж.Матер. Хим. B 2 (2014) 1634.
  17. ^ Ю. Янг, Чен Чен, Дж.Д. Уолл, З. Ху, Су рез 46 (2012) 1176.
  18. ^ http://infoscience.epfl.ch/record/212520/files/1-s2.0-S1748013215000493-main.pdf
  19. ^ H.-J. Парк, Дж. Ким, Дж. Ким, Дж. Ли, Дж. Хан, М.Б. Гу, Дж.Юн, су қоры 43 (2009) 1027.
  20. ^ Арчеро, Д .; Ваннелли, Т .; Логан, М .; Hopper, A. B. Трихлорэтиленнің аммиакты тотықтыратын бактериямен ыдырауы Nitrosomonas europaea Biochem. Биофиз. Res. Коммун. 1989, 159 (2) 640– 643
  21. ^ Турман, Р.Б .; Gerba, C. P .; Биттон, Г.Мыс пен күміс ионының бактериялар мен вирустардың Crit зарарсыздандыруының молекулалық механизмдері. Аян. Бақылау 1989, 18 (4) 295– 315