Окислительное растворение наночастиц серебра

Наночастицы серебра (AGNP) действуют главным образом через процесс, известный как окислительное растворение , в котором ионы Ag+ высвобождаются с помощью окислительного механизма. AGNP имеют потенциально обширные применения в области медицины, науки и пищевой и лекарственной промышленности благодаря их антимикробным свойствам, низкой цитотоксичности у людей и недорогих затрат.

Механизм

Серебро стабильно в воде и нуждается в окислительном элементе для достижения окислительного растворения. Когда окислительные агенты , такие как перекись водорода или кислород, они растворяют AgNP для высвобождения Ag присутствуют ⁺Полем Выпуск Ag ⁺ приводит к созданию активных форм кислорода ( АФК ) внутри клеток, что может дополнительно расчать наночастицы . Некоторые частицы нано серебра развиваются защитные группы Ag ₃ OH поверхностных групп ^{[ 1 ]} и считается, что растворение удаляет эти группы и образует кислородные радикалы, которые ослабляют реакционную способность AgNP, входя в решетку , образуя высоко стабильную _{Ag 6 O.} октаэдрическую структуру ^{[ 1 ]} Считалось, что эффективность AgNP может быть в основном объяснена формой, поскольку нанопризмы и Naorods оказались более активными, чем наносфер, потому что они обладают более высокопоставленными аспектами , что приводит к более быстрому высвобождению ионов Ag+.

Факторы окружающей среды

Факторы окружающей среды, которые играют роль в растворении частиц:

pH (скорость увеличивается с увеличением pH (6–8,5)),
наличие галогенидных ионов (причина ag ⁺ осадки),
покрытие частиц
Наличие уменьшения сахара. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}
Присутствие цистеина ^{[ 3 ]} (ингибирует растворение).
Присутствие природного органического вещества. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Синтез

AgNP синтезируются с использованием микроволнового облучения , ^{[ 4 ]} гамма -облучение ^{[ 6 ]} УФ -активация, ^{[ 7 ]} или обычное отопление ^{[ 8 ]} из нитрата серебра предшественника, Agno _3, используя альгинатный раствор в качестве стабилизирующего и восстановительного агента. ^{[ 4 ]}^{[ 9 ]} Карбоксильные . или гидроксильные группы на альгинатном реагенте образуют комплексы во время синтеза AgNP, которые стабилизируют реакцию ^{[ 4 ]} Размер и форма наночастиц могут быть указаны путем изменения отношения используемых альгината к нитрату серебра и/или pH . ^{[ 4 ]} Покрытие, такое как PVP , может быть добавлено в наночастицы путем нагрева и последующего медленного охлаждения . ^{[ 3 ]}

Кинетика

остановленного потока Спектрометрия использовалась для характеристики химического механизма и кинетики AgNP. Было показано, что окислительное растворение AgNP является реакцией первого порядка по отношению к перекисью как серебра, так и водорода и не зависит от размера частиц. ^{[ 5 ]}

Антимикробная активность

Окислительное растворение AgNP приводит к антимикробным условиям. Ag+ разрушает несколько метаболических механизмов бактерий, как это: связывается с основаниями в ДНК, предотвращая репликацию клеток, денатуры рибосомы, тем самым предотвращая синтез белка, лизирует бактериальную клеточную мембрану и разрушает бактериальные стены пептидогликана.

Антибактериальный , ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]} противовирусное средство ^{[ 12 ]} и противогрибковое ^{[ 13 ]} Свойства были исследованы в ответ на растворение AGNP . Антибактериальная активность AgNP гораздо сильнее в кислородных условиях, чем аноксические условия. ^{[ 10 ]}^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}^{[ 17 ]} Благодаря своему окислительному растворению в биологических системах AGNP могут нацелиться на важные биомолекулы , такие как « ДНК , пептиды и кофакторы », а также поглощать неспецифические фрагменты и одновременно нарушать несколько метаболических путей . ^{[ 10 ]} Известно, что они действуют как мостовой агент между тиолами , имея сродство к органическим аминам и фосфатам . ^{[ 10 ]} Комбинация ионов серебра реакции с биомолекулами с окислительным стрессом , в конечном итоге приводит к токсичности в биологической среде. ^{[ 18 ]}

Ингибирование нитрификации

Окислительное растворение AgNP, которое приводит к Ag ⁺, потенциально ингибирует нитрификацию в бактериях окисления аммиака . Ключевым этапом нитрификации является окисление аммиака катализируемое в гидроксиламин (NH ₂ OH), ферментом аммиачной ( монооксигаганазы AMO). ^{[ 19 ]} Ферментативная активность AMO очень уязвима для помех из -за его внутрицитоплазматического местоположения и изобилия меди . Предполагается, что Ag ⁺ Ионы из AGNP мешают медным связям AMO , заменив медь на Ag ⁺ вызывая снижение ферментативной активности и, следовательно, нитрификацию. ^{[ 20 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} Моллеман, Бастиан и Тжисс Химстра. «Структура поверхности наночастиц серебра как модель для понимания окислительного растворения ионов серебра». Langmuir 31.49 (2015): 13361-3372.
^ Хо, Чинг-Мин, Самми Кинг Ву Яу, Чун-Нам Лок, Ман-Хо и Чи-Мин Че. «Окислительное растворение наночастиц серебра биологически значимыми окислителями: кинетическое и механистическое исследование». Химия: азиатский журнал, 8 января 2010 г.. Веб. 22 февраля 2016 года.
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Loza, K., J. Diendorf, C. Sengstock, L. Ruiz-Gonzalez, JM Gonzalez-Calbet, M. Vallet-regi, M. Koller и M. Epple. «Растворение и биологические эффекты наночастиц серебра в биологических средах». Королевское химическое общество, 2014.
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Foliatini ,, F. ,, Йоки Юлизар и Мас Аю Хафиза. «Синтез наночастиц серебра альгинатной серебра при микроволновом облучении». Полем Журнал математических и фундаментальных наук. Том 47, № 1 (2015)
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Ho, Chi-Ming, Sammi King-Woon Yau, Chun-Nam Lok, Man-Ho So и Chi-Ming Che. «Окислительное растворение наночастиц серебра биологически значимыми окислителями: кинетическое и механистическое исследование». Химический Азиатская Дж. Химия - Азиатский журнал 5.2 (2010): 285-93. Веб -
^ Liu, Y., Chen, S., Zhong, L. & Wu, G., Приготовление высокопроизводительной дисперсии наночастиц серебра с использованием альгината натрия в качестве стабилизатора при гамма-радиации, радиат. Физический Chem., 78 (4), с. 251-255, 2009.
^ Saha, S., Pal, A., Kundu, S., Basu, S. & Pal, T., фотохимический зеленый синтез кальция-альгинат-стабилизированных наночастиц Ag и Au и их каталитическое применение к снижению 4-нитрофенола, Langmuir , 26 (4), с. 2885-2893, 2010.
^ Chen, P., Zhang, X., Miao, Z., Han, B., AN, G. & Liu, Z., Синтез на месте наночастиц благородных металлов в растворе альгината и их применение в катализе, J. Наноски. Nanotechnol., 9 (4), с. 2628-2633, 2009.
^ H. Wang, X. Qiao, J. Chen и S. Ding, Colloids Surf., A, 2005, 256, 111–115
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Уэй, Бенджамин Ле и Франческо Стеллаччи. «Антибактериальная активность наночастиц серебра: понимание на поверхности». Nano Today 10.3 (2015): 339-54. Веб -
^ S. Kittler, C. Greulich, J. Diendorf, M. Köller, M. Epple, Chem. 22 (2010) 4548.
^ ] Д. Барам-Пинто, С. Шукла, Н. Перкас, А. Геданкен, Р. Сарид Биоконъюгат. Chem., 20 (2009), с. 1497–1502
^ MJ Kasprowicz, M. Kozioł, A. Groczyca Can. J. Microbiol., 56 (2010), с. 247–253.
^ Z. Xiu, Q. Zhang, HL Puppala, VL Colvin, PJJ Alvarez, Nano Lett.
^ H. Xu, F. Qu, H. Xu, Wang, Y. Andrew Wang, Z. Aguilar, H. Wei, 25 Biometals (2012) 45.
К. Лоза, Дж. Химический B 2 (2014)
^ Y. Yang, Q. Chen, JD Wall, Z. Hu, Water Res. 46 (2012) 1176.
^ H.-J. Park, Jy Kim, J. Kim, J.-H. Ли, Дж. С. Hahn, Mb Gu, J. Yoon, Water Res. 43 (2009) 1027.
^ Arciero, D.; Ваннелли, Т.; Logan, M.; Хоппер, Апдеградация трихлорэтилена с помощью аммиака-окисляющей бактерии nitrosomonas europaea biochem. Биофиз. Резерв Общение 1989, 159 (2) 640–643
^ Турман, РБ; Герба, CP; Биттон Г. Молекулярные механизмы дезинфекции ионов меди и серебра бактерий и вирусов крит. Rev. Environ. Контроль 1989, 18 (4) 295–315

[:3-1] Jump up to: ^а ^{беременный} Моллеман, Бастиан и Тжисс Химстра. «Структура поверхности наночастиц серебра как модель для понимания окислительного растворения ионов серебра». Langmuir 31.49 (2015): 13361-3372.

[2] Хо, Чинг-Мин, Самми Кинг Ву Яу, Чун-Нам Лок, Ман-Хо и Чи-Мин Че. «Окислительное растворение наночастиц серебра биологически значимыми окислителями: кинетическое и механистическое исследование». Химия: азиатский журнал, 8 января 2010 г.. Веб. 22 февраля 2016 года.

[Loza,_K._2014-3] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Loza, K., J. Diendorf, C. Sengstock, L. Ruiz-Gonzalez, JM Gonzalez-Calbet, M. Vallet-regi, M. Koller и M. Epple. «Растворение и биологические эффекты наночастиц серебра в биологических средах». Королевское химическое общество, 2014.

[:1-4] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Foliatini ,, F. ,, Йоки Юлизар и Мас Аю Хафиза. «Синтез наночастиц серебра альгинатной серебра при микроволновом облучении». Полем Журнал математических и фундаментальных наук. Том 47, № 1 (2015)

[:2-5] Jump up to: ^а ^{беременный} Ho, Chi-Ming, Sammi King-Woon Yau, Chun-Nam Lok, Man-Ho So и Chi-Ming Che. «Окислительное растворение наночастиц серебра биологически значимыми окислителями: кинетическое и механистическое исследование». Химический Азиатская Дж. Химия - Азиатский журнал 5.2 (2010): 285-93. Веб -

[6] Liu, Y., Chen, S., Zhong, L. & Wu, G., Приготовление высокопроизводительной дисперсии наночастиц серебра с использованием альгината натрия в качестве стабилизатора при гамма-радиации, радиат. Физический Chem., 78 (4), с. 251-255, 2009.

[7] Saha, S., Pal, A., Kundu, S., Basu, S. & Pal, T., фотохимический зеленый синтез кальция-альгинат-стабилизированных наночастиц Ag и Au и их каталитическое применение к снижению 4-нитрофенола, Langmuir , 26 (4), с. 2885-2893, 2010.

[8] Chen, P., Zhang, X., Miao, Z., Han, B., AN, G. & Liu, Z., Синтез на месте наночастиц благородных металлов в растворе альгината и их применение в катализе, J. Наноски. Nanotechnol., 9 (4), с. 2628-2633, 2009.

[9] H. Wang, X. Qiao, J. Chen и S. Ding, Colloids Surf., A, 2005, 256, 111–115

[:02-10] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Уэй, Бенджамин Ле и Франческо Стеллаччи. «Антибактериальная активность наночастиц серебра: понимание на поверхности». Nano Today 10.3 (2015): 339-54. Веб -

[11] S. Kittler, C. Greulich, J. Diendorf, M. Köller, M. Epple, Chem. 22 (2010) 4548.

[12] ] Д. Барам-Пинто, С. Шукла, Н. Перкас, А. Геданкен, Р. Сарид Биоконъюгат. Chem., 20 (2009), с. 1497–1502

[13] MJ Kasprowicz, M. Kozioł, A. Groczyca Can. J. Microbiol., 56 (2010), с. 247–253.

[14] Z. Xiu, Q. Zhang, HL Puppala, VL Colvin, PJJ Alvarez, Nano Lett.

[15] H. Xu, F. Qu, H. Xu, Wang, Y. Andrew Wang, Z. Aguilar, H. Wei, 25 Biometals (2012) 45.

[16] К. Лоза, Дж. Химический B 2 (2014)

[17] Y. Yang, Q. Chen, JD Wall, Z. Hu, Water Res. 46 (2012) 1176.

[:4-18] H.-J. Park, Jy Kim, J. Kim, J.-H. Ли, Дж. С. Hahn, Mb Gu, J. Yoon, Water Res. 43 (2009) 1027.

[19] Arciero, D.; Ваннелли, Т.; Logan, M.; Хоппер, Апдеградация трихлорэтилена с помощью аммиака-окисляющей бактерии nitrosomonas europaea biochem. Биофиз. Резерв Общение 1989, 159 (2) 640–643

[20] Турман, РБ; Герба, CP; Биттон Г. Молекулярные механизмы дезинфекции ионов меди и серебра бактерий и вирусов крит. Rev. Environ. Контроль 1989, 18 (4) 295–315

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]