Металлоорганический биогибрид
Металлоорганические биогибриды ( МОБ ) представляют собой семейство материалов, содержащих металлический компонент, такой как медь, и биологический компонент, такой как димер аминокислоты цистин . [1] Одним из впервые описанных семейств MOB была структура с высоким соотношением сторон меди, названная CuHARS. Сканирующая электронная микроскопия (SEM) и трансмиссионная электронная микроскопия (TEM) CuHARS выявили линейную морфологию и гладкую текстуру поверхности. СЭМ, ПЭМ и световая микроскопия показали, что композиты CuHARS имеют масштабируемые размеры от нано- до микро-, с диаметром всего 40 нм, длиной более 150 микрон и средним соотношением сторон 100. [2]
Структура
[ редактировать ]MOB состоят из двух основных компонентов: иона металла или кластера ионов металлов и биологической молекулы. Примеры включают CuHARS, которые содержат медь в качестве иона металла и цистин в качестве биологической молекулы. Другой пример включает использование серебра в качестве иона металла в сочетании с цистином. [3] Цистин представляет собой димерную форму аминокислоты цистеина . Кобальт также использовался в сочетании с цистином для образования CoMOB. [4]
В сочетании с медью с образованием CuHARS цистин может выполнять линкерную функцию, приводящую к линейной структуре с высоким соотношением сторон, которая и дает CuHARS свое название: медные структуры с высоким соотношением сторон. В отличие от CuHARS, MOB, образованные серебром и цистином, приводят к образованию наночастиц серебра сферической округлой структуры. Они получили название AgCysNP. [3] На рис. 1 представлена сравнительная электронная микроскопия CuHARS и AgCysNP. [5]
Синтез
[ редактировать ]Синтез : МОБ в восстановительных условиях с использованием гидроксида натрия (NaOH) могут самособираться при температуре тела (37 градусов Цельсия). [1] В случае медного CuHARS MOB можно получить путем преобразования наночастиц меди в источник меди или путем использования сульфата меди (II). [1]
Физические характеристики
[ редактировать ]Было показано, что CuHARS полностью разлагается в физиологических условиях (среда для культивирования клеток при 37 ° C), даже в отсутствие клеток; возможно, это связано с металлохелатирующими свойствами типичных сред для культивирования клеток. [6] К ним могут относиться медь-связывающие свойства церулоплазмина. [7] и альбумина. [8] Кроме того, с помощью инвертированной микроскопии было показано, что CuHARS поляризует свет. [3] Было показано, что кобальтсодержащие MOB (CoMOB) чувствительны к внешнему магнитному полю, как показано на рисунке 2. [9]
Использование и применение
[ редактировать ]МОБ были включены в композиты, включая целлюлозу. [6] Кроме того, было показано, что MOB, состоящие из медьсодержащих CuHARS, обеспечивают каталитическую функцию. [10] с образованием оксида азота (NO).
Nitric Oxide production: This production of NO was shown to impart anti-microbial activity, and the CuHARS in this case were incorporated into a biodegradable, biocompatible, and renewable resource material, namely cellulose.[11] The release of NO catalzyed by copper from CuHARS may have beneficial biomedical applications.[12] Anti-Cancer Effects: Both copper- and silver-containing MOBs were shown to have anti-cancer effect on cells in vitro.[3] In the case of possible uses for CuHARS, copper may have a potential role in tumor immunity and for antitumor therapy.[13] Since CuHARS are 100% biodegradable under physiological conditions, copper metabolism of CuHARS may have benefits as an approach for treating glioma.[14] MOBs as Green Materials using Self-Assembly: Green nanomedicine has been suggested as a path to the next generation of materials for diagnosing brain tumors and for therapeutics, including the use of CuHARS.[15]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Коттон Келли, Кинси; Вассерман, Джессика Р.; Деодхар, Снеха; Хакаби, Джастин; Декостер, Марк А. (2015). «Создание масштабируемых металлических нанокомпозитов с высоким аспектным соотношением в биологической жидкой среде» . Журнал визуализированных экспериментов (101): 52901. doi : 10.3791/52901 . ПМЦ 4544365 . ПМИД 26274773 .
- ^ Деодхар, Снеха; Хакаби, Джастин; Делауссей, Майлз; ДеКостер, Марк А. (22 августа 2014 г.). «Биометаллические нанокомпозиты с высоким аспектным соотношением для клеточных взаимодействий» . Серия конференций IOP: Материаловедение и инженерия . 64 (1): 012014. Бибкод : 2014MS&E...64a2014D . дои : 10.1088/1757-899X/64/1/012014 . S2CID 136497427 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Карекар, Неха; Каран, Аник; Хезерлоу, Эльназ; Праджапати, Нила; Перничи, Челси Д.; Мюррей, Тереза А.; Декостер, Марк А. (2019). «Самособирающиеся металлоорганические биогибриды (MOB) с использованием меди и серебра для клеточных исследований» . Наноматериалы . 9 (9): 1282. дои : 10.3390/nano9091282 . ПМК 6781094 . ПМИД 31500351 .
- ^ Уппу Н., МакМахен К., Хасру Т. и ДеКостер М., 2022. Зеленый синтез металлоорганических биогибридных (Mob) наноматериалов. Недавний прогресс в материалах, 4 (4), стр. 1–14. https://www.lidsen.com/journals/rpm/rpm-04-04-020
- ^ Праджапати Н., Каран А., Хезерлоу Э. и ДеКостер М.А., 2021. Иммуномодулирующий потенциал самоорганизующихся металлорганических биогибридов на основе меди и серебра в тераностике рака. Границы химии, 8, стр.629835.
- ^ Перейти обратно: а б Каран, Аник; Дардер, Маргарита; Кансакар, Урна; Норкросс, Зак; ДеКостер, Марк А. (май 2018 г.). «Интеграция медьсодержащего биогибрида (CuHARS) с целлюлозой для последующей деградации и биомедицинского контроля» . Международный журнал экологических исследований и общественного здравоохранения . 15 (5): 844. doi : 10.3390/ijerph15050844 . ПМЦ 5981883 . ПМИД 29693569 .
- ^ Хеллман, Н. Э. и Гитлин, Дж. Д., 2002. Метаболизм и функция церулоплазмина. Ежегодный обзор питания, 22(1), стр. 439-458.
- ^ Лёвстад, Р.А., 2004. Кинетическое исследование распределения ионов Cu (II) между альбумином и трансферрином. БиоМеталлы, 17, стр. 111-113.
- ^ Уппу Н., МакМахен К., Хасру Т. и ДеКостер М., 2022. Зеленый синтез металлоорганических биогибридных (Mob) наноматериалов. Недавний прогресс в материалах, 4 (4), стр. 1–14.
- ^ Дардер, Маргарита; Каран, Аник; Реал, Густаво дель; ДеКостер, Марк А. (март 2020 г.). «Биоматериалы на основе целлюлозы, интегрированные с гибридными структурами меди и цистина, в качестве катализаторов образования оксида азота» . Материаловедение и инженерия: C . 108 : 110369. doi : 10.1016/j.msec.2019.110369 . HDL : 10261/331060 . ПМИД 31923961 . S2CID 209706898 .
- ^ Сибра, AB, Сильвейра, Н.М., Рибейро, Р.В., Пьеретти, Х.К., Баррозу, Дж.Б., Корпас, Ф.Дж., Пальма, Дж.М., Хэнкок, Дж.Т., Петрживальский, М., Гупта, К.Дж. и Вендехенн, Д., 2022. Азотная кислота наноматериалы, выделяющие оксиды: от фундаментальных исследований к потенциальным биотехнологическим применениям в сельском хозяйстве. Новый Фитолог, 234(4), стр.1119-1125.
- ^ Андраби С.М., Шарма Н.С., Каран А., Шахриар С.С., Кордон Б., Ма, Б. и Се Дж., 2023. Оксид азота: физиологические функции, доставка и биомедицинские применения. Передовая наука, 10(30), стр.2303259.
- ^ Сун, К., Чжоу, Р., Шу, Ф. и Фу, В., 2022. Система оценки купроптоза для прогнозирования клинического исхода и иммунного ответа при раке мочевого пузыря. Границы иммунологии, 13, стр.958368.
- ^ Каццоли Р., Замборлин А., Эрмини М.Л., Салерно А., Курчо М., Николетта Ф.П., Иемма Ф., Витторио О., Волиани В. и Чирилло Г., 2023 г. Развивающиеся подходы к лечению глиомы: использование потенциала модуляции метаболизма меди. RSC авансы, 13(48), стр.34045-34056.
- ^ Мостафави Э., Медина-Круз Д., Верне-Круа А., Чен Дж., Чолула-Диас Дж. Л., Гисбирс Г. и Вебстер Т. Дж., 2021. Зеленая наномедицина: путь к следующему создание наноматериалов для диагностики опухолей головного мозга и терапии?. Экспертное заключение по доставке лекарств, 18(6), стр.715-736.
На момент редактирования в этой статье используется контент из статьи «Биометаллические нанокомпозиты с высоким соотношением сторон для клеточных взаимодействий» , который лицензируется таким образом, чтобы его можно было повторно использовать в соответствии с непортированной лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 , но не под GFDL . Все соответствующие условия должны быть соблюдены.