Efectul nanoparticulelor de oxid de fier si aur asupra dezvoltarii bacteriene, cu aplicatii biologice

Introducere

Nano-particulele de aur si oxizi de fier reprezinta o noua clasa de materiale, care au inceput sa fie din ce in mai folosite in scopuri medicale.

Studiul de fata urmareste efectul nanoparticulelor de oxid de fier (Fe3O4) si aur (Au) asupra dezvoltarii celulare a E.coli. Studiul asupra cresterii a fost urmat de studiu microscopic pentru detectarea modificarilor morfologice si au fost propuse posibile utilizari ;

Nanoparticulele de oxid de fier au fost folosite in tratamentul mai multor tipuri de cancer (ca transportori pentru medicamentele tinta- datorita biocompatibilitatii si proprietatilor magnetice);

Nanoparticulele de aur sunt folosite mai des pentru extinderea imunotestelor pentru diagnosticarea cancerului in vivo si imagistica;

Rezultate si discutii

Caracterizarea nanoparticulelor Nanoparticulele au fost sintetizate in

laborator si au fost caracterizate folosind TEM si DLS. Dimensiunile nanoparticulelor magnetice au fost de 8nm (TEM), iar cele de aur de 5 nm.

Obtinerea nanoparticulelor de oxid de fier

Coprecipitarea ionilor de Fe2+ si Fe3+ in solutie alcalina, urmata de tratament sub conditii hidrotermice

2.7 g FeSO4 si 5.7 g FeCl3 au fost dizolvate in cate10 mL apa dublu distilata si ultrafiltrata (nanopura);

Cele doua solutii au fost amestecate si aduse la un volum dublu cu hidroxid de amoniu 10 M, la 25°C.

Precipitatul de oxid de Fe a fost incalzit la 80°C in baie de apa, 30 min.

Impuritatile au fost eliminate prin spalari succesive cu apa nanopura;

Particulele au fost dispersate in 20 ml apa nanopura, ultrasonicate si uscate in cuptor la 60 oC.

Efectul nanoparticulelor de oxid de fier asupra cresterii

celulare Studiu comparativ In conditii normale, cresterea prezinta fazele de lag, log, crestere statioanara si

declin. In figura este redata dezvoltarea sub influenta a 4 concentratii de nanoparticule de oxid de fier ( 50 μg/mL, 100 μg/mL, 150 μg/mL & 200 μg/mL).

Scurtarea graduala a fazei de log indica efectul microbiostatic al nanoparticulelor asupra celulelor. Proba martor netratata a prezentat la 6 h o densitate optica de 1.48(1.32 x 109UFC/ml), fata de 1.14 (1.01x109UFC/ml)

Efectul nanoparticulelor de oxid de fier asupra cresterii celulare

Studiu comparativ Comparatie intre dezvoltarea coloniilor (UFC) de

E.coli in conditii normale (albastru inchis) si sub influenta nanoparticulelor de oxid de fier

Obtinerea nanoparticulelor de aur

3 mM solutie HAuCl4 a fost redusa folosind NaBH4 10 mM (sub agitare);

In continuare, amestecul a fost tratat cu dextroza 10 mg/ml (pt reducere completa);

Amestecul este spalat cu metanol si centrifugat;

Efectul nanoparticulelor de aur asupra cresterii celulare

(E.coli) Tratarea celulelor bacteriene cu concentratii

diferite de nanoparticule de aur nu a determinat o modificare semnificativa in procesul de crestere (25 μg/mL, 50 μg/mL, 75 μg/mL & 100 μg/mL), demonstrand netoxicitatea aurului in sistemele bacteriene; poate fi totusi folosit pentru aplicatii biologice, cu un risc scazut de citotoxicitate.

Obsevatii microscopice

In cazul utilizarii ambelor tipuri de particule, s-a observat o crestere mare a dimensiunii celulei.

Celule cultivate in conditii normale

Celule cultivate in prezenta nanoparticule oxid Fe

Aplicatii biologice ale incorporarii nanopaticulelor de aur in interiorul celulelor

Principiu: glutationul prezinta interactie electrostatica atat cu nanoparticulele de aur cat si cu AND-ul (suprafata nanoparticulelor de aur a fost modificata folosind glutation, urmata de interactia cu plasmida ADN) complexul nanoparticula-glutation-plasmida ADN

In celula, complexul este clivat la plasmida ADN si aur-glutation (datorita variatiei ionice);

Aplicatii biologice ale incorporarii nanopaticulelor de aur in interiorul celulelor

S-a introdus o gena pt rezistenta la ampicilina in celule de E.coli sensibile la ampicilina. Rezultatul a aratat ca transformarea s-a produs (celulele au fost capabile sa creasca pe mediu suplimentat cu ampicilina). Eficienta transformarii a fost de 8.53x105, fata de 9.55x103 obtinuta folosind CaCl2, utilizata conventional pt transformari.

Incorporarea nanoparticulelor in celulel bacteriene

Bibliografie

Saptarshi Chatterjee, Arghya Bandyopadhyay and Keka Sarkar- Effect of iron oxide and gold nanoparticles on bacterial growth leading towards biological application-Journal of Nanobiotechnology 2011, 9:34

VA MULTUMESC PENTRU ATENTIE!