Biosíntesis y actividad antibacteriana de nanopartículas de plata utilizando extracto de levadura como agentes reductores y protectores

Resumen

La biosíntesis para la preparación de nanopartículas de plata antimicrobianas (Ag NP) es un método verde sin el uso de agentes citotóxicos reductores y tensioactivos. En este documento, se biosintetizaron NP de Ag bien dispersas y de forma controlada utilizando extracto de levadura como agentes reductores y de protección. Las NP de Ag sintetizadas exhibieron una forma esférica uniforme y un tamaño fino, con un tamaño promedio de 13,8 nm. Las biomoléculas de los aminoácidos reductores, el ácido alfa-linolénico y los carbohidratos en el extracto de levadura tienen un papel importante en la formación de NP de Ag, lo que se demostró mediante el análisis de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. Además, los aminoácidos en la superficie de los Ag NP llevan cargas negativas netas que maximizan las interacciones de repulsión electrostática en solución alcalina, proporcionando una estabilidad favorable durante más de un año sin precipitación. Los NP de Ag en tratamiento combinado con ampicilina revirtieron la resistencia en E. coli células. Estas NP de Ag monodispersas podrían ser una alternativa prometedora para la desinfección de cepas bacterianas resistentes a múltiples fármacos, y mostraron una citotoxicidad insignificante y una buena biocompatibilidad con las células Cos-7.

Introducción

Las infecciones resistentes a los medicamentos son una de las principales causas de muerte y han supuesto un grave riesgo para la salud pública. Además, la creciente resistencia a los fármacos antimicrobianos se está convirtiendo en un problema urgente en la medicina [1]. Varias cepas de Staphylococcus aureus son resistentes a la meticilina y son la principal causa de infecciones adquiridas en los hospitales. Además, otras bacterias resistentes a los antibióticos incluyen Neisseria gonorrhoeae resistente a la penicilina. y Escherichia coli resistente a múltiples fármacos ( E. coli ) [2, 3]. Los principales mecanismos de resistencia son el aumento del flujo de salida y la reducción de la absorción de antibióticos [4]. Otro mecanismo de resistencia a los fármacos es la expresión de enzimas que modifican la estructura molecular de los antibióticos [5]. Aunque se han centrado muchos esfuerzos en desarrollar la próxima generación de agentes antimicrobianos, existe una mayor necesidad de métodos de desinfección superiores.

Las nanopartículas de plata (Ag NP) se han utilizado en muchas aplicaciones, como portadores de proteínas, radiosensibilizadores, mejora de la eficiencia de las células de combustible solar y agentes antibacterianos [6,7,8]. Las nanopartículas, incluidas las nanopartículas que contienen metales, las NP de Ag son las más utilizadas como agentes antimicrobianos [9]. En realidad, las nanopartículas de plata han mostrado una actividad antimicrobiana significativa contra las cepas bacterianas, pero una citotoxicidad insignificante para las células animales [10, 11]. Además, las NP de Ag han mostrado actividad antimicrobiana contra hongos, ciertos virus y cepas bacterianas resistentes a los antibióticos. Con respecto a su mecanismo de acción, la supresión de la replicación del ADN, el bloqueo de la diferencia de potencial eléctrico necesaria en las membranas citoplasmáticas y la supresión de la cadena respiratoria son los principales mecanismos de acción de las NP de Ag. Por lo tanto, el tamaño, la estructura de la superficie y las formas controladas de los NP de Ag juegan un papel crucial en su actividad antimicrobiana y otras aplicaciones. El método general para la preparación de NP de Ag implica la reducción de iones de plata en presencia de un tensioactivo apropiado para lograr el crecimiento controlado de NP de Ag [12]. La mayoría de los agentes reductores y tensioactivos muestran citotoxicidad para las células de tejido humano y potencialmente causan contaminación ambiental. Por lo tanto, es esencial un mayor esfuerzo en el desarrollo de métodos ecológicos para la preparación de NP de Ag de forma controlada.

En este trabajo, presentamos una ruta novedosa para la biosíntesis de NP de Ag mediante la utilización de extracto de levadura. Durante el proceso, el extracto de levadura suministra agentes reductores y protectores, incluidos aminoácidos, vitaminas y carbohidratos, mientras que los iones de plata sirven como aceptor de electrones. Como resultado, la estabilidad favorable proporcionada por los agentes de remate orgánicos en la superficie, los Ag NPs monodispersos, se puede conservar durante más de un año sin precipitación. Se encontró que las NP de Ag mostraban una actividad antibacteriana superior en comparación con la ampicilina frente a E. coli células. En comparación con los métodos sintéticos convencionales, el enfoque de biosíntesis presentado en este documento es biocompatible, rentable y ambientalmente benigno. Además, los Ag NP de forma controlada y bien dispersos mostraron buenos efectos antibacterianos hacia E. coli .

Métodos

Materiales

Nitrato de plata (AgNO ₃ ), sacarosa (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ), cloruro de sodio (NaCl) e hidróxido de sodio (NaOH) se adquirieron de Sinopharm Co., Ltd. La levadura de panadería seca se obtuvo de AB / MAURI Co., Ltd. E. coli se compró en TransGen Biotech Co., Ltd. El kit de ensayo de proliferación celular en una solución acuosa CellTiter 96® (MTS) se compró en Promega Biotech Co., Ltd. Plásmido pcDNA3.4, tampón de muestra 1 × NuPAGE® LDS, Eagle modificado de Dulbecco Se adquirieron medio (DMEM) y suero fetal bovino (FBS) de Thermo Fisher Scientific Inc. Se adquirieron medios de ampicilina y Luria-Bertani (LB) de Sangon Biotech Co., Ltd. Todos los productos químicos eran reactivos analíticos y se usaron sin purificación adicional. Se utilizó agua ultrapura desionizada (18,2 MΩ.cm) a lo largo de los experimentos.

Síntesis de NP de Ag

Las células de levadura almacenadas se inocularon en medio Luria-Bertani (LB) y se agitaron a aproximadamente 150 rpm durante la noche a 25ºC para su activación. Luego, las células de levadura activadas se lavaron con solución salina al 0,9% y se dispersaron en solución de sacarosa al 2% con agitación a aproximadamente 150 rpm durante 6 ha 25ºC. Finalmente, se recogió el extracto de levadura exento de células para la biosíntesis de NP de Ag mediante centrifugación a 2000 rpm durante 5 min. Durante el proceso biosintético, el valor de pH del extracto de levadura se ajustó a 10 con una solución de NaOH, y luego, el AgNO ₃ La solución se añadió gradualmente a la solución anterior con agitación magnética vigorosa. Por último, las NP de Ag obtenidas se dializaron con membranas de diálisis de 1 kDa durante 5 días y se liofilizaron para su posterior caracterización.

Caracterizaciones

Se observaron imágenes de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de NP de Ag en un microscopio JEM-2100 con un voltaje de aceleración de 200 kV (JEOL, Japón). Las imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) se obtuvieron en un microscopio electrónico de barrido Carl Zeiss ULTRA plus (Carl Zeiss, Alemania) equipado con un espectrómetro de dispersión de energía (EDS) operado a 20 kV. Los espectros de absorción ultravioleta-visible (UV-Vis) se registraron en un espectrofotómetro Lambda 950 UV / Vis / NIR (Perkin-Elmer, EE. UU.). Los patrones de difracción de rayos X en polvo (XRD) se obtuvieron usando un instrumento D8 Advance (Bruker, Alemania). La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) se registró desde 4000-500 cm ^-1 con muestras preparadas como gránulos de KBr en un espectrómetro Vertex 70 FTIR (Bruker, Alemania). El potencial zeta de Ag NP se midió con un Malvern Zeta Nano ZS-90 (Malvern, Reino Unido) a 25 ° C. Los elementos de superficie en Ag NP se identificaron mediante espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) utilizando un instrumento Kratos AXIS Ultra DLD con una fuente monocromática de Al Kα (1486,6 eV) (Shimadzu, Japón). Los componentes de aminoácidos se analizaron con un analizador de aminoácidos de alta velocidad L-8900 (Hitachi, Japón).

Ensayo de citotoxicidad celular

Para explorar la biocompatibilidad de las NP de Ag preparadas, se empleó un ensayo MTS para evaluar la citotoxicidad celular de las NP de Ag [13]. Las células Cos-7 se cultivaron en DMEM complementado con medio completo FBS al 10% en una incubadora de atmósfera humidificada que contenía CO ₂ al 5%. a 37 ° C. Las células se sembraron en placas de fondo plano de 96 pocillos a una densidad de 10000 células por pocillo y se cultivaron durante 24 h. Luego, el medio de crecimiento se reemplazó con medio DMEM nuevo que contenía diferentes concentraciones de Ag NP. Después de la incubación durante otras 24 h, se determinaron las células relativamente viables mediante MTS. La absorbancia se midió a 490 nm usando un lector de microplacas SpectraMax® M5 (Molecular Devices, EE. UU.). Se utilizaron como control células no tratadas en medio DMEM.

Ensayo SDS-PAGE

La SDS-PAGE estándar se realizó con un gel de separación al 10% (p / v) y un gel de apilamiento al 4%. Las muestras se hirvieron durante 5 min con 1 x Tampón de muestras NuPAGE® LDS y se centrifugaron a 12000 rpm durante 5 min antes de la aplicación a los geles. El marcador proteico estándar se utilizó como control de referencia. Los geles se tiñeron con azul de Coomassie al 0,5%. Las imágenes de geles se registraron con GelDoc XR ⁺ sistemas de imágenes en gel (Bio-Rad, EE. UU.).

Estudios de actividad antimicrobiana

Para determinar la actividad antimicrobiana, las NP de Ag sintetizadas se probaron para determinar la actividad bactericida contra E. coli [14]. Una sola colonia de E. coli se cultivó durante la noche a 37 ° C en medio LB en un agitador orbital a 150 rpm. Las colonias se ajustaron a una DO de 0,01 a 0,02 a 600 nm con medio LB nuevo. Luego, se llenaron 100 μl de diluciones en serie de Ag NP en microplacas de 96 pocillos. A continuación, las microplacas se inocularon con 100 μL de E. coli solución y se incubó durante 16 ha 37 ° C. La viabilidad de E. coli se determinó midiendo la absorbancia a 600 nm con un lector de microplacas SpectraMax® M5 (Molecular Devices, EE. UU.). Se realizó un análisis del curso del tiempo para evaluar la sensibilidad antibacteriana frente a E. coli tiempo extraordinario. Finalmente, 100 μL de E. coli La solución se añadió a tubos estériles que contenían 10 y 20 µg / ml de Ag NP, respectivamente. La absorbancia a 600 nm se midió con un lector de microplacas SpectraMax® M5 (Molecular Devices, EE. UU.) Después de 1, 2, 4 y 6 h.

Se introdujo el ensayo de unidad formadora de colonias para investigar las NP de Ag contra las células bacterianas resistentes a los antibióticos. E. coli expresa de manera estable el plásmido pcDNA3.4 que contiene el gen de la β-lactamasa que confiere resistencia a la ampicilina como modelo. Cuando la E. coli ( E. coli -Amp ⁺ ) las células alcanzaron el crecimiento en fase logarítmica, la E. coli -Amp ⁺ las células se cultivaron en la placa de agar LB en el tratamiento con ampicilina sola o en el tratamiento combinatorio con Ag NP y se incubaron a 37ºC durante 18 h. El número de E. coli -Amp ⁺ Se calcularon las colonias formadas en placas LB. Todos los ensayos se realizaron al menos tres veces.

Resultados y discusión

Síntesis de NP de Ag

Como se ilustra esquemáticamente en el Esquema 1, la preparación de NP de Ag comenzó con el autoensamblaje de biomoléculas en el extracto de levadura para formar micelas de levadura. Entonces, Ag ⁺ se redujo in situ por los agentes reductores en el extracto de levadura, incluidos los aminoácidos, las vitaminas y los carbohidratos. Las nanopartículas de Ag formadas fueron estabilizadas por las biomoléculas. El revestimiento de la superficie de las NP de Ag mejoró la afinidad hacia la membrana bacteriana, aumentando la permeabilidad de la pared celular. La interacción entre los NP de Ag y el peptidoglicano cambió la configuración del peptidoglicano, lo que finalmente llevó al proceso de apoptosis para dañar las bacterias.

Ilustración esquemática propuesta de la biosíntesis de Ag NPs

Caracterización estructural de NP de Ag

Como se muestra en la Fig. 1a, la imagen SEM típica mostró que las NP de Ag sintetizadas tienen una forma esférica y un tamaño fino. El EDX confirmó la formación de NP de Ag (Fig. 1b). Se observó un fuerte pico de absorción óptica a aproximadamente 3 keV, que es un pico de absorción óptica típico de nanocristalitos de plata para resonancia de plasmón superficial. Las pequeñas cantidades de oxígeno y carbono podrían atribuirse a la fina capa de recubrimiento orgánico de las NP de Ag sintetizadas. La reacción de AgNO ₃ solución con NaOH conduce a la formación de una pequeña cantidad de Ag ₂ O. Por lo tanto, una pequeña cantidad de O también se puede atribuir a la presencia de Ag ₂ O. La morfología y el tamaño de los Ag NP se caracterizaron además por TEM de alta resolución (HRTEM). Los NP de Ag tenían un diámetro de 10,3 a 18,9 nm (Fig. 1c), con un tamaño medio de 13,8 nm (Fig. 1d). El tamaño, la forma y la química de la superficie de los Ag NP mostraron un efecto importante sobre la actividad antimicrobiana. El tamaño más pequeño y el área de superficie más alta permitieron que las NP de Ag interactuaran mejor con la membrana bacteriana para mejorar aún más la actividad antimicrobiana [15, 16, 17]. Las franjas de celosía transparente en la imagen HRTEM mostraron un espaciado de franjas de 0,15 nm (Fig. 2a), que corresponde a los planos (220) de la plata. Como se muestra en la Fig.2b, la naturaleza cristalina de los Ag NP se demostró mediante los patrones típicos de difracción de área seleccionada (SAED), donde los anillos circulares brillantes corresponden a (311), (220), (200) y ( 111) aviones [18, 19].

un Imagen SEM de emisión de campo de Ag NP, b Espectro EDX de Ag NP, c Imagen TEM de Ag NP y d distribución de tamaño de Ag NPs

un Franjas de celosía de Ag NP en la imagen HR-TEM, b anillos circulares de Ag NP de los patrones típicos de difracción de área seleccionada (SAED)

El espectro UV-Vis de Ag NP exhibió un fuerte pico a 418 nm, que se debió a la resonancia del plasmón superficial (Fig. 3a). En la figura 3b se muestra una solución amarilla de NP de Ag sintetizadas, que indica la formación de NP de Ag. El análisis del patrón XRD de los NP de Ag sintetizados mostró cuatro picos intensos a 77,36 °, 64,30 °, 43,52 ° y 38,16 °, correspondientes a los planos (311), (220), (200) y (111) para la plata, respectivamente (Fig. 3c). Los datos fueron confirmados por datos de plata estándar de la tarjeta JCPDS No. 04-0783 [20]. El patrón XRD demostró la naturaleza cristalina de las NP de Ag sintetizadas, de acuerdo con un informe anterior [21]. Se empleó el análisis FTIR para caracterizar e identificar las biomoléculas potenciales en las NP de Ag sintetizadas (Fig. 3d). La banda ancha a 3405 cm ⁻¹ corresponde a -OH estiramiento [22]. El pico más débil a 2915 cm ⁻¹ se asigna a la vibración de estiramiento −CH2. La banda a 1655 cm ⁻¹ en el extracto de levadura se debe a la vibración de estiramiento C =O de los restos carboxilo, y esta banda se desplaza a 1573 cm ⁻¹ en Ag NP, debido a la interacción entre restos carboxilo y Ag NP [23]. El pico agudo a 1375 cm ⁻¹ se atribuye a la vibración de estiramiento C – N. Las bandas a 1048 cm ⁻¹ y 1083 cm ⁻¹ se asignan a las vibraciones de estiramiento de C – O – C y C – OH, respectivamente [24, 25]. Estos resultados demostraron que las biomoléculas del extracto de levadura eran responsables de la biosíntesis de NP de Ag. El revestimiento de la superficie de las NP de Ag afectó la afinidad hacia la membrana bacteriana [26, 27]. Los estados de Ag NP se caracterizaron además por XPS. Como se muestra en la Fig. 4a, la exploración completa del espectro XPS con picos claros se atribuyó a C 1 s , Ag 3 d , Ag 3 p , Ag 3 s y O 1 s . El Ag 3 d (5/2) y Ag 3 d Se observaron picos (3/2) a energías de unión de aproximadamente 368,5 y 374,5 eV, respectivamente (Fig. 4b). Este valor de división de energía de 6,0 eV demostró la formación de NP de Ag [28, 29].

un Espectro UV-Vis de Ag NP, b foto de NP de Ag sintetizadas, c Patrón XRD de Ag NP y d Espectro FTIR de NP de Ag y extracto de levadura

un El escaneo completo del espectro XPS de Ag NP y b el espectro Ag 3d XPS

La carga superficial de Ag NPs fue determinada por el instrumento Malvern Zeta Nano ZS-90, que es un parámetro importante de estabilidad y dispersión de las soluciones coloidales. El potencial zeta es el potencial electrostático de la superficie en el límite entre la capa difusa y la capa compacta de nanopartículas, y que es un indicador para aplicaciones de polímeros biomédicos [30]. Como se muestra en el archivo adicional 1:Fig. S1, a un valor de pH más bajo de 3, el potencial zeta de Ag NPs reveló una carga ligeramente negativa (- 3,2 mV). El potencial zeta de las NP de Ag disminuyó monótonamente de - 12,1 mV a un pH de 7,0 a - 24,4 mV a un pH de 11,0, lo que confirmó los grupos cargados negativamente en la superficie de las NP de Ag. Gao y col. informó de que la dispersión y estabilidad de Ag NP se atribuye principalmente a la carga superficial [31]. La presencia de grupos cargados negativamente mejora la estabilidad y dispersión de Ag NP en soluciones acuosas [32].

Citotoxicidad de NP de Ag y análisis de biomoléculas

La biocompatibilidad de las NP de Ag sintetizadas es importante para su posterior aplicación biomédica. Para investigar la citotoxicidad de las NP de Ag, se detectó la viabilidad celular de las células Cos-7 mediante el ensayo MTS. Las células Cos-7 se incubaron con NP de Ag a diferentes concentraciones durante 24 h. Como se muestra en la Fig. 5a, no se reveló citotoxicidad significativa cuando las células se trataron con las NP de Ag a concentraciones tan altas como 200 µg / ml. Se puede concluir que las NP de Ag mostraron una citotoxicidad insignificante y una buena biocompatibilidad con las células Cos-7.

un Citotoxicidad de NP de Ag en células Cos-7 y b Análisis SDS-PAGE. Carril 1:control de tampón de carga. Carriles 2-4:NP de Ag sintetizadas. Carril 5:extracto de levadura centrifugado a 8000 rpm

Para explorar los mecanismos sintéticos de las NP de Ag sintetizadas, analizamos las biomoléculas en la superficie de las NP de Ag y el extracto de levadura. Como se muestra en la Fig. 5b, el análisis SDS-PAGE no mostró proteína marginal o detectable en la superficie de las NP de Ag sintetizadas o en el extracto de levadura. Además, determinamos las biomoléculas en el extracto de levadura con un analizador de aminoácidos de alta velocidad. Como se resume en el archivo adicional 1:Tabla S1 de información de apoyo, hay aproximadamente 22 tipos de aminoácidos en el extracto de levadura que son ricos en ácido glutámico, ácido γ-aminobutírico, ornamento y ácido alfa-linolénico. El punto isoeléctrico de estos aminoácidos es aproximadamente 6, excepto que los de lisina y arginina son aproximadamente 10 ~ 11. Además, una variedad de componentes que contienen −NH ₂ , como urea, amoniaco, asparagina y glutamina. Las biomoléculas de aminoácidos reductores, ácido alfa-linolénico y carbohidratos en el extracto de levadura tienen un papel importante en la formación de NP de Ag. Se informó que la reductasa dependiente de NADH [33, 34] o la enzima nitrato reductasa está involucrada en el proceso de reducción [35,36,37] en la biosíntesis de NP de Ag a través del extracto de microorganismos.

Las biomoléculas del extracto de levadura juegan un papel decisivo en la formación de NP de Ag al protegerlas de la agregación. Los estabilizadores de biomoléculas ayudan a prevenir reacciones redundantes entre NP de Ag [38]. Las moléculas anfóteras de aminoácidos contienen grupos tanto básicos como ácidos. La carga neta de estos compuestos de aminoácidos puede ser negativa o positiva dependiendo de los cambios de pH de la solución de extracto de levadura, lo que afecta aún más la capacidad de unión durante la síntesis de NP de Ag [39]. En la solución alcalina, los aminoácidos en la superficie de los Ag NP llevan cargas netas negativas que maximizan las interacciones de repulsión electrostática [40,41,42]. Las biomoléculas del extracto de levadura actúan como un agente de protección y desempeñan un papel clave en el control de la distribución del tamaño, la forma y la morfología en la formación de NP de Ag. El valor del pH es un factor importante que influye en la síntesis controlada de NP de Ag en el estudio. Cuando el valor del pH es inferior a 7, la nucleación se produce a una velocidad baja. Las NP de Ag se pueden formar en unos pocos minutos a valores de pH más altos, y el tamaño de partícula disminuye con los valores de pH crecientes de la solución. Se demostró el equilibrio óptimo entre los procesos de crecimiento y la nucleación [43]. Las NP de Ag inestables y aglomeradas siempre se presentan en el proceso de reducción de soluciones con valores de pH extremos (> 11) [44].

Actividad antibacteriana

E. coli ha sido ampliamente evaluado para la actividad antimicrobiana de Ag NPs. El crecimiento de E. coli en presencia o ausencia de Ag NPs demuestra la capacidad antimicrobiana. Como se muestra en la Fig. 6a, las NP de Ag sintetizadas exhibieron una actividad antibacteriana significativa de una manera dependiente de la concentración contra E. coli . El ensayo de inhibición del crecimiento demostró una reducción completa de E. coli a concentraciones de Ag NP superiores a 20,0 μg / ml en comparación con el control negativo. La mitad de la concentración inhibitoria (EC ₅₀ ) de Ag NPs fue de 13,4 μg / mL. La dosis de NP de Ag de 20,0 μg / ml mostró un efecto antibacteriano significativo contra E. coli durante todo el tiempo de prueba, mientras que las NP de Ag de 10.0 μg / mL mostraron un efecto inhibidor parcial (Fig. 6b).

un La inhibición del crecimiento de E. coli y b Análisis de la evolución temporal del efecto antibacteriano

Con el fin de investigar si las NP de Ag realmente afectan a las células bacterianas resistentes a los antibióticos, evaluamos la actividad antibacteriana de las NP de Ag contra las E. coli por ensayo de unidad formadora de colonias. E. coli -Amp ⁺ expresa de forma estable un alto número de copias del plásmido pcDNA3.4 que contiene el gen de la β-lactamasa que confiere resistencia a la ampicilina a E. coli [45] . El E. coli -Amp ⁺ las células se cultivaron en la placa de agar LB en el tratamiento con ampicilina sola o en el tratamiento combinatorio con Ag NP. La actividad inhibidora de las NP de Ag preparadas se presenta en la Fig. 7. Se observó que las NP de Ag en el tratamiento de combinación con ampicilina mostraron una actividad antibacteriana superior en comparación con la ampicilina sola. Por el contrario, el tratamiento de ampicilina sola no tiene actividad inhibidora sobre E. coli -Amp ⁺ . La terapia combinada de antibióticos y Ag NP proporciona una estrategia complementaria para superar las células bacterianas resistentes a los antibióticos, lo que mejora aún más los enfoques terapéuticos actuales. Los resultados generales presentados en este estudio contribuyen al desarrollo de inhibidores antibacterianos alternativos para tratar infecciones bacterianas causadas por cepas bacterianas resistentes a múltiples fármacos.

El crecimiento de E. coli -Amp ⁺ en tratamiento con ampicilina sola (50 μg / mL) o en combinación con Ag NP (25 μg / mL). un De alta densidad y b baja densidad de E. coli -Amp ⁺ celdas

Existe una gran necesidad de nuevos fármacos con diferentes mecanismos para combatir la resistencia bacteriana. Debido a su potente actividad antimicrobiana, los NP de Ag se han utilizado en productos médicos, productos de cuidado personal y textiles. Existen múltiples mecanismos mediante los cuales Ag NP combate la resistencia microbiana [46]. Los NP de Ag se acumulan en la superficie de la membrana bacteriana, aumentando la permeabilidad de la pared celular. La interacción entre las NP de Ag y el peptidoglicano cambió la configuración del peptidoglicano y, por tanto, dañó la membrana bacteriana [47]. Las características de forma, estructura superficial, morfología, dispersión y biocompatibilidad de las NP de Ag tienen un papel importante en su actividad antimicrobiana.

Conclusiones

En este documento, presentamos un nuevo método biosintético para la preparación de NP de Ag utilizando el extracto de levadura. Las micelas de levadura se formaron cuando el Ag ⁺ La solución se mezcló con el extracto de levadura. Las biomoléculas biorreductoras juegan un papel importante en la reducción de Ag ⁺ . Además, las biomoléculas proporcionan estabilidad favorable, monodispersidad y distribución de tamaño controlable para las NP de Ag sintetizadas, exhibiendo una buena estabilidad durante más de un año sin precipitación. El análisis de aminoácidos de alta velocidad reveló que el extracto de levadura es rico en biomoléculas, incluidos aminoácidos, ácido alfa-linolénico y ácido aminobutírico. Las NP de Ag exhibieron una actividad antibacteriana significativa de una manera dependiente de la concentración contra E. coli . El ensayo de inhibición del crecimiento demostró una reducción completa de E. coli a concentraciones de NP de Ag superiores a 20,0 μg / ml. Los NP de Ag en el tratamiento de combinación con ampicilina exhiben una actividad antibacteriana superior en comparación con la ampicilina sola frente a E. coli ( E. coli -Amp ⁺ ) células. Los revestimientos superficiales de las NP de Ag mejoraron la afinidad hacia la membrana bacteriana y aumentaron la permeabilidad de la pared celular. La interacción entre los NP de Ag y el peptidoglicano cambió la configuración del peptidoglicano y finalmente condujo a la apoptosis de las bacterias. Además, estos Ag NP estabilizados por las biomoléculas exhibieron baja citotoxicidad y buena biocompatibilidad hacia las células Cos-7.

Disponibilidad de datos y materiales

Los conjuntos de datos que respaldan las conclusiones de este estudio actual están disponibles a través de los autores correspondientes previa solicitud razonable.

Abreviaturas

Ag NP:: Nanopartículas de plata
DMEM:: Medio Eagle modificado de Dulbecco
E. coli :: Escherichia coli
EDS:: Espectrómetro de dispersión de energía
FBS:: Suero fetal bovino
FTIR:: Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier
HRTEM:: TEM de alta resolución
LB:: Luria-Bertani
SAED:: Difracción de área seleccionada
SEM:: Microscopía electrónica de barrido
TEM:: Microscopía electrónica de transmisión
UV-Vis:: Ultravioleta visible
XRD:: Difracción de rayos X en polvo

Uso combinado de nanoprismas de plata anisotrópica con diferentes relaciones de aspecto para el acoplamiento multimodo Plasmon-Exciton Avances de los anestésicos locales nanoestructurados de liberación prolongada

Nanomateriales

Materiales poliméricos

Biologicos

Teñir

Especias