Manufactura industrial
Internet industrial de las cosas | Materiales industriales | Mantenimiento y reparación de equipos | Programación industrial |
home  MfgRobots >> Manufactura industrial >  >> Industrial materials >> Nanomateriales

Au @ Ag Core @ Shell Nanopartículas sintetizadas con Rumex hymenosepalus como agente antimicrobiano

Resumen

En este trabajo, utilizamos un método secuencial de síntesis para nanopartículas bimetálicas de oro y plata con estructura núcleo @ caparazón (Au @ AgNPs). Rumex hymenosepalus El extracto de raíz (Rh), que presenta alto contenido en catequinas y estilbenos, se utilizó como agente reductor en la síntesis de nanopartículas. La distribución de tamaño obtenida por microscopía electrónica de transmisión (TEM) da un diámetro medio de 36 ± 11 nm para Au @ AgNP, 24 ± 4 nm para nanopartículas de oro (AuNP) y 13 ± 3 nm para nanopartículas de plata (AgNP). Las formas geométricas de los NP eran principalmente cuasi esféricas. El grosor de la capa de plata sobre los AuNP es de alrededor de 6 nm y está cubierto por biomoléculas activas en la superficie. La caracterización de nanopartículas incluyó imágenes de campo oscuro anulares de alto ángulo (HAADF) registradas con un microscopio electrónico de transmisión de barrido (STEM), espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (EDS), difracción de rayos X (XRD), espectroscopía UV-Vis, potencial Zeta, y dispersión dinámica de la luz (DLS). El espectrómetro infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR) y la espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) muestran que las nanopartículas se estabilizan mediante moléculas de extracto. Se realizó un estudio de cinética de crecimiento utilizando el modelo de Gompertz para microorganismos expuestos a nanomateriales. Los resultados indican que los AgNP y los Au @ AgNP afectan la fase de retraso y la tasa de crecimiento de Escherichia coli y Candida albicans de manera dosis-dependiente, con una mejor respuesta para Au @ AgNPs

Introducción

En los últimos 25 años se han estudiado varios métodos químicos para la síntesis de nanomateriales; sin embargo, la mayoría de estos métodos utilizan sustancias nocivas para el medio ambiente y utilizan altas temperaturas o equipos costosos. En este trabajo, realizamos la síntesis de nanoestructuras de oro y plata mediante el método de síntesis verde. Este método minimiza la contaminación desde el principio. Utilizando procesos "limpios", evitando la mayor parte del desperdicio y el uso de contaminantes peligrosos en el desarrollo de nanomateriales "limpios" que no representan una amenaza para la salud o el medio ambiente.

La síntesis verde de nanopartículas metálicas busca una influencia positiva de la interacción con los sistemas biológicos, lo que significa que las nanopartículas y su autofuncionalización con moléculas de polifenoles generan interacciones biológicas compatibles con sistemas como células y macromoléculas. En general, estas interacciones biológicas se utilizan como nanomedicina para enfermedades como el cáncer, la diabetes y las enfermedades neurodegenerativas. La síntesis de plata (caparazón) y AuNps como un sistema núcleo-capa tiene aplicaciones como sensores de diagnóstico óptico, sensor molecular [1, 2], terapias fototérmicas, antimicrobianos y mejora el proceso catalítico [3,4,5,6] en comparación con NP monometálicas.

En particular, se utilizan métodos secuenciales o simultáneos en diferentes reactores, métodos químicos y físicos [7] para la síntesis bimetálica:pirólisis por pulverización ultrasónica [8], un método sonoquímico [5], un chip de microfluidos [9], nanoprecipitación nanofluídica secuencial [ 10, 11] microemulsiones [12], liposomas [13], agentes reductores utilizados son de tipo químico o químico verde.

Los materiales secos se utilizan en la síntesis de nanopartículas como óxidos metálicos [14], nanotubos de carbono [15, 16], otros usos, dispositivos electrónicos blandos impresos [17]. Nanopartículas húmedas utilizadas en sistemas biológicos [18,19,20] portadores de fármacos [21, 22], antimicrobianos [23, 24], aplicación de detección [25] y nanotecnología computacional son una clasificación moderna [26] utilizada para definir usos.

Khatami et al., Revisaron la síntesis verde utilizando plantas de nanopartículas de tipo core @ shell, en particular, se utilizaron Antigonon leptopus , Diopyros kaki , Azadirachta indica , Potamogeton pectinatus , Anacadium oceidentale para la síntesis de nanopartículas de Au @ Ag con tamaño entre 5 y 500 nm (a), se probaron para diferentes aplicaciones (no antibacterianas), y Asparagus racemosus El extracto de raíz se utilizó para la síntesis de nanopartículas de aleación de Au-Ag y se encontró una CMI de 480 µg / ml probado en Escherichia coli , Bacillus subtilis , neumonía por Klebsiella , Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus [27]. Las NP de Au @ Ag obtenidas por síntesis química tienen aplicaciones como antibacterianas, y la CIM reportada es de alrededor de 2.5 µg / mL para el contenido de plata (caparazón) [28], Lu et. Alabama. informó una síntesis química de Au / AgNPs @ Van se prepararon usando NaBH 4 y además, la vancomicina y la CMI fue de 60 nmol / ml para las nanopartículas bimetálicas probadas en bacterias grampositivas y negativas [29].

Las propiedades antibacterianas de los nanomateriales bimetálicos [30,31,32,33,34] mejoran en función de la concentración de Ag. Por el contrario, un incremento en la concentración de Au disminuye las propiedades antibacterianas pero reduce el efecto citotóxico, es decir, el material bimetálico se vuelve más biocompatible [35]. Comparando el efecto de los materiales monometálicos de Au y Ag con los materiales bimetálicos [36,37,38,39,40], se ha demostrado que se produce un efecto sinérgico [41] entre materiales bimetálicos, generando efectos bifuncionales [28, 42].

La funcionalización de los nanomateriales tiene un interés particular ya que el entorno químico [43, 44, 45] (pH, presencia de azufre, moléculas biocompatibles, etc.) que rodean el sistema tendrá efectos sobre la interacción con células o microorganismos; por lo tanto, el énfasis en la generación de biomateriales usando química verde [46,47,48,49,50,51,52,53,54,55].

La composición química de las partículas bimetálicas [56,57,58] será un factor determinante en sus propiedades ópticas [41, 59], debido al efecto sinérgico de las nanoestructuras monometálicas [60].

En este trabajo se sintetizaron nanopartículas de oro y plata utilizando como agente reductor un Rumex hymenosepalus extracto, que es una planta que contiene estilbenos y moléculas de catequinas que actúan como poderosos antioxidantes en la reducción de iones metálicos. Se utilizaron nanopartículas de oro como núcleos para obtener nanopartículas bimetálicas tipo núcleo @ capa de Au @ Ag mediante un método de síntesis secuencial. La caracterización de nanomateriales involucra las técnicas de HAADF-STEM, TEM con EDS y HRTEM.

Con los diferentes tipos de nanopartículas sintetizadas, se realizó un estudio comparativo sobre la dinámica de crecimiento de la bacteria E. coli y S. aureus y la levadura Candida albicans.

Sección experimental

Materiales

Las raíces de Rumex hymenosepalus Fueron adquiridos en un establecimiento comercial de la localidad. Ambos precursores HAuCl 4 y AgNO 3 para la síntesis de nanopartículas se adquirieron de Sigma-Aldrich con una pureza del 99%. El caldo de infusión de cerebro y corazón (BHI) y el caldo de dextrosa de papa (PDB) utilizados para los ensayos de microorganismos se adquirieron de Sigma-Aldrich. El etanol (99% puro) utilizado en el proceso de limpieza de nanopartículas se adquirió de Fermont y se utilizó agua ultrapura (milli-Q) en los experimentos.

Extracto de Rumex hymenosepalus

Para la preparación del extracto, se maceraron 150 g de raíz cortada en rodajas y previamente deshidratada en 1000 mL de una mezcla de etanol / agua 70/30 V / V. La maceración se realizó a temperatura ambiente en un recipiente de vidrio con tapón hermético y protegido de la luz. Se controló la absorbancia de la solución obtenida durante 21 días hasta que no hubo cambios en su valor. En este momento se dio por finalizado el proceso de maceración. El extracto obtenido se filtró sucesivamente con filtros de papel Whatman con tamaños de poro de 8 µm y 2 µm y finalmente con un filtro acrodisco de 0,22 µm. El etanol se eliminó por evaporación rotatoria y el concentrado de extracto acuoso se congeló a -80ºC para liofilización (Labconco, FreeZone 1L). Los polvos obtenidos se almacenaron en recipientes estériles protegidos de la luz a temperatura ambiente hasta su uso.

Síntesis de AuNP

En primer lugar, Rumex hymenosepalus Se preparó una solución acuosa a 10 mg / ml a partir del extracto liofilizado. Posteriormente 16 mL de Rumex La solución se mezcló con 32 mL de agua ultrapura, manteniendo la agitación a 1000 rpm y se agregaron lentamente 16 mL de HAuCl 4 (0,01 M). La reacción se mantuvo durante una hora en condiciones de iluminación de laboratorio y a temperatura ambiente. La intensidad de la resonancia del plasmón superficial ( λ SPR =540 nm) se evaluó mediante espectroscopía UV-Vis a lo largo del tiempo; cuando no se observó ningún cambio, la síntesis se consideró completa. El producto obtenido se centrifugó a 12.000 rpm, el sobrenadante se reemplazó por agua ultrapura y se aplicó un proceso de sonicación durante 1 h para redispersar las nanopartículas. El procedimiento se repitió tres veces más. Se utilizó agua como disolvente en las dos primeras ocasiones y etanol en la última. Finalmente, se centrifugó la dispersión etanólica y los precipitados se secaron en un horno de convección a 40 ° C para preparar una dispersión acuosa de AuNPs a 2300 µg / mL.

Síntesis de Au @ AgNPs

Para la síntesis de Au @ AgNPs, 2 mL de la dispersión acuosa de AuNPs (2300 µg / mL), 0.8 mL de AgNO 3 (0,1 M) y 0,8 ml de Rumex hymenosepalus solución (10 mg / mL) se depositaron en un tubo de cultivo de vidrio estéril. La mezcla se sonicó durante 3 h en un baño limpiador ultrasónico (Branson, Modelo 2510). Posteriormente, el contenido se centrifugó a 12.000 rpm durante una hora, los sólidos obtenidos se redispersaron en agua ultrapura mediante sonicación para obtener una concentración de 1000 µg / mL.

Síntesis de AgNP

Para producir AgNP, se mezclaron 16 ml de solución de extracto (10 mg / ml) con 64 ml de agua ultrapura y 8 ml de AgNO 3 0,1 M. La reacción se llevó a cabo durante una hora en condiciones de iluminación de laboratorio a 25 ° C y resonancia de plasmón superficial (\ (\ lambda _ {{{\ text {SPR}}}} ^ {{{\ text {Ag}} }} \) =440 nm) se controló mediante espectroscopía UV-Vis a lo largo del tiempo para evaluar la formación. El producto se centrifugó a 12.000 rpm, el sobrenadante se reemplazó por agua ultrapura y se aplicó la sonicación durante 1 h. El procedimiento se repitió tres veces más. Se utilizó agua como disolvente en las dos primeras ocasiones y etanol en la última. La dispersión etanólica se centrifugó y los precipitados se secaron en un horno de convección a 40 ° C. Finalmente, el polvo de AgNPs obtenido se redispersó en agua ultrapura mediante sonicación para generar una dispersión coloidal a una concentración de 2000 µg / mL.

Caracterizaciones

Los espectros de absorción UV-Vis se obtuvieron en un espectrómetro PerkinElmer Lambda 45 de doble haz. Se empleó una rendija de 0,5 nm y se registraron los espectros a una velocidad de 480 nm / min en un rango entre 200 y 900 nm. Para las nanopartículas se utilizaron 50 µL de muestra y solo 5 µL para el extracto. El volumen final se completó hasta 3 ml en las celdas de cuarzo utilizando agua ultrapura como disolvente.

Potencial Zeta ( ζ ) de AuNP, AgNP y Au @ AgNP se midieron utilizando un Zetasizer-Nano ZS (Malvern Instruments, Reino Unido). Cada muestra se midió a temperatura ambiente (25 ° C) por triplicado y en función de la concentración a 1, 10, 50 y 100 µg / mL para cada muestra.

Los DLS para AuNP, AgNP y Au @ AgNP se midieron utilizando un Zetasizer-Nano ZS (Malvern Instruments, Reino Unido) equipado con un láser He – Ne de 633 nm. Cada muestra se midió a temperatura ambiente (25 ° C) por triplicado y en función de la concentración a 1, 10, 50 y 100 µg / mL para cada muestra. El índice de polidispersidad (PDI) se determinó a partir de experimentos DLS utilizando el software Malvern mediante la definición \ ({\ text {PDI}} =\ left ({\ frac {\ sigma} {{\ overline {D}}}} \ right) ^ {2} \), donde D es el diámetro promedio y \ (\ sigma \) es la desviación estándar de \ (D \). Los valores de PDI con 0,10 o menos se consideran altamente monodispersos [62].

La banda prohibida óptica E g se calculó para AgNP, AuNP, Ag @ AuNP, utilizando la ecuación de Tauc para determinar una banda prohibida en los materiales mediante la siguiente relación:

$$ \ alpha =\ frac {c} {h \ upsilon} \ left ({h \ upsilon - E _ {{\ text {g}}}} \ right) ^ {1 / n} $$ (1)

donde \ (\ alpha \) es el coeficiente de absorción del material (\ (\ alpha \) =2.303 A / d donde A es la absorbancia yd es el ancho de la celda) y donde E g es la banda prohibida de energía óptica y es la energía fotónica obtenida al trazar una línea entre ( αhʋ ) n y energía fotónica . El número índice n se toma como 2 para las transiciones directas de banda a banda permitidas en las muestras [63] y se puede evaluar fácilmente con un gráfico de ajuste lineal [64]. Depende del tipo de transición que puede tener valores 1/2, 2, 3/2 y 3 correspondientes a las transiciones directa permitida, indirecta permitida, directa prohibida e indirecta prohibida, respectivamente [65].

Las muestras de AgNP, AuNP, Ag @ AuNP y Rh se analizaron mediante absorción infrarroja utilizando un FTIR (PerkinElmer, Inc., Waltham, Spectrum Two). Los parámetros de adquisición fueron:4 cm −1 resolución, 16 escaneos y entre 4000 y 900 cm −1 rango de longitud de onda.

Los ensayos de espectroscopía de fotoelectrones de rayos X se llevaron a cabo en un modelo PHI 5100 de PerkinElmer, que contiene una fuente dual de Mg / Al, 300 W, 15 kV. La línea de emisión de Mg Kα con la energía de 1253,6 eV se utilizó para AgNP, AuNP, Ag @ AuNP y Rh. Todos los experimentos se realizaron en condiciones de vacío de 2 × 10 –9 Torr. [66]. Los datos se analizaron utilizando el software Multipak. Para la caracterización XPS, las diferentes dispersiones de nanopartículas y el Rumex hymenosepalus La solución de extracto se depositó en cubreobjetos limpios de la siguiente manera. Se agregaron 30 µl de la muestra al cubreobjetos dejándolo secar completamente para el siguiente depósito. El proceso se repitió al menos 5 veces hasta que se formó una película delgada y luego se caracterizó por XPS.

La microscopía electrónica de transmisión de barrido de campo oscuro anular de alto ángulo (HAADF-STEM) puede considerarse un modo de operación poderoso en microscopía electrónica, que proporciona una gran cantidad de información complementaria que aclara la estructura de un nanomaterial. HAADF-STEM con corrección de aberraciones puede determinar con resolución atómica las posiciones de átomos de diferente naturaleza química. Esto se debe a HAADF-STEM con corrección de aberraciones, conocido por su sensibilidad química y alta resolución espacial [67]. En este modo de funcionamiento, la imagen incoherente es dominante con una contribución insignificante de contraste de difracción [68]. Por lo tanto, el contraste de número atómico (contraste Z) en HAADF-STEM con corrección de aberraciones nos permite determinar los detalles estructurales de las nanoestructuras con gran precisión.

Para el análisis STEM, las muestras se analizaron en un microscopio electrónico JEOL-JEMARM200 operando a 200 kV, con un corrector CEOS para la lente condensadora. Las imágenes STEM de contraste Z se grabaron simultáneamente en los modos BF y HAADF. Las imágenes se registraron con una apertura de lente de condensador de 40 micrones (ángulo de convergencia de 32 a 36 mrad) y un tamaño de punto de 9 pA.

Para el análisis de microscopía electrónica, se depositó una gota (10 µL) de suspensión de Au @ AgNPs en una rejilla de carbón de 300 mallas de espesor, se secó a temperatura ambiente y se colocó en una cámara de vacío durante 24 h.

Las nanopartículas se analizaron mediante TEM en un aparato Jeol 2010F (resolución de 1,9 Å) a 200 kV. El análisis de EDS se realizó utilizando un espectrómetro de rayos X QUANTAX 200-TEM (Bruker) con detector XFlash 4010. Para el análisis HRTEM, se registraron micrografías TEM con aumentos superiores a 100.000X. Los espaciamientos interplanares de los planos cristalinos se determinaron mediante análisis de micrografía digital (versión 3.0 Gatan). La preparación de la muestra fue similar a la descrita anteriormente para el análisis STEM.

Los datos se recopilaron utilizando un sistema de difractómetro Bruker D8 QUEST equipado con un monocromador de espejos multicapa y un tubo sellado de Cu Kα Microfocus ( λ =1,54178 Å). Los fotogramas se recogieron en T =300 K a través de ω / φ -scans y luego procesados ​​para obtener difractogramas de Intensity vs. 2Theta. Se utilizó el software High Score Plus para el tratamiento de datos brutos y se implementó la base de datos de difracción de polvo ICSD asociada con el software para los análisis de identificación de la fase de búsqueda y coincidencia.

Ensayo de actividad antibacteriana

Los microorganismos analizados fueron bacterias Escherichia coli (ATCC 25922), Staphylococcus aureus (ATCC 5538P) y levadura Candida albicans aislado de orina infectada recolectada de un paciente masculino adulto con infección del tracto urinario (nuestro estudio sigue los principios de la Declaración de Helsinki). Se utilizaron Brain Heart Infusion (BHI) y Potato Dextrose Broth (PDB) para preparar el inóculo de bacterias y levadura, respectivamente. Los cultivos se incubaron a 37 ºC durante la noche. La concentración en unidades formadoras de colonias (UFC / mL) por mililitro de suspensión se determinó midiendo la densidad óptica por UV-Vis a 540 nm para bacterias, 600 nm para levaduras. Suspensiones que contienen 4 × 10 8 , 7,8 × 10 8 y 2,5 × 10 6 Se utilizaron UFC / ml para E. coli , S. aureus y C. albicans , respectivamente. La actividad antimicrobiana se evaluó en placas de 96 pocillos, utilizando medio de cultivo líquido agregado con nanopartículas y microorganismo a 37 ºC. Todas las pruebas se realizaron por triplicado. La absorbancia se midió en un lector de placas multimodo Synergy HTX Biotek, utilizando el software Gen 5. Todas las curvas de crecimiento microbiano se realizaron utilizando el software Origin Lab 8.0. Como primer paso, se agregaron a los pocillos 70 µL de medio de caldo fresco (BHI o PDB, según los microorganismos estudiados) mezclado con nanopartículas en la concentración requerida. Posteriormente, se agregaron 30 µL de suspensión de microorganismos a los pocillos y se homogeneizaron con el medio. El volumen final de cada pocillo fue de 100 µl. Después de dispensar el inóculo, se leyeron las placas de 96 pocillos en el espectrofotómetro descrito anteriormente. Las placas se mantuvieron a 37 ° C durante 24 h, con un modo de agitación circular antes de cada lectura con un período de 15 min cada una. La tasa de crecimiento de los microorganismos se determinó mediante la medición de la densidad óptica (DO) a la longitud de onda mencionada.

Crecimiento de curvas analizado por el modelo de Gompertz

Es bien conocido en la bibliografía que el modelo de crecimiento de Gompertz describe bien el crecimiento de poblaciones de microorganismos. Este modelo nos permite comprender dos parámetros críticos en la descripción del crecimiento de la población de microorganismos:la fase adaptativa (fase Lag) y la tasa de crecimiento poblacional. En particular, estudiar el comportamiento de la fase Lag en tratamientos inhibidores de microorganismos es relevante porque proporciona información sobre las respuestas adaptativas del microorganismo al tratamiento e incluso puede dar indicaciones sobre el desarrollo de resistencias del microorganismo al tratamiento evaluado [69 ].

El modelo de Gompertz modificado ha sido descrito por Zwietering et al. [70] y adaptado por Li et al. [69] y otros autores [71,72,73,74,75,76,77,78] como modelo que ajusta las curvas de crecimiento y

$$ y =A \ exp \ left \ {{- \ exp \ left [{\ frac {\ mu e} {A} \ left ({\ lambda - t} \ right) + 1} \ right]} \ right \} $$ (2)

donde A es el número de celda expresado como OD 540 ( S. aureus y E. coli ) y OD 600 ( C. albicans ), μ es la tasa de crecimiento en la fase exponencial y e es el exponencial e 1 , \ (\ lambda \) es la fase de retraso. Hemos ajustado nuestra cinética de crecimiento utilizando un software de origen 9.1 para analizar los efectos sobre S. aureus , E. coli, y C. albicans de los tres agentes AuNP, AgNP y Au @ AgNP.

Efecto de las nanopartículas sobre E. coli, , S. aureus y C. albicans Crecimiento

Escherichia coli y Staphylococcus aureus se inocularon en medio BHI y C. albicans se inoculó en caldo PD. Todos los cultivos se incubaron durante la noche a 36 ° C.Después de la incubación, los tres cultivos se ajustaron a absorbancias de 1, 0,7 y 1, respectivamente ( λ =540 nm). Los AuNP, AgNP y Au @ AgNP se ajustaron a una concentración de 50 µg / ml. En una placa de 96 micropocillos, los cultivos ajustados se expusieron a nanopartículas en una relación 7:3, alcanzando un volumen final de 200 µL cada micropocillo. Además, los cultivos ajustados se expusieron a agua esterilizada como condición de control en las mismas condiciones descritas anteriormente. Otros controles utilizados para este experimento fueron medios frescos y cada solución de nanopartículas sin microorganismos. Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Candida albicans estuvieron expuestos a AuNP, AgNP y Au @ AgNP, respectivamente. La placa de micropocillos se incubó a 36 ° C y se obtuvo una muestra de cada microorganismo en condiciones de tratamiento y control a las 1, 7, 13 y 19 h. Las muestras recolectadas se diluyeron en una serie de solución salina 1:10 y se esparcieron sobre la superficie de las placas Müeller-Hinton. Las placas inoculadas se incubaron a 36 ° C durante 24 h. Después de la incubación, se calcularon las UFC / ml mediante recuento directo.

Determinación de la concentración bactericida mínima (MBC)

Staphylococcus aureus , Escherichia coli y Candida albicans se inocularon cada uno en caldo Müeller-Hinton incubados durante la noche a 36 ° C y se ajustaron a 0,5 nefelómetro McFarland. Una vez que se ajustaron los inóculos para la determinación de la concentración mínima inhibitoria (MIC), se realizó una prueba de microdilución. Brevemente, se utilizó una placa de 96 pocillos para este propósito. Se vertieron 160 µl de un cultivo ajustado de cada microorganismo en 5 pocillos. Se prepararon soluciones de AuNP, AgNP y Au @ AgNP de 1000 µg / ml. Las soluciones anteriores se utilizaron para preparar soluciones de 750, 500 y 250 µg / mL. Se utilizó agua esterilizada pura como 0 µg / mL de nanopartículas y se añadieron 40 µL de cada solución anterior a 160 µL de cultivos ajustados. De esta manera, cada cultivo se expuso a una concentración final de 200, 150, 100, 50 y 0 µg / mL de cada nanopartícula probada. La microplaca se incubó a 36 ° C durante 24 h. Posteriormente, se inoculó una muestra de cada pocillo en una superficie de Müeller-Hinton y se incubó en las mismas condiciones descritas anteriormente. Después de la incubación, se observaron placas de Müeller-Hinton en busca de cualquier señal de crecimiento. La concentración en la que no se observaron señales de crecimiento se registró como valor de MBC.

Resultados y discusiones

Caracterización

La Figura 1a muestra los espectros de absorción UV-vis de los nanomateriales sintetizados. Las absorbancias se han normalizado para la máxima resonancia de plasmón de superficie localizada (LSPR) correspondiente a cada sistema de nanopartículas.

Espectros UV-Vis de nanopartículas ( a ), Potencial Z ( b ), DLS ( c ) y PDI ( d ) de Au, Ag y Au @ AgNPs

El espectro de absorción de Au @ AgNps en la Fig. 1a tiene una sola banda centrada en 474 nm, que se encuentra entre el LSPR de AgNP (445 nm) y el LSPR de AuNP (544 nm). La ausencia de un pico de absorción similar al oro en Au @ AgNPs sugiere que los nanomateriales obtenidos por síntesis secuencial son estructuras core @ shell. No es posible detectar ninguna banda de absorción asociada con el Au pertenece al núcleo. Algunos autores asumen que para los sistemas núcleo @ caparazón, los espectros de absorción están compuestos por dos bandas asociadas con cada uno de los metales para espesores de capa entre 3 y 4 nm. La absorción asociada con el núcleo metálico desaparece para espesores más altos, obteniendo una única banda de absorción donde la ubicación máxima depende de la relación espesor / tamaño del núcleo de la partícula bimetálica [79, 80].

Samal y col. [81] sintetizó nanopartículas núcleo @ caparazón (Au @ Ag) controlando los tamaños de los núcleos y agregando capas de diferentes espesores. En particular, nuestro resultado UV-vis para Au @ AgNPs coincide con el informado por Samal et al. para núcleos de oro de 32 nm y un espesor de plata superior a 15 nm, donde los espectros se caracterizan por una sola banda de absorción (~ 450 nm), y se observa la supresión de plasmones de superficie de Au.

Además, en la Fig. 1a, se puede observar la absorción centrada en 280 nm (región resaltada en azul), correspondiente a moléculas del Rumex hymenosepalus extracto utilizado como agente reductor en nuestra síntesis de nanopartículas. Archivo adicional 1:La figura S1 corresponde a Rumex hymenosepalus espectro de absorción de solución acuosa. Se observa una banda característica centrada en 278 nm, asociada a las transiciones electrónicas de los anillos aromáticos conjugados con los grupos carbonilo de compuestos polifenólicos [82]. Esta banda de absorción en los espectros UV-Vis de las nanopartículas indica que los productos finales contienen moléculas de extracto que permanecen en ellos, Rivero-Cruz et. Alabama. han informado cuatro estilbenoides, dos flavan-3-oles y tres antraquinonas aisladas de R. himenosepalo [83] y Rodríguez-León et. Alabama. han realizado un estudio de resonancia magnética nuclear para determinar que Rumex hymenosepalus contienen moléculas importantes como el glucósido de estilbeno y el galato de epicatequina y el galato de epigalocatequina [61]. Estas moléculas participan como agentes reductores en la síntesis de nanopartículas. El proceso implica la desprotonación de algunos grupos -OH de anillos fenólicos para formar grupos =CO. Las moléculas polifenólicas se oxidan y los electrones liberados se transfieren a Ag + y Ag 3+ iones para formar Au 0 y Ag 0 .

La Figura 1b muestra los valores de los potenciales Zeta correspondientes a AuNP, AgNP y Au @ AgNP a concentraciones de 1, 10, 50 y 100 µg / mL. Las nanopartículas se dispersan en agua ultrapura y la medición se realizó por triplicado a 25 ° C. En general, en todo el rango de concentración, las nanopartículas exhiben valores de potencial zeta más negativos que -30 mV, alcanzando valores de -40 mV a una concentración de 100 µg / mL para AuNPs y Au @ AgNPs y -38 mV para AgNPs. Estos valores de potencial Zeta altamente negativos indican que las nanopartículas experimentan interacciones repulsivas entre ellas que evitan su agregación y permiten la estabilidad a largo plazo de los coloides metálicos [84,85,86]. Al correlacionar los resultados de la espectroscopía UV-Vis con los valores de potencial Zeta obtenidos, podemos establecer que los valores altamente negativos pueden deberse a la formación de complejos de moléculas polifenólicas del extracto en la superficie de la nanopartícula [87].

Para aplicaciones biológicas, es valioso obtener poblaciones de nanopartículas con tamaños monodispersos [88], por lo que la Fig. 1c yd muestra los valores DLS correspondientes al diámetro medio y al índice de polidispersidad (PDI) para AuNP, AgNP y Au @ AgNP a concentraciones de 1, 10, 50 y 100 µg / mL. El diámetro medio de Au @ AgNPs es de alrededor de 250 nm y se mantiene constante en función de la concentración, de manera similar para nanopartículas monometálicas con un diámetro medio alrededor de 122 y 135 nm para AuNPs y AgNPs, respectivamente. En el mismo caso observe que los valores PDI son alrededor de 0.3 para nanopartículas monometálicas y 0.2 para Au @ AgNPs. Estos resultados, donde los tamaños no varían con la concentración, indican que los diferentes sistemas de nanopartículas tienen buena estabilidad presentando una polidispersidad de tamaños moderada (0.3 ≥ PDI ≥ 0.2).

Se calculó la banda prohibida óptica del gráfico Tauc (archivo adicional 1:Figura S2). La banda de conducción de los materiales semiconductores tiene valores E g <3 eV, como germanio de referencia tienen E g <0,7 eV y el silicio es E g =1,1 eV [89]. En nuestro caso, la banda prohibida para Au @ AgNP, AuNP y AgNP es 1,93 eV, 2,03 eV y 2,33 eV, respectivamente. Esto significa que estos materiales son considerados como semiconductores, y esta característica se obtuvo por los efectos de confinamiento cuántico que producen un aumento de la brecha energética, por lo que los nanomateriales pueden usarse como sensores, baterías y dispositivos optoelectrónicos [64].

Para establecer si los compuestos orgánicos están presentes en las nanopartículas, estos nanomateriales se caracterizaron por XPS y FTIR. La Figura 2a muestra los espectros de estudio del extracto vegetal y las nanopartículas. Como puede verse, todos los sistemas de nanopartículas presentan las señales características asociadas a los elementos carbono (C 1 s, 284,6 eV) y oxígeno (O 1 s, 532,2 eV) del Rumex hymenosepalus extraer. Este resultado confirma que las moléculas orgánicas del extracto están presentes en los nanomateriales obtenidos. Además, se obtuvieron espectros XPS de alta resolución para analizar los estados de oxidación de la plata y el oro en las nanopartículas (Archivo adicional 1:Figura S3). Para AgNPs (archivo adicional 1:Figura S3A), las señales en energías de enlace de 373,76 eV y 367,76 eV (∆BE =6,0 eV) correspondientes a la línea espectral 3d3 / 2 y 3d5 / 2 se pueden asociar con Ag 0 (plata metálica). Para AuNPs (archivo adicional 1:Figura S3B), el pico asociado con el acoplamiento espín-orbital 4f5 / 2 se encuentra en la energía de enlace 87,65 eV. Para 4f7 / 2, el pico de acoplamiento espín-orbital se encuentra en 83,98 eV. La relación de intensidades (I4f7 / 2> I4f5 / 2), ubicación y separación entre picos (ΔBE =3.67 eV) confirman que los iones de oro (Au 3+ ) se reducen completamente a oro metálico Au 0 [90]. Para Au @ AgNP, los espectros XPS de alta resolución correspondientes a la plata y el oro se muestran en el archivo adicional 1:Figura S3C y Figura S3-D, respectivamente. Estos espectros muestran el mismo comportamiento que sus homólogos monometálicos. Esto indica que tanto la plata como el oro son de valencia cero en la presentación core @ shell.

Espectros de levantamiento XPS ( a ) y FTIR ( b ) para Rh, Ag, Au y Au @ AgNPs

FTIR en la Fig. 2e muestra a 3296 cm −1 grupos hidroxilo, 2974 cm −1 (C – H) enlace del anillo aromático, 1689 cm −1 asociado con el estiramiento del grupo carbonilo (C =O) y 1689-1400 cm −1 debido al enlace carboxilato (C – O) y al estiramiento del enlace carbono-carbono y 1212 cm −1 asociado con el estiramiento de fenol C – O conjugado con AuNP, 1049 cm −1 Modo de estiramiento C – O de las moléculas del grupo éster de catequina [88,89,90] y 799 cm −1 la flexión fuera del plano en el fenol, la flexión C – H se informó en 964,4 y 829,39 cm −1 característica del resveratrol [91] desplazada en el extracto de Rh a 1031 y 867 cm −1 , respectivamente, y AuNP, AgNP y Au @ AgNP también se modifican, lo que es indicativo de la complejación de moléculas polifenólicas del extracto de Rh con nanopartículas.

La Figura 3a corresponde a una micrografía de STEM de campo claro representativa del sistema Au @ AgNPs a bajo aumento (barra de escala de 100 nm). A set of nanoparticles without agglomeration and with mostly quasi-spherical geometry can be seen. The same region is shown in dark field (HAADF) in Fig. 3b, and the core@shell structure can be observed, where can we distinguish Au-core looks more intense than Ag-shell, due to the difference in atomic number. Figure 3c and d corresponds to STEM higher magnification micrograph (scale bare 20 nm) of a nanoparticles group of system core@shell in a bright and dark field, respectively. Can be appreciated with clarity brilliant Au core and Ag shell lightly contrasted. These images show that the thickness of the Ag-shell varies between 3 and 5 nm. Additional file 1:Figure S4 corresponds to an individual images gallery where can be observed uniformity of Ag-shell.

Scanning Transmission Electron Microscopy at low magnification (scale bar 100 nm) of Au@AgNPs in Bright Field (a ) and HAADF (b ). A Small group of Au@AgNPs at higher magnification (scale bar 20 nm) in Bright Field (c ) and HAADF (d )

Figure 4a, c, and e corresponds to micrograph TEM of representative nanoparticles systems AuNPs, AgNPs, and Au@AgNPs, respectively. In all cases, nanoparticles have sphere-like morphology and are shown well separated from each other. This can be explained by the extract molecules onto nanoparticle surfaces, acting as spacers between them. Figure 4b, d, and f shows histograms corresponding to size distribution obtained by TEM and performed with 500 nanoparticles collected from 15 to 20 micrographs for each nanomaterial. The histogram presents Gaussian distribution with a mean size of 24 ± 4 nm (AuNPs), 13 ± 3 nm (AgNPs), and 36 ± 11 nm (Au@AgNPs). The discrepancy in values between DLS and TEM measurements with size distribution graph is due to conditions micro-environmental around the nanoparticles, while DLS shows a diameter for a system that includes metal, hydrated coating, and solvent by comparison in TEM measurements is a dry system where measurement is over metal only, in particular, in DLS the molecules used for complexation of nanoparticles (reducing agents and stabilizers) are dispersants that induce errors in sizing measurement and shifts it results to higher values [91].

TEM and size distribution of AuNPs in (a ) y ( b ), AgNPs in (c ) y ( d ), and Au@AgNPs in (e ) y ( f )

Figure 5 corresponds to the Au@AgNPs HAADF-STEM micrographics. A single nanoparticle is shown in Fig. 5a with a gold nucleus and silver cover perfectly delimited, the atomic number (Z) changes through the interface Au@Ag, intensity variations can be quantified by HAADF-STEM [67].

Au@AgNPs HRTEM (a ). Magnification from (a ) of interface core–shell (b ). FFT plot with Miller index (c ) and integrated image from FFT (Inverse) with interplanar distance (d )

The red square region is amplified to obtain an HRTEM micrography of the shell portion (Fig. 5b), and then to verify the crystalline shell structure, the nanoparticle periphery region was analyzed (discontinued square) with the Digital Micrograph 3.0 software (Gatan). Fast Fourier Transform (FFT) image of the selected area was obtained (Fig. 5c). Using the Inverse Fast Fourier Transform was possible to estimate interplanar distances of 2.3 Å, 2.0 Å, and 1.4 Å in Fig. 5d. These distances can be assigned, respectively, to the crystalline planes (111), (200), and (220) of face-centered cubic (fcc) silver according to Inorganic Crystal Structure Database (ICSD) at the FIZ Karlsruhe–Leibniz Institute for Information Infrastructure, Germany or the electron crystallography software Jems (V 4-5430, JEMS-SAAS, Switzerland) [92]. A similar analysis of crystal structure by HRTEM was carried out for monometallic nanoparticles as illustrated in Additional file 1:Figures S5 (for AuNPs) and S6 (AgNPs). In both cases, crystal structure corresponds to face-centered cubic (fcc).

EDS chemical analysis shows the presence of both metals for a group of bimetallic Au@AgNPs observed by TEM (Fig. 6a) in proportions of the atomic weight percent 77% of Ag (shell) and 23% of Au (cores) (Fig. 6b). In comparison, a single bimetallic (Fig. 6c) Au@AgNPs has proportions around 80% of Ag (shell) and 20% of Au (core) (Fig. 6d). To estimate the gold and silver atomic percentage on core@shell nanoparticles (Au@Ag), a quasi-spherical geometry approximation of nanoparticles morphology was considered. The AuNPs average diameter obtained from TEM size distribution (\(\overline{D}_{{{\text{Au}}}} =24\;{\text{nm}}\)) was used for core volume estimation (V Au ), and Au@AgNPs average diameter \(\left( {\overline{D}_{{{\text{Au}}@{\text{Ag}}}} =36\,{\text{nm}}} \right)\) for core@shell volume estimation \((V_{{{\text{Au}}@{\text{Ag}}}} )\). So, shell volume is determined as \(V_{{{\text{Ag}}}} =V_{{{\text{Au}}@{\text{Ag}}}} - V_{{{\text{Au}}}}\). Total atomic content of Au and Ag was calculated considering an fcc crystalline structure (4 atoms per unit cell) for booth metals where the Au and Ag lattice parameters are 4.0783 Å and 4.0862 Å, respectively [93]. Atomic content estimation by this procedure is 70% for Ag (Shell) and 30% Au (Core), which differs by 10% concerning the measurement obtained by EDS. Figure 7 shows a theoretical estimation of silver and gold content and how varies as the thickness of the shell increases and the size of the core is kept constant (\(\overline{D}_{{{\text{Au}}}} =24\;{\text{nm}}\)). It is observed that for Au@AgNPs with a diameter greater than 30.2 nm, the atomic content of silver exceeds the content of gold. In Supplementary Material, a detailed description of calculation is carried out to obtain atomic contents percentage. Similar estimations of atomic percentages were carried out considering other Au-core diameters and varying Au@AgNPs diameter (Additional file 1:Figure S7A-B).

TEM and EDS of an Au@AgNPs group (a , b ) with Au 23 and Ag 77% at. and single Au@AgNPs (c , d ) with Au 20 and Ag 80% at

Variations of atomic content percentage versus increase thickness shell, where diameter AuNPs (24 nm) was kept constant

Figure 8 corresponds to XRD patterns for AuNPs and AgNPs as well as bimetallic Au@AgNPs. All the synthesized products have fcc crystalline structure as previously reported in the characterization by electron microscopy. Peaks for Au@AgNPs are located at 2θ diffraction angles of 38.25°, 44.4°, 64.9°, 77.85°, and 81.25°. As can be appreciated in the figure, the AgNPs and AuNPs diffraction peaks are found in the same positions mentioned with a difference of ± 0.5°. This is because Au and Ag have very similar lattice constants, so their diffraction patterns for fcc crystal structure are almost identical [94,95,96]. In this way, the diffraction peaks in Fig. 8 are assigned, respectively, to the crystalline planes (111), (200), (220), (311), and (222) of the gold and silver fcc structure by JCPDS:4-0783 and 4-0784 [97].

X-ray Diffraction AuNPs (pink), AgNPs (brown), and Au@AgNPs (red)

Antimicrobial Activity

Monometallic (AgNPs, AuNPs) and bimetallic (Au@AgNPs) materials were tested at four different concentrations:1, 10, 50, and 100 μg/mL. Selected microorganisms to evaluate antimicrobial activity were yeast Candida albicans , Gram-positive bacteria S.aureus , and Gram-negative bacteria E. coli . Growth kinetics curves in a time-lapse of 24 h are shown in Fig. 9.

The growth curves using AuNPs, AgNPs, and Au@AgNPs like inhibitory treatments on Candida albicans ( a - c ), Escherichia coli ( d - f ), and Staphylococcus aureus (g - yo )

Candida albicans

AuNPs show no effect on growth kinetics until 10 h (Fig. 9a), varying in a dose-dependent manner the absorbance reached at 24 h. Interestingly, with 50 µg/mL or more, the growth kinetic shows a steep negative slope from 10 h until reaching a 45% reduction at 24 h, which suggests an antifungal effect of these materials. This can be attributed to the ability of gold nanoparticles to interact with relevant proteins present in fungus such as H + -ATPase, affecting proton pump activity. This atrophying the ability of yeast to incorporate nutrients causing its death [61]. In Fig. 9b and c was observed that AgNPs and Au@AgNPs inhibit the growth of the yeast Candida albicans from 10 µg/mL. The determination of the MIC50 concentration for both materials was estimated from the dose–response curve shown in Additional file 1:Figure S8. MIC50 is defined as the concentration of nanoparticles that produces a 50% decrease in absorbance concerning the control (yeast without treatment). For AgNPs and Au@AgNPs, MIC50 were 2.21 µg/mL and 2.37 µg/mL, respectively.

However, according to the EDS results (Fig. 9b), the silver content in Au@AgNPs is 64.85% mass. Thus, the concentration of silver in Au@AgNPs for MIC50 is 1.53 µg/mL, 30% lower than in the case of AgNPs. Padmos et. Alabama. have demonstrated that silver nanoparticles possess important antibacterial features, but are cytotoxic by mammalian cells this effect has reduced using bimetallic nanoparticles especially using gold in the core of bimetallic nanoparticles [35].

Escherichia coli

In Fig. 9d, AuNPs do not show significant inhibition (< 15%) or affect the growth kinetics of E. coli . For AgNPs (Fig. 9e) at low concentrations, the Lag phase remains unchanged, but there is a marked decrease in growth ratio indicated by the slope decrement. At 50 µg/mL Lag phase lasts up to 16 h and viability reaches a maximum of 20% at 24 h. For 100 µg/mL, an apparent detachment of the growth phase of the microorganism is not observed. In Au@AgNPs (Fig. 9f), the first two concentrations do not show changes in their growth phase, but a phase delay of up to 2 h is observed compared to the control. It is interesting to note that the lag phase lasts up to 21 h for the 50 µg/mL concentration, finally there is no explicit growth behavior for the 100 µg/mL concentration.

Staphylococcus aureus

A comparative analysis of lag phase regrowth occurred after 12 h for Au (Fig. 9g), Ag (Fig. 9h), and Au@AgNPs (Fig. 9i) in the case of S. aureus at 50 µg/mL. For the highest concentration at 100 µg/mL, there is no growth of the bacteria. Additionally, we observe changes in the slope of respect control for Au, Ag, and Au@AgNPs at 1 and 10 µg/mL.

AuNPs interaction with these Gram-positive bacteria could be due to the charged surface that causes an electrostatic interaction, destabilizing membrane structure. Similar results, but with higher NPs concentrations, are reported for AuNPs synthesized using Ananas comosus fruit extract as reducing agent [98] and blue-green alga Spirulina platensis protein [99]. Yang y col. show MIC > 500 µg/mL for S. aureus (CMCC(B)26003), our AuNPs has shown inhibition with 10 times less concentration; in this case, a critical synergy exists with polyphenols molecules on coating and stabilizing the surface of nanoparticle [100]. ROS is generated of less to higher intensity [101] by AuNPs, polyphenols (plant extracts), and AgNPs, so AuNPs in synergy with resveratrol and epigallocatechin gallate (EGCG) promote antibacterial response over S. aureus [102] had the most feasible mechanism in this case. Penders et al. reported 250 and 500 µg/mL of AuNPs-like antibacterial agents over S. aureus increases in bacterial growth lag time and antibacterial effect [61, 98, 99].

We believe that inhibition is caused by AgNPs [103] accumulation and diffusion on bacteria related to NPs surface charges that promote electrostatic interactions [104] with the bacteria's membrane leading to higher penetration and damage. We think this is a similar mechanism described for interactions between E. coli biofilms and AgNps [105].

For Au@AgNPs, the obtained results are comparable to those reported by other workgroups [100, 101]; however, different authors suggest that the inhibition of the growth of the microorganisms is directly related to the thickness of the shell [100, 101]. Core–shell NPs showed low cytotoxicity when tested in NIH-3T3 fibroblasts cells (normal mammalian cells) [35]. A lower proportion of silver in the shell of the Au@AgNPs shows similar results to AgNPs [100], and Au core potentializes antibacterial effect, and minimizes the cytotoxicity.

Curves Growth Analyzed by the Modified Gompertz Model

To know how the growth ratios (µ ) and Lag phase (λ ) are quantitatively modified, the growth curves of microorganisms exposed to different concentrations of nanomaterials (Fig. 10) were adjusted by the Gompertz model (Eq. 2).

Kinetic parameters were obtained by the Gompertz model. Growth Rate µ and Time Lag Phase \(\lambda\) for S. aureus ( a , b ) and E. coli ( c , d )

In Fig. 10a, it can be seen that all nanomaterials produce a decrease in the replication rate of S. aureus populations when the concentration of nanoparticles increases. This effect results in slightly higher sensitivity for AuNPs. At a concentration of 50 µg/mL, the growth ratio is only 30% concerning control (Additional file 1:Tables S1-S24); at a concentration of 100 µg/mL, all materials inhibit the growth of the S. aureus población. The behavior of the adaptive phase for S. aureus with the different treatments is shown in Fig. 10b. It is observed that there are no significant differences in the material used, and at 50 µg/mL, the Lag phase has increased by almost 5 times compared to the adaptive phase of S. aureus (Additional file 1:Tables S1-S24). In general, we can establish that the different nanomaterials evaluated in S. aureus reduce the replication rate and postpone the adaptive phase in a dose-dependent manner until its inhibition at 100 µg/mL.

Figure 10c clearly shows that AuNPs do not affect the growth ratio µ of E. coli bacterias. Meanwhile, AgNPs produce a decrease over µ , reaching a minimum value corresponding to 19% to the control (µ for E.coli without treatment) for 50 µg/mL (see Additional file 1:Table S52). In contrast, Au@AgNPs completely inhibit the E. coli growth at 100 µg/mL. Analysis of the behavior of E. coli Lag phase exposed to different materials is shown in Fig. 10d. In this case, unlike Fig. 10b, each material has a characteristic response. Thus, AuNPs do not generate any modification in the adaptive phase of E. coli , while AgNPs and Au@AgNPs have a dose-dependent effect on the Lag phase, the latter material standing out. Thus, we can establish that AuNPs have no appreciable effect on E. coli bacteria, and Au@AgNPs can inhibit replication and, therefore, indefinitely postpone the Lag phase of E. coli . Interestingly, this effect is not achieved for AgNPs even though the net silver content is higher than in Au@AgNPs. This suggests that the core@shell presentation of both metals produces a synergy that favors antimicrobial activity. Feng et. Alabama. have reported an electron compensation phenomena from Au to Ag in core–shell and alloy structures, which derive in enhance the cytotoxicity of nanoparticles but kept it the antibacterial properties, that means, a synergy between Au and Ag are assumed, due to observed differences between the monometallic and bimetallic materials [106], but more research is necessary.

Figure 11 shows the results of the direct count study of colonies of microorganisms exposed to nanomaterials. In general, the behavior of the microorganism populations reproduces the results obtained from the growth kinetics study (Fig. 7a, e, i). For example, in Fig. 11a, the population of microorganisms (represented logarithmically) decreases significantly only at 19 h where AuNPs have killed 92% of C. albicans . Interestingly, for nanoparticles containing silver (Fig. 11b, c) a more pronounced population decline is observed. Au@AgNPs system at 50 µg/mL, almost entirely inhibits S. aureus at 7 h (99.5% of bacteria killed) although microorganism reactivates its growth for later times. MBC determination was not possible to obtain for tested concentrations (Additional file 1:Figure S9-11), according to experimental observation higher concentrations are required to show this effect. However, for C. albicans , AgNPs showed an MBC value of 50 µg/mL (Additional file 1:Table S55).

Effect of nanoparticles over microorganisms growth C. albicans exposed to AuNPs (a ), E. coli exposed to AgNPs (b ), and S. aureus exposed to Au@AgNPs (c ). All microorganisms were exposed at 50 µg/mL nanoparticles concentration

Conclusions

For the first time, the production of gold nanoparticles and core@shell (Au@Ag) is reported using a Rumex hymenosepalus root extract as a reducing agent. To obtain Au@AgNPs is proposed a two-step sequential method that produces particles with moderate polydispersity and homogeneous silver shell. Determination of the growth curves and their parameters obtained through the Gompertz model indicate different effects of the nanomaterials on evaluated microorganisms. Inhibitory effects of AuNPs over S. aureus are reached at a concentration of 5 times less to report for other AuNPs synthesized by different processes. This reveals the importance of the synthesis process followed and the environment on the surface of the nanoparticles. On the other hand, AgNPs and Au@AgNPs produce a great growth of the lag phase (> 12 h). However, bacteria can adapt and initiate their growth at these sub-inhibitory concentrations with the consequent risk of generating resistance to these nanomaterials. This highlights the importance of conducting growth kinetic studies that cover an appropriate period to discard a delayed growth. Interestingly, Gompertz's analysis indicates that Au@AgNPs present a higher effect on the growth kinetic of microorganisms than shown by monometallic nanoparticles, which can be attributed to a synergistic effect of both metals on the core@shell structure. Bactericidal effects are only achieved in C. albicans exposed to AgNPs. More experiments must be carried out on higher concentration ranges of these nanomaterials (> 200 µg/mL) to determine their MBC on the studied microorganisms.

Disponibilidad de datos y materiales

All data generated or analyzed during this study are included in this article and its supplementary information file.

Abreviaturas

AuNPs:

Nanopartículas de oro

AgNPs:

Silver nanoparticles

Au@AgNPs:

Gold–silver bimetallic nanoparticles with core@shell structure

DLS:

Dispersión de luz dinámica

EDS:

Espectroscopia de rayos X de dispersión de energía

EGCG:

Epigallocatechin gallate

FTIR:

Espectrómetro de infrarrojos por transformada de Fourier

HAADF:

High angle annular dark field images

MBC:

Minimal bactericidal concentration

MIC:

Concentración mínima inhibitoria

Rh:

Rumex hymenosepalus Root extract

TEM:

Microscopía electrónica de transmisión

STEM:

Scanning transmission electron microscope

UV-Vis:

Spectroscopy ultraviolet–visible spectroscopy

XPS:

Espectroscopia de fotoelectrones de rayos X

XRD:

Difracción de rayos X


Nanomateriales

  1. Síntesis biogénica, caracterización y evaluación del potencial antibacteriano de nanopartículas de óxido de cobre contra Escherichia coli
  2. Síntesis fácil y propiedades ópticas de nanocristales y nanovarillas de selenio pequeños
  3. Nanofibras poliméricas electrohiladas decoradas con nanopartículas de metales nobles para detección química
  4. Síntesis fácil de compuesto de CuSCN coloreado y conductor recubierto con nanopartículas de CuS
  5. Dirigirse a las células endoteliales con nanopartículas multifuncionales de GaN / Fe
  6. Método de postratamiento para la síntesis de nanopartículas de FePt-Fe3O4 binarias monodispersas
  7. Efectos sinérgicos de nanopartículas de Ag / BiV1-xMoxO4 con actividad fotocatalítica mejorada
  8. Efecto del método de síntesis de nanopartículas de manganita La1 - xSr x MnO3 en sus propiedades
  9. Toxicidad de nanopartículas de CoFe2O4 recubiertas de PEG con efecto de tratamiento de curcumina
  10. Nanocomposites a base de óxido de grafeno decorados con nanopartículas de plata como agente antibacteriano
  11. Las nanopartículas de oxohidróxido de cobre dopado con ligando son antimicrobianos eficaces