Desarrollo de nanopartículas bimetálicas de Cu:Ag multiconcentración como bactericida prometedor para bacterias resistentes a los antibióticos, según lo evaluado con un estudio de acoplamiento molecular

Introducción

Una variedad de microorganismos compuestos por bacterias, hongos, virus y parásitos están presentes dentro de la tierra y su medio ambiente. Estas especies causan complicaciones en la producción y uso de equipos médicos, productos de salud, alimentos procesados, sistemas de purificación de agua y productos de saneamiento doméstico [1, 2]. Los médicos emplean habitualmente antibióticos para matar las bacterias que causan enfermedades en humanos y animales. La desventaja del uso frecuente de antibióticos es que hace que las bacterias sean resistentes a los medicamentos con el tiempo. Los antibióticos también sirven para reducir la cantidad de bacterias "buenas" presentes en el cuerpo, que luchan contra las infecciones. Las enfermedades resultantes de infecciones causadas por bacterias resistentes a los antibióticos se han convertido en la actualidad en un motivo de gran preocupación en el campo de la medicina. A este respecto, se han identificado muchos gérmenes resistentes a los fármacos [3, 4, 5, 6, 7]. Se están realizando nuevos esfuerzos para abordar el problema de las bacterias resistentes a los medicamentos y sustituir los agentes antimicrobianos actuales por terapias más eficaces y complementarias. En este sentido, la nanotecnología ha contribuido sustancialmente a la producción de nanomateriales como NP de óxidos metálicos y metálicos (es decir, Ag, Cu, CuO, TiO ₂ , SiO ₂ , MgO y ZnO) para combatir un número cada vez mayor de microorganismos resistentes a los antimicrobianos. Entre estos, los NP de Cu y Ag han mostrado propiedades antimicrobianas alentadoras [8,9,10,11,12].

En los últimos años, los NP bimetálicos se han desarrollado y utilizado para diversas aplicaciones en los campos de la química, la ciencia de los materiales, la biotecnología y la protección del medio ambiente. Los NP bimetálicos que contienen cobre (Cu) y plata (Ag) con una alta fracción de átomos en la superficie y una gran superficie específica han sido ampliamente estudiados [13]. Estos NP bimetálicos son de gran interés debido a sus propiedades químicas, ópticas, catalíticas, biológicas, plasmónicas y especialmente antimicrobianas mejoradas [14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]. Los iones de ag pueden reducirse con etanol en condiciones atmosféricas de 800 a 1000 ° C para obtener NP de plata [21, 22]. Los NP de plata poseen una buena eficacia antimicrobiana, por lo que se utilizan en la producción de cremas de protección solar y en el tratamiento del agua [23]. Las NP de Cu se fabrican mediante la reducción de sulfato de cobre con hidracina en etilenglicol bajo irradiación de microondas, y también se pueden utilizar como agente antibacteriano [24, 25, 26].

Los metales como Cu y Ag individualmente no tienen propiedades ópticas, catalíticas y estructurales prometedoras y no se pueden convertir en bimetálicos. Por otro lado, la combinación de ambos metales (Cu:Ag) ofrece nuevas oportunidades para ajustar la estructura y morfología del producto resultante para las aplicaciones deseadas. Según su estructura final, p. Ej., Núcleo-capa, estructura de campana, estructura de dos interfaces, estructura mezclada al azar o estructura en forma de flor, los NP bimetálicos pueden exhibir un rango de actividad antimicrobiana [27,28,29,30 , 31]. Hay varios métodos disponibles para la síntesis de NP bimetálicas que incluyen coprecipitación, sol-gel, hidrotermal, de reducción, microemulsión y método de poliol [32,33,34,35,36,37].

En este estudio, los NP bimetálicos de Cu:Ag se sintetizaron mediante el método de coprecipitación utilizando hidróxido de amonio y agua desionizada como disolvente, polivinilpirrolidona como agente de remate y borohidruro de sodio y ácido ascórbico como agentes reductores. Se prepararon cuatro muestras con diversas concentraciones. Con concentraciones crecientes de Ag en NP bimetálicas preparadas, las muestras mostraron una actividad mejorada contra la bacteria acinetobacter baumannii que causa fiebre y náuseas. El material sintetizado asumió una apariencia roja durante el crecimiento rápido, lo que sugiere que la actividad antimicrobiana se incrementó con concentraciones crecientes de Ag en NP bimetálicas. Además, se realizaron predicciones in silico utilizando un estudio de acoplamiento molecular para identificar el patrón de interacción de NP bimetálicas de Cu:Ag contra β -lactamasa de la vía biosintética de la pared celular junto con las enzimas FabI y FabH de la vía biosintética de los ácidos grasos.

Métodos

El estudio actual tenía como objetivo sintetizar varias concentraciones de Ag dentro de nanopartículas bimetálicas de Cu:Ag a través de la ruta hidrotermal para investigar la eficacia del agente antibacteriano contra bacterias resistentes a los antibióticos.

Materiales

Cloruro de cobre (II) (CuCl _{2 0.2} H ₂ O, 98,9%) y nitrato de plata (AgNO ₃ ) como precursores, polivinilpirrolidona (PVP, un peso molecular medio de 40.000) como agente de remate, borohidruro de sodio (NaBH ₄ , 99,9%) y ácido L-ascórbico (C ₆ H ₈ O ₆ , 99,0%) como agentes reductores e hidróxido de amonio (NH ₄ OH) se utilizaron en el presente estudio después de adquirirlos de Sigma Aldrich, EE. UU.

Síntesis de NP bimetálicos Cu:Ag

Se prepararon NP bimetálicas de Cu:Ag usando el método de coprecipitación como se muestra en la Fig. 1. En agua desionizada, se añadieron 1,25 g de PVP y 0,5 g de ácido ascórbico y se agitaron vigorosamente a 100ºC. Se prepararon individualmente dos soluciones de 40 mL de hidróxido de amonio; en una solución se añadieron 1,7 g de cloruro de cobre y en la otra solución 1,7 g de nitrato de plata. A continuación, estas dos soluciones se vierten una tras otra en la solución preparada inicialmente con la adición de 0,5 g de NaBH ₄ . Posteriormente, la solución final se agitó a 100 ° C durante 4 h para homogeneizarla y posteriormente se centrifugó a 6000 rpm para la extracción completa de las NP. Los NP bimetálicos obtenidos se secaron a 100 ° C para eliminar completamente la humedad y las impurezas, para asegurarse de que los productos bimetálicos preparados estuvieran en forma pura [12]. De manera similar, se prepararon cuatro muestras con diversas concentraciones de Ag (mol 2,5%, 5%, 7,5% y 10%) con proporciones de Cu fijas.

Ilustración que muestra la síntesis de NP bimetálicas de Cu:Ag

Actividad antimicrobiana

Se evaluó el potencial bactericida in vitro de los NP bimetálicos de Cu:Ag frente a bacterias patógenas S. aureus, E. coli y A. baumannii aislamientos obtenidos a partir de leche mastitica bovina mediante el método de difusión bien. Agar sal manitol, agar MacConkey y agar Lauria Bertani se limpiaron con hisopos con crecimiento activado por bacterias aisladas 1,5 × 10 ⁸ UFC / ml. Después de la solidificación del medio, se prepararon cinco pocillos usando una pipeta amarilla que tenía unas dimensiones de 15 mm de diámetro y diez microlitros (5 µg / ml). Se cargaron NP bimetálicas Cu:Ag recién preparadas en pocillos con diferentes proporciones en comparación con diez microlitros de amoxicilina (5 µg / ml) como control positivo y 50 µl de DIW como control negativo. La actividad bactericida de las NP bimetálicas de Cu:Ag sintetizadas se determinó midiendo las zonas de inhibición (en mm) formadas después de la incubación durante 15 ha 37 ° C.

Análisis estadístico

La actividad bactericida de los NP sintetizados con mediciones de la zona de inhibición (mm) se consideró estadísticamente significativa utilizando SPSS 20.0, análisis de varianza unidireccional (ANOVA) [57].

Estudio de acoplamiento molecular

Los antibióticos reducen el crecimiento bacteriano y provocan la muerte de las bacterias a través del daño de la pared celular, lo que altera los procesos bioquímicos, el daño de la membrana celular y la penetración a través de la biopelícula [38]. En las últimas décadas, se ha informado de muchas nanopartículas con actividad bactericida potencial, que matan las bacterias a través de la rotura de la pared celular o bloqueando la fuente de alimento mediante un mecanismo similar a los antibióticos conocidos [39,40,41]. Por lo tanto, se cree que las enzimas que pertenecen a estas vías bioquímicas son un objetivo importante y atractivo para el descubrimiento de antibióticos [12]. Aquí, las enzimas clave de la vía biosintética de la pared celular (es decir, β -lactamasa) y la vía biosintética de ácidos grasos (es decir, FabH y FabI) ​​se seleccionaron como posibles dianas para evaluar el mecanismo de interacción de las NP bimetálicas de Cu:Ag con su bolsa activa como inhibidores (ver Fig. 2).

Estructura 3D de las proteínas objetivo β -lactamasa, FabI (de A. bauminnii & S. aureus ) y FabH de E. coli

Los parámetros estructurales 3D de las enzimas seleccionadas se obtuvieron del banco de datos de proteínas con el código PDB:4U0X (resolución de 2,03 Å) para β -lactamasa [42] y 6AH9; Resolución 1,74 Å [43] para Enoil- [acil-proteína transportadora] reductasa (FabI) ​​de A. bauminnii . El β -lactamasa (estructura 3D) con ID de PDB:1MWU; Resolución 2,6 Å [44] y FabI con código PDB:4CV1; Resolución 1.95 [45] de S. aureus mientras que para FabH de E. coli tiene código PDB:4Z8D; Resolución 2.0 Å [46].

El estudio de acoplamiento molecular de NP bimetálicas de Cu:Ag se realizó utilizando el software ICM Molsoft v3.8-4a o superior (Molsoft L.L.C., La Jolla, CA) para identificar interacciones de unión con residuos clave del sitio activo [47]. La herramienta de preparación de proteínas / receptores de ICM se utilizó para la optimización y preparación de la estructura de los objetivos enzimáticos seleccionados. Los pasos involucrados fueron la adición de átomos de H polares, la eliminación de moléculas de agua y la minimización de energía utilizando parámetros predeterminados. La molécula de ligando cocristalizada se eliminó para proporcionar espacio para el acoplamiento de NP. El bolsillo de unión se definió usando una caja de rejilla que especificaba la posición del ligando cristalizado. En cada caso, se seleccionó la conformación con la energía de unión más baja de las 10 principales conformaciones acopladas para analizar el patrón de interacción y la tendencia de unión de los NP bimetálicos de Ag-Cu dentro del bolsillo activo. Se empleó el software visualizador Pymol y discovery studio para el análisis y la representación en vista 3D de las interacciones de unión [48]. La estructura de los NP bimetálicos de Cu:Ag se recuperó de PubChem en formato .sdf.

Caracterización

El análisis estructural y la pureza de fase se observaron mediante la activación de XRD (PAN analítico X’pert pro XRD) con radiación Cu-Kα ( λ =0,154 nm, 20 ° a 80 °). La presencia de modos vibracionales correspondientes a varios grupos funcionales se evaluó utilizando espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier-FTIR con espectrómetro Perkin Elmer. Los espectros de absorción se adquirieron utilizando un espectrofotómetro Genesys 10S de UV visible. Se empleó FESEM acoplado con espectrómetro EDS (JSM-6610LV) y HR-TEM (JEOL JEM 2100F) para visualizar las morfologías de la superficie. Se utilizó el software ICM v3.8-4a o superior (Molsoft L.L.C., La Jolla, CA) para el análisis de acoplamiento molecular.

Resultados y discusión

Se realizó un análisis XRD para evaluar la constitución de fases y la estructura cristalina de los productos formulados. La Figura 3a revela el patrón XRD trazado entre 20 ° y 80 °. En Cu:Ag bimetálico, las reflexiones observadas alrededor de ~ 38,2 °, 46 °, 64,4 ° y 77,1 ° se atribuyen a (111), (200), (220) y (311) facetas de la fase fcc Ag según JCPDS No 04-0783 [32, 49,50,51,52]. Considerando que, en el caso de Cu, las difracciones que aparecen en 32.6 °, 44.2 ° y 51 ° denotan planos de celosía (110), (111) y (200) que confirmaron la presencia de CuO estructurado fcc y Cu metálico, respectivamente, y bien emparejado con JCPDS No. 04-0836 [32, 53,54,55,56]. En el patrón extraído, se observaron picos de Ag y Cu, lo que significa la presencia de NP que constituyen las fases Ag y Cu. Además, la existencia de CuO en muestras con menor contenido de Ag (p. Ej., 1:0.025, 1:0.050 y 1:0.075) revela que las NP de Cu se oxidaron y exhibieron un comportamiento no protector a altas temperaturas debido a concentraciones más bajas de Ag [ 52]. Por el contrario, en la muestra con el mayor contenido de Ag (1:0,1), el pico de CuO presenta una baja intensidad, lo que indica la formación de un producto parcialmente libre de óxido [57]. Esto sugiere que se producirá una mejor resistencia a la oxidación de los NP bimetálicos debido a la adición de Ag [52]. No se detectó ningún pico adicional de impureza dentro de los límites de detección del instrumento, mientras que cada plano cristalográfico comprende sitios energéticamente distintos basados ​​en la densidad del átomo. Tanto los NP de Cu como los de Ag tienen facetas de alta densidad de átomos en (111) que sirvieron para exponer la orientación máxima de los planos [51, 58]. Usando la ley de Bragg, se encontró que el espaciamiento d de Ag y Cu era de 0.24 y 0.21 nm, respectivamente, lo que corresponde a un plano distinto (111) de ambos elementos y estaba en línea con los hallazgos de HR-TEM (Fig. 6) [51, 59 , 60,61,62]. Los anillos SAED correspondientes (Fig. 3b-d) obtenidos de productos bimetálicos preparados muestran patrones de anillo distintos que muestran productos bien cristalizados y concuerdan bien con los patrones de XRD.

un Perfiles XRD obtenidos de NP bimetálicas de Cu:Ag, b - d Anillos SAED obtenidos con HR-TEM para muestras b 1:0,025, c 1:0.050 y d 1:0,10, e Espectros FTIR de muestras preparadas

Los espectros FTIR se registraron entre 500 y 4000 cm ⁻¹ como se presenta en la Fig. 3e; la banda transmitida colocada entre 600 y 900 cm ⁻¹ es causado por la formación de enlaces Cu:Ag [63]. La banda observada alrededor de ~ 1200 y 1400 cm ⁻¹ se atribuye a C – O y C – H, respectivamente; picos que aparecen a ~ 1800 y 2100 cm ⁻¹ corresponde al enlace C =O y N – H debido a PVP y NH ₄ OH [64]. Transmisiones observadas alrededor de ~ 2800 cm ⁻¹ y 3400 cm ⁻¹ se atribuyen a la presencia de C≡N y grupo hidroxilo (O – H) [64].

La Figura 4a muestra los espectros de absorción de NP bimetálicas de Ag-Cu con bandas de absorción claras ubicadas a 340, 410 y 500 nm, que se atribuyen a la absorción por resonancia plasmónica de superficie de Ag y Cu metálicos [52]. La banda que aparece a 410 nm normalmente surge debido a la presencia de NP de Ag, y el último pico posicionado a 510 nm se atribuye a la existencia de NP de Cu [52, 57,58,59, 65,66,67]. Se puede sugerir que los NP bimetálicos se desarrollan con distintas fases Ag y Cu, en lugar de un desarrollo bimetálico que también fue afirmado por los resultados de XRD como se discutió anteriormente [52]. Se observó un ligero desplazamiento al rojo en la banda de absorción a 410 nm y un aumento en la absorción máxima con el aumento del contenido de Ag [58]. Usando la ecuación de Tauc,

$$ [\ alpha h \ nu =K \ left ({h \ nu - Eg} \ right) ^ {n}] $$ (1)

donde α se considera coeficiente de absorción [2.303 log ( T / d ), T es luz transmitida y d muestra el grosor de la celda de muestra], h simboliza la constante de Planck (6.62607015 × 10 ⁻³⁴ Js), \ (\ nu \) es la frecuencia de la luz, K muestra índice de absorción y E _g es igual a la energía de la banda prohibida en eV. El valor de " n ”Está relacionado con el tipo de banda prohibida de transición electrónica [13, 26, 68, 69]. Se calculó la banda prohibida de los productos bimetálicos preparados y se encontró que era de 3,2, 2,9, 2,7 y 2,6 eV, como se muestra en la Fig. 4b-e.

Espectros UV-Vis obtenidos de b bimetálicos - e Análisis de la gráfica de Tauc

A partir de imágenes SEM (Fig. 5a-d) de nanocompuestos bimetálicos de Cu:Ag sintetizados, se observó que las partículas de pequeño tamaño se depositaban en la superficie de las partículas grandes. Un aumento en el contenido de Ag de 2.5 a 7.5% condujo a la formación de varias partículas con morfología variable que finalmente culminaron en NP gruesas de Cu:Ag. Además, la acumulación de partículas diminutas y desiguales de Ag aumentó con el aumento de la concentración de dopante, lo que sugiere la aparición de bloques más dispersos en su superficie. Esto significa la gran influencia que tiene el dopaje con Ag en Cu sobre la morfología, que se confirmó aún más con micrografías HR-TEM (ver Fig. 5e-h).

a – d Imágenes SEM obtenidas de productos preparados, e – h Micrografías HR-TEM

Para profundizar en la morfología y el espaciado d de bimetálico preparado, se utilizó HR-TEM con una resolución de 10 nm. En la Fig. 6a, el espaciado d (0,21 nm) de Cu NPs corresponde a (111) faceta de Cu, como también es evidente en los resultados de XRD (Fig. 3a). La Figura 6b muestra un ligero aumento en el espaciado de capas (0,21 a 0,22 nm) y muestra Ag NP con una distancia interplanar de 0,24 nm que coincide con el plano (111). De manera similar, la Fig. 6c, d muestra los espaciamientos de capas calculados y las fases separadas de bimetálico, mientras que la Fig. 6e muestra la forma de las partículas de Ag y Cu NP. Se ve que las partículas en las imágenes HR-TEM poseen una estructura de núcleo-capa. En la Fig. 6d, dentro de una sola partícula, se registraron las franjas reticulares que emanan de Cu y Ag. Esto sugiere fuertemente la formación de NP bimetálicas núcleo-capa con diferentes proporciones Cu:Ag que producen NP cuasi esféricas irregulares. Además, la imagen TEM mostró que las partículas parecen una región oscura y brillante. Esta variación de contraste dentro de una sola partícula puede indicar la presencia de dos materiales constituyentes distintos, lo que sugiere la creación de partículas bimetálicas de Cu:Ag [70, 71].

a – d Imágenes HR-TEM (10 nm) para la medición del espaciado d para todas las muestras preparadas, e imagen de bajo aumento que muestra partículas bimetálicas

La presencia de un pico distinto en el espectro de EDS y la composición elemental que se origina en el bimetálico afirmó la formación exitosa de NP de Cu:Ag. La Figura 7a representa el espectro de EDS obtenido a partir de una muestra 1:0.050 que muestra picos claros de Cu y Ag. La Figura 7b se toma de una muestra 1:010 donde se detectaron picos de C y O en muestras dopadas. Estos aparecen debido a que las pestañas de carbón se utilizan para contener muestras durante el examen SEM y / o debido a los recuentos de fondo en el sensor SEM-EDS.

Perfiles EDS obtenidos de NP bimetálicas

La eficacia bactericida in vitro de las NP bimetálicas de Cu:Ag utilizando un ensayo de difusión de pozos de agar se presenta en la Tabla 1. Los resultados demuestran una relación proporcional directa entre la concentración de NP sintetizadas y las zonas de inhibición (mm). Estadísticamente significativo ( P <0,05) zonas de inhibición registradas para (2,5, 5, 7,5 y 10% en peso) dopante Ag contra S. aureus, E. coli y A. baumannii osciló entre 0,85–2,8 mm, 0,55–1,95 mm y 0,65–1,85 mm, respectivamente, ver Tabla 1. Todos los resultados se compararon con DIW (0 mm) y amoxicilina (4 mm) como control negativo y positivo, respectivamente. De manera similar, el% de eficacia de los NP dopados en función de la edad aumentó (21,2-70%), (13,7-48,7%) y (16,2-46,2%) contra S. aureus, E. coli y A. baumannii , respectivamente. Se encontró que las NP bimetálicas Cu:Ag generales eran más potentes contra S. aureus (es decir, gramo + ive) en comparación con E. coli y A. baumannii (es decir, gram −ive).

El tamaño, la concentración y la forma de las NP afectan directamente al estrés oxidativo producido por las nanoestructuras. La eficacia bactericida en forma de zonas de inhibición (mm) mejoró debido a un mayor% en peso de dopaje de NP bimetálicas de Cu dopadas con Ag debido al aumento de la disponibilidad de cationes (++). La acción bactericida con respecto al tamaño y la concentración muestra una relación inversa con el tamaño [58, 59]. Las estructuras de tamaño nanométrico producen especies reactivas de oxígeno (ROS) de manera eficiente que residen en las membranas de las células bacterianas, lo que conduce a la extrusión de los orgánulos celulares y, en última instancia, a la muerte de las bacterias [60]. Además de la producción de ROS, la interacción catiónica de Ag ⁺ y Cu ⁺⁺ con partes de la membrana celular de las bacterias cargadas negativamente da como resultado una eficacia bactericida mejorada en concentraciones crecientes a través de la lisis celular y el colapso de las bacterias [58, 61].

Las aplicaciones biológicas de varias clases de nanopartículas se han estudiado ampliamente desde las últimas décadas. Debido a las características únicas de los NP, se han utilizado ampliamente por su potencial como agentes bactericidas con la capacidad de sustituir a los antibióticos tradicionales. Las NP interactúan con las células bacterianas, interrumpen la permeación de la membrana celular y destruyen vías metabólicas clave [72]. Es necesario explorar el mecanismo específico de toxicidad de las nanopartículas hacia las bacterias. Se cree que las NP interactúan con la célula bacteriana involucrando fuerzas electrostáticas, fuerzas de van der Waals o interacciones hidrofóbicas que finalmente resultan en la muerte de las bacterias. Se ha informado de que las enzimas son el principal factor de virulencia que interviene en la infección bacteriana y, al dirigirse a ellas para inhibir su actividad, ayuda a combatir la infección causada [73]. Aquí, el estudio de acoplamiento molecular de NP de Cu:Ag contra objetivos enzimáticos de la pared celular junto con la vía biosintética de ácidos grasos identificó el patrón de interacción de unión de estas NP dentro del bolsillo activo. Teniendo en cuenta el potencial antibacteriano in vitro de estos NP contra A. bauminnii , S. aureus y E. coli , los objetivos enzimáticos se seleccionaron de estos microorganismos para tener una idea del posible mecanismo detrás de su actividad bactericida.

La mejor conformación acoplada observada en el caso de NP bimetálicas de Cu:Ag con β -lactamasa de A. bauminnii reveló interacción de enlace de hidrógeno con Glu272 (2.8 Å) y Ser286 (3.2 Å) junto con interacción de contacto de metal con Val292, mientras que la puntuación de acoplamiento fue - 4.013 kcal / mol (Fig. 8a). De manera similar, la puntuación de unión de los NP bimetálicos de Ag-Cu se observó contra β -lactamasa de S. aureus fue - 4.981 kcal / mol que posee interacción de enlace de H con Ser403 (3.2 Å), Tyr519 (3.6 Å), Gln521 (3.0 Å) y Asn464 (3.1 Å) como se muestra en la Fig. 8b.

Patrón de interacción de unión de los NP bimetálicos Ag – Cu dentro del bolsillo activo. un β -lactamasa de A. bauminnii , b β -lactamasa de S. aureus . c , d Patrón de interacción de unión de NP bimetálicas Ag – Cu dentro de la bolsa activa c enoil- [acil-proteína transportadora] reductasa (FabI) ​​de A. bauminnii , d enoil- [acil-proteína transportadora] reductasa (FabI) ​​de S. aureus , e patrón de interacción de unión de NP bimetálicas Ag-Cu dentro del bolsillo activo de FabH de E. coli

La segunda enzima diana seleccionada en el estudio actual FabI pertenece a la ruta biosintética de ácidos grasos y las predicciones de acoplamiento molecular sugirieron NP bimetálicas de Cu:Ag como inhibidor potencial contra esta diana. Los NP bimetálicos de Cu:Ag mostraron una buena puntuación de unión (-3,385 kcal / mol) contra FabI de A. bauminnii que tiene enlaces de H con Ser201 (2,7 Å), Ala199 (3,5 Å) y Leu198 (3,3 Å) como se muestra en la Fig. 8c. De manera similar, la mejor conformación acoplada de los NP de Ag-Cu con el sitio activo de FabI de S. aureus mostró unión de H con Gly202 (2.5 Å) y Gln155 (2.5 Å) con una puntuación de unión - 3.012 kcal / mol (Fig. 8d).

Además, la capacidad de unión de los NP bimetálicos de Cu:Ag contra FabH de E. coli También se evaluó y la puntuación de unión observada fue - 4.372 kcal / mol con interacción de enlace de H con Thr254 (3.5 Å), HIE244 (2.6 Å) y Glu302 (3.0 Å) que se muestran en la Fig. 8e.

Conclusión

Se prepararon nanopartículas bimetálicas de Cu:Ag mediante el método de coprecipitación para su uso en aplicaciones para combatir enfermedades relacionadas con bacterias. Los perfiles XRD confirmaron la presencia de CuO estructurado con fcc y partículas metálicas de Cu y Ag. Se observaron picos de Ag y Cu, lo que significa NP bimetálicas que implican fases Ag y Cu. Los planos observados en el análisis XRD corresponden bien a los anillos SAED. Grupos químicos unidos con productos formulados y banda de transmitancia característica entre 600 y 900 cm ⁻¹ fue causado por la formación de enlaces Cu:Ag. Los espectros graficados de UV-vis mostraron absorción a 410 nm que normalmente surge debido a la presencia de NP de Ag, y el último pico posicionado a 510 nm se atribuyó a la existencia de NP de Cu. Se observó que las partículas en las imágenes HR-TEM tenían una estructura núcleo-capa. Las NP de Cu:Ag mostraron claramente la formación de NP bimetálicas con diferentes proporciones de Cu:Ag que producían NP cuasi esféricas irregulares. Además, el espaciamiento d de Cu NP, es decir, 0,21 nm corresponde a (111) faceta de Cu detectada en los resultados de XRD. Un ligero aumento en el espaciado de las capas (de 0,21 a 0,22 nm) también muestra que las NP de Ag con una distancia de capa de 0,24 nm coinciden con el plano (111). El estudio de acoplamiento molecular mostró una buena concordancia con la actividad bactericida in vitro. La tendencia de unión de los NP bimetálicos de Cu:Ag contra β La enzima -lactamasa de la vía biosintética de la pared celular junto con las enzimas FabI y FabH de la vía biosintética de los ácidos grasos demostraron su potencial de inhibición que debe explorarse más a través de estudios de inhibición enzimática.

Disponibilidad de datos y materiales

Todos los datos están completamente disponibles bajo demanda.

Abreviaturas

EDS:

Espectroscopía de rayos X de energía dispersiva

FTIR:

Espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier

G + ve:

Gram-positivos

G −ve:

Gram negativo

HR-TEM:

Microscopía electrónica de transmisión de alta resolución

JCPDS:

Comité conjunto sobre estándares de difracción de polvo

Ag:

Plata

UV – Vis:

Espectroscopia visible ultravioleta

XRD:

Difracción de rayos X

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