Production de nanoparticules métalliques par laser-ablation pulsée dans les liquides: un outil pour étudier les propriétés antibactériennes des nanoparticules

Résumé

Les propriétés antimicrobiennes des métaux comme le cuivre et l'argent ont été reconnues depuis des siècles. Ce protocole décrit l'ablation laser pulsée dans les liquides, une méthode de synthèse de nanoparticules métalliques qui permet d'affiner les propriétés de ces nanoparticules afin d'optimiser leurs effets antimicrobiens.

Résumé

L'émergence de bactéries résistantes aux médicaments multiples est une préoccupation clinique mondiale qui conduit certains à spéculer sur notre retour à une ère de médecine pré-antibiotiques. En plus des efforts visant à identifier de nouveaux médicaments antimicrobiens à petite molécule, l'utilisation de nanoparticules métalliques a suscité un grand intérêt pour le revêtement des dispositifs médicaux, des pansements et des emballages de consommation, en raison de leurs propriétés antimicrobiennes. La grande variété de méthodes disponibles pour la synthèse des nanoparticules aboutit à un large éventail de propriétés chimiques et physiques qui peuvent affecter l'efficacité antibactérienne. Ce manuscrit décrit la méthode pulsée laser-ablation dans les liquides (PLAL) pour créer des nanoparticules. Cette approche permet le réglage précis de la taille, de la composition et de la stabilité des nanoparticules à l'aide de méthodes de post-irradiation ainsi que de l'addition de tensioactifs ou d'extenseurs de volume. En contrôlant la taille et la composition des particules, une large gamme de propriétés physiques et chimiques de nanopa métalliqueOn peut explorer les matières plastiques qui peuvent contribuer à leur efficacité antimicrobienne, ouvrant ainsi de nouvelles avenues pour le développement antibactérien.

Introduction

Les nanoparticules (NP) sont généralement définies comme des particules ayant au moins une dimension inférieure à 100 nm. Les procédés traditionnels de synthèse chimique NP nécessitent généralement des agents réducteurs dangereux, comme les borohydrures et les hydrazines. En revanche, l'ablation au laser de cibles métalliques solides immergées dans un milieu liquide (ablation par laser pulsée dans les liquides - PLAL) fournit une voie respectueuse de l'environnement pour la synthèse NP qui satisfait à tous les 12 des Principes de Green Chemistry ^{1 , 2} . Dans PLAL, une cible métallique immergée est irr....

Protocole

1. Concentrer le laser à la nanose et le fluide de mesure

1. Assembler l'appareil d'ablation en plaçant une barre d'agitation magnétique et une étape d'ablation poreuse dans un bécher en verre de 50 ml.
   REMARQUE: L'étape d'ablation comprend une plate-forme en acier inoxydable de 3,81 cm de diamètre et 1,6 mm d'épaisseur avec dix trous de 0,65 cm de diamètre et six trous de 0,50 cm de diamètre forés dans le schéma illustré à la figure 1 . Le but de ces trous est de permettre au liquide de se déplacer sur la cible afin que les particules ne s'accumulent pas immédiatement au-de....

Résultats

En utilisant des cibles d'argent, les paramètres laser décrits ci-dessus et 60 mM de SDS dans le liquide d'ablation, les NP d'argent sont générés avec l'absorbance UV-VIS caractéristique au SPR ( Figure 2A ). Les mesures TEM et DLS révèlent un diamètre NP moyen d'environ 25 nm avant la post-irradiation ( Figure 2B ). L'ablation de la cible d'argent pendant 30 min donne typiquement une concentration en.......

Discussion

Les effets antimicrobiens reproductibles des NP nécessitent une production constante de NP avec des tailles et des concentrations similaires. Par conséquent, il est essentiel de standardiser les paramètres laser, y compris la fluidité, la longueur d'onde et la durée d'impulsion. Alors que la diffusion dynamique de la lumière est une méthode simple et rapide pour estimer la taille NP, une quantification précise de la distribution de taille nécessite une mesure directe par TEM. Comme chaque faisceau laser a des ca.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Laser nanoseconde Nd :YAG	Ekspla	NL303
Platine de balayage xy motorisée	Standa	8MTF
Spectrophotomètre UV-VIS	Agilent	Cary 60
Unité de diffusion dynamique de la lumière	Malvern	Zetasizer ZS 90
Microbalance	Maktek	TM 400
Microscope électronique à transmission	Zeiss	EM 902
Cible en feuille d’argent	Alfa Aesar	12127
Objectif à focale 250 mm	Edmund Optics	69-624
Grilles TEM en cuivre	Pacific Grid-Tech	Cu-400LD	Lacey/thin film coated grid
E. coli MG1655	ATCC	47076
Bacto tryptone	BD Biosciences
Extrait de levure	BD Biosciences	212750
Chlorure de sodium	Fisher Scientific	BP3581
Bacto agar	BD Biosciences	214010
sodium	Fisher Scientific	BP166-100
Polyvinylpyrrolidone	Fisher Scientific	BP431-100
Disque en acier inoxydable (pour l’étape d’ablation)	Metal Remnants, Inc.	N/D	1,5 pouce de diamètre, calibre 16
Bécher	Fisher Scientific	02-540G
Barre d’agitation magnétique	Fisher Scientific	14-513-57
Plaque d’agitation magnétique	Fisher Scientific	11-100-49SH
Compteur d’énergie et de puissance laser	Cohérent	1098579
Ruban de carbone	Shinto Chemitron Co. Ltd.	STR Tape
Bain d’eau sonique	Branson	1510
Compresseur d’air	GMC	Syclone 3010	Pour le séchage de la cible d’ablation
Objectif de distance focale de 75 mm	Edmund Optics	34-096	Lentille de mise au point pour post-irradiation
Cuvette à quartz	Precision Cells Inc	21UV40	Chemin de lumière de 50 mm (pour post-irradiation)
Kanamycine	Fisher Scientific	BP906-5
Microscope optique	Nikon	50i	Ce microscope est utilisé pour focaliser le laser sur la scène d’ablation. Ce modèle particulier n’est plus disponible, mais n’importe quel microscope optique avec un objectif 4X fonctionnera.
Caméra CCD	AmScope	MT5000-CCD
Glissière micrométrique	Ted Pella	2280-70

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