Nanoparticelle quali punti quantici di semiconduttori (QD) può essere utilizzato per creare agenti fotoattivabili per applicazioni anti-microbici o anti-cancro. Questa tecnica mostra come acqua, solubilizzazione di tellururo di cadmio (CdTe) QDs, coniugato ad un antibiotico, ed eseguire un test di inibizione batterica basata su curve di crescita e conta in piastra.
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Articolo metodologico
Solubilizzazione e Bio-coniugazione dei punti quantici e test di tossicità batterica curva di crescita e conta in piastra
In questo articolo
Sommario
Abstract
Punti quantici (QD) sono fluorescenti nanoparticelle di semiconduttori con dimensioni-dipendente spettri di emissione che possono essere eccitati da una vasta scelta di lunghezze d'onda. QDs hanno attirato molto interesse per l'imaging, la diagnostica e la terapia a causa della loro luminosa, fluorescenza stabile 1,2 3,4,5. QDs può essere coniugata ad una varietà di molecole bioattive per l'associazione di batteri e cellule di mammifero 6.
QDs sono anche ampiamente studiato come agenti citotossici per l'abbattimento mirato di batteri. L'emergere di ceppi batterici resistenti si moltiplicano sta rapidamente diventando una crisi di salute pubblica, in particolare nel caso di patogeni Gram-negativi 7. A causa del ben noto effetto antimicrobico di alcuni nanomateriali, in particolare Ag, ci sono centinaia di studi che hanno esaminato la tossicità delle nanoparticelle ai batteri 8. Studi batterici sono stati condotti con altri tipi di nanoparticelle di semiconduttori anche, especbuona resa TiO 2 9,10-11, ma anche ZnO 12 e altri, compresi CuO 13. Alcuni confronti di ceppi batterici sono stati eseguiti in questi studi, solitamente confrontando un ceppo Gram negativo con un Gram positivi. Con tutte queste particelle, meccanismi di tossicità sono attribuite ad ossidazione: o la fotogenerazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) dalle particelle o il rilascio diretto di ioni metallici che possono causare tossicità ossidativo. Anche con questi materiali, risultati di studi diversi variano notevolmente. In alcuni studi il ceppo batterico Gram positivo è riferito più sensibile del 10 Gram negativi, in altri è l'opposto 14. Questi studi sono stati ben recensione 15.
In tutti gli studi delle nanoparticelle, la composizione delle particelle, le dimensioni, la chimica di superficie, all'invecchiamento dei campioni / guasto, e lunghezza d'onda, la potenza e la durata di esposizione alla luce possono influenzare notevolmente i risultati. Inoltre, Synthesisottoprodotti s e solventi devono essere considerati 16 17. Ad alto rendimento tecniche di screening sono necessari per poter sviluppare efficaci agenti nanomedicina nuovi.
QDs CdTe hanno effetti anti-microbici da soli 18 o in combinazione con gli antibiotici. In uno studio precedente, abbiamo dimostrato che l'accoppiamento di antibiotici per CdTe può aumentare la tossicità ai batteri, ma diminuire la tossicità per le cellule di mammifero, a causa della diminuzione della produzione di specie reattive dell'ossigeno dai coniugati 19. Anche se è improbabile che il cadmio contenenti composti saranno approvati per l'uso nell'uomo, tali preparazioni possono essere utilizzati per la disinfezione di superfici o sterilizzazione di acqua.
In questo protocollo, diamo un approccio diretto per solubilizzare QDs CdTe con acido mercaptopropionico (MPA). I QD sono pronti all'uso nel giro di un'ora. Abbiamo poi dimostrano accoppiamento di un agente antimicrobico.
La seconda parte del protocollodimostra un test di inibizione a 96 pozzetti batterica utilizzando i QD coniugati e non coniugata. La densità ottica è letta su molte ore, permettendo gli effetti di aggiunta QD e l'esposizione alla luce di essere valutato immediatamente e dopo un periodo di recupero. Si illustrano anche un conteggio delle colonie per quantificare la sopravvivenza batterica.
Protocollo
1. QD solubilizzazione
Si tratta di un metodo appropriato per CdTe. Metodi simili possono essere utilizzati con altri tipi di QDs come InP / ZnS 20 e CdSe / ZnS 21.
- Preparare una soluzione di QDs CdTe in toluene a 15 pM (densità ottica = 2,5 al picco eccitonico prima).
- Trasferire 200 ul di questo stock in un flaconcino di vetro. Non utilizzare in plastica!
- Aggiungere 800 pl toluene, 1 ml di 200 mM tampone borato (pH 9) e 2 microlitri di 11,5 M di acido mercaptopropionico (MPA).
- Chiudere la fiala ed agitare vigorosamente per 30-60 secondi.
- Le fasi acquose di solventi ....
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Discussione
Le nanoparticelle rappresentano un promettente approccio per la creazione di nuovi agenti antimicrobici. Analisi della curva di crescita è un modo per monitorare la densità delle cellule batteriche che distingue le cellule attivamente, in crescita da inibito la crescita delle cellule. Una volta accoppiato con conta su piastra, consente una analisi approfondita del potenziale antibiotico di un coniugato. Il formato a 96 pozzetti permette variazioni relativamente high-throughput di concentrazione e le altre condizioni, qu.......
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Dichiarazioni
Non ci sono conflitti di interesse dichiarati.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato finanziato dal programma NSERC Discovery individuale, il NSERC / CIHR Collaborative Research Program Salute (CHRP), e la NSERC CREATE canadese Training Program Astrobiologia (CATP).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti (opzionale) |
| Componente tampone borato # 1 | Pescatore | L'acido borico A-74-1 | |
| Componente tampone borato # 2 | Sigma-Aldrich | Sodio Tetraborato B9876 | |
| MPA | Sigma-Aldrich | M5801 | |
| Vivaspin 500 | GE Healthcare | 28-9322 | Varie MWCO disponibili |
| Flaconcini di vetro | Pescatore | 03-338C | |
| EDC | Sigma-Aldrich | E6383 | |
| Polimixina B | Sigma-Aldrich | P1004 | |
| Gr battericaowth medio (LB) Component # 1 | Pescatore | NaCl S271 | |
| Crescita media batterica (LB) Component # 2 | BD | Triptone 211705 | |
| Terreno di crescita batterica (LB) Component # 3 | BD | Estratto di lievito 211929 | |
| Lampada per esposizione alla luce | Costume | ||
| Clear-fondo piastre da 96 pozzetti | Pescatore | 07-200-567 o 07-200-730 | |
| Spettrometro a fluorescenza | Molecular Devices | ||
| Assorbanza lettore di piastre | Molecular Devices | ||
| BactoAgar per i supporti solidi | Bioshop | AGR001.1 | |
| Piastre di Petri intorno | Pescatore | 08-75-12 | |
| Piastre di Petri rettangolari | Pescatore | 08-757-11A |
Riferimenti
- Michalet, X. Quantum dots for live cells, in vivo imaging, and diagnostics. Science. 307, 538-544 (2005).
- Jamieson, T. Biological applications of quantum dots. Biomaterials. 28, 4717-4732 (2007).
- Asokan, S.
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Ristampe e permessi
