Otrzymywanie nanocząstek tlenku i ocena ich działania przeciwbakteryjnego

Infekcje bakteryjne oporne na antybiotyki stają się obecnie problemem globalnym. Aby rozwiązać ten problem, skupiliśmy się na opracowaniu antybakteryjnych nanocząstek metalicznych, wykorzystujących różne mechanizmy do eliminowania komórek bakteryjnych. Nanocząstki tlenku znane są ze swoich doskonałych właściwości przeciwbakteryjnych.

Ponieważ są one zatwierdzone przez FDA, wiadomo, że są biokompatybilne z ludzkim organizmem. Główną zaletą naszej metody syntezy nanocząstek tlenku jest jej prostota i stosunkowo krótki czas syntezy w porównaniu z innymi protokołami, dzięki podejściu do syntezy opartej na wytrącaniu. To sprawia, że jest to bardzo skuteczna metoda, szczególnie w przypadku masowej produkcji z punktu widzenia komercjalizacji, a dodatkowo jej synteza chemiczna bez konieczności stosowania specjalistycznego sprzętu również zwiększa jej atrakcyjność.

Nasz zespół badawczy planuje dalszy rozwój terapii przeciwbakteryjnej z wykorzystaniem nanocząstek tlenku lub nanocząstek nieorganicznych i zintegrowanie ich z dostarczaniem leków do zastosowań w świecie rzeczywistym. Aby osiągnąć bardziej skuteczne leczenie specyficzne dla bakterii, wykorzystamy przeciwciała i lektyny do zwalczania bakterii, minimalizacji ogólnej toksyczności komórek cząstek i prowadzenia badań nad dostarczaniem cząstek do patogenów w rzeczywistych środowiskach infekcji. Na początek odmierz 200 mililitrów bezwzględnego alkoholu etylowego i wlej go do szklanej kolby okrągłodennej.

Umieścić kolbę na płaszczu grzewczym i mieszać w temperaturze od 25 do 40 stopni Celsjusza. Odważyć 500 miligramów CTAB w 50-mililitrowej fiolce i dodać do alkoholu etylowego w kolbie. Mieszaj roztwór, aż CTAB całkowicie się rozpuści.

Następnie dodaj 1,4 grama octanu do roztworu. Ustaw temperaturę płaszcza grzewczego na 70 stopni Celsjusza, aby zwiększyć temperaturę roztworu. Dodać 25 mililitrów 0,5 molowego roztworu wodorotlenku sodu do mieszaniny i pozostawić na reakcję przez godzinę, aż klarowny roztwór stanie się biały.

Roztwór rozprowadzić do 50 mililitrowych stożkowych probówek, a następnie odwirować w stężeniu 15 000 g przez 15 minut w temperaturze pokojowej. Odrzucić supernatant. Następnie dodaj 10 mililitrów wody destylowanej do jednej ze stożkowych probówek i ponownie zawieś nanocząstki poprzez sonikację roztworu.

Przenieść zawieszony roztwór do innej stożkowej rurki zawierającej granulki tlenku. Odwirować nanocząstki w temperaturze 15 000 g przez 15 minut w temperaturze pokojowej. Następnie usuń supernatant, ponownie zawieś nanocząstki w wodzie destylowanej.

Sprawdzić pH roztworu sklarowanego nad osadem za pomocą bibuły do badania pH, aż pH roztworu stanie się obojętne. Następnie wyrzuć supernatant i wysusz próżniowo osad próbki w temperaturze 60 stopni Celsjusza przez 24 godziny, aby uzyskać proszek nanocząstek tlenku. Udana synteza nanocząstek tlenku została potwierdzona za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej.

Otrzymane nanocząstki były okrągłe. Dynamiczne rozpraszanie światła wykazało, że zsyntetyzowane nanocząstki miały średnią wielkość 130,4 nanometra i potencjał zeta 28,92 miliwoltów. Uzyskany potencjał zeta wskazuje na względną stabilność nanocząstek w wodzie.

Widma absorpcyjne nanocząstek tlenku wykazały specyficzny pik absorpcji tlenku na poziomie 360 nanometrów, co potwierdza syntezę nanocząstek. Analiza dyfrakcji rentgenowskiej ujawniła wyraźne piki krystaliczne, które są charakterystyczne dla tlenku. Na początek przygotuj dwa miligramy na mililitr roztworu nanocząstek tlenku za pomocą DPBS.

Wykonać dwukrotne seryjne rozcieńczanie, aby uzyskać różne stężenia. Dodaj 100 mikrolitrów każdego badanego stężenia nanocząstek tlenku do 96-dołkowej płytki. Rozcieńczyć kulturę bakteryjną do 1 miliona CFU na mililitr tryptycznym bulionem sojowym lub pożywką TSB.

Dodaj 100 mikrolitrów do każdej studzienki zawierającej różne stężenia roztworu nanocząstek tlenku. Inkubować płytkę w temperaturze 37 stopni Celsjusza przez 24 godziny. Odpipetować 100 mikrolitrów nanocząstek tlenku roztworem bakteryjnym z każdej studzienki i przygotować różne dziesięciokrotne seryjne rozcieńczenia do 10 do ujemnych sześciu.

Przenieś 50 mikrolitrów z czterech rozcieńczeń na tryptyczne agary sojowe lub płytki z podłożem TSA. Inkubować płytki agarowe w temperaturze 37 stopni Celsjusza przez 24 godziny. Po wybraniu współczynnika rozcieńczenia, który jest policzalny dla każdej grupy, zaznacz wszystkie kolonie na policzalnej płytce rozcieńczenia i przelicz ponownie, aby stężenie stało się liczbą CFU na mililitr.

Uzyskane dane można wykorzystać do przedstawienia procentu żywych bakterii w stosunku do bakterii w kontroli ujemnej. Właściwości przeciwbakteryjne nanocząstek tlenku przetestowano na 0,5 miliona CFU na mililitr szczepu Pseudomonas aeruginosa. Aktywność przeciwdrobnoustrojowa nanocząstek wzrastała w sposób zależny od stężenia.

Nie zaobserwowano jednak widocznego spadku liczby kolonii bakteryjnych z wyjściowej nierozcieńczonej kultury bakteryjnej. W testach przeprowadzonych przeciwko szczepowi MRSA o stężeniu 0,5 miliona CFU na mililitr, nanocząstki te wykazywały zwiększoną aktywność przeciwbakteryjną, co prowadziło do znacznego zmniejszenia tworzenia kolonii bakteryjnych.