Produção de nanopartículas metálicas por ablação a laser pulsada em líquidos: uma ferramenta para estudar as propriedades antibacterianas das nanopartículas

Resumo

As propriedades antimicrobianas de metais como cobre e prata foram reconhecidas há séculos. Este protocolo descreve a ablação por laser pulsada em líquidos, um método de síntese de nanopartículas metálicas que proporciona a capacidade de afinar as propriedades dessas nanopartículas para otimizar seus efeitos antimicrobianos.

Resumo

O surgimento de bactérias resistentes a múltiplos fármacos é uma preocupação clínica global levando alguns a especular sobre o nosso retorno a uma era de medicamentos "pré-antibióticos". Além dos esforços para identificar novos fármacos antimicrobianos de pequena molécula, tem havido grande interesse no uso de nanopartículas metálicas como revestimentos para dispositivos médicos, curativos para feridas e embalagens de consumo, devido às suas propriedades antimicrobianas. A grande variedade de métodos disponíveis para a síntese de nanopartículas resulta em um amplo espectro de propriedades químicas e físicas que podem afetar a eficácia antibacteriana. Este manuscrito descreve o método de ablação a laser pulsada em líquidos (PLAL) para criar nanopartículas. Esta abordagem permite o ajuste fino do tamanho, composição e estabilidade das nanopartículas usando métodos de pós-irradiação, bem como a adição de surfactantes ou exclusores de volume. Ao controlar o tamanho e a composição das partículas, uma grande variedade de propriedades físicas e químicas da nanopa de metalPodem ser exploradas as partículas que podem contribuir para a sua eficácia antimicrobiana, abrindo assim novas vias para o desenvolvimento antibacteriano.

Introdução

As nanopartículas (NPs) são geralmente definidas como partículas que têm pelo menos uma dimensão com menos de 100 nm de comprimento. Os métodos tradicionais de síntese NP química geralmente requerem agentes redutores perigosos, como boroidridos e hidrazinas. Em contraste, a ablação a laser de alvos de metal sólido imersos em um meio líquido (ablação a laser pulsada em líquidos - PLAL) fornece uma rota ecológica para a síntese NP que satisfaz todos os 12 dos Princípios da Química Verde ^{1 , 2} . Em PLAL, um alvo de metal submerso é irradiado por pulsos de laser repetidos. À medida que o laser abla o alvo, uma pl....

Protocolo

1. Focando o laser de nanosegundo e fluência de medição

1. Montar o aparelho de ablação colocando uma barra de agitação magnética e um estágio de ablação porosa dentro de um copo de vidro de 50 mL.
   NOTA: O estágio de ablação consiste em uma plataforma de aço inoxidável de 3,81 cm de diâmetro e 1,6 mm de espessura com dez orifícios de 0,65 cm de diâmetro e seis orifícios de 0,50 cm de diâmetro perfurados no padrão ilustrado na Figura 1 . O objetivo desses buracos é permitir que o líquido se mova através do alvo para que as partículas não se acumulem imediatamente acima do alvo. A mistura insuficiente leva a....

Resultados

Usando alvos de prata, os parâmetros de laser descritos acima e SDS de 60 mM no líquido de ablação, NPs de prata são gerados com a absorvância UV-VIS característica no SPR ( Figura 2A ). As medições de TEM e DLS revelam um diâmetro NP médio de aproximadamente 25 nm antes da pós-irradiação ( Figura 2B ). Ablação do alvo de prata por 30 min geralmente produz uma concentração de NP de 200 μg / mL. Ao avaliar a toxicidade antimicrob.......

Discussão

Os efeitos antimicrobianos reproduzíveis das NPs requerem produção consistente de NP com tamanhos e concentrações semelhantes. Portanto, é fundamental padronizar os parâmetros do laser, incluindo fluência, comprimento de onda e duração do pulso. Embora a dispersão de luz dinâmica seja um método fácil e rápido para estimar o tamanho de NP, a quantificação precisa da distribuição de tamanho requer medição direta por TEM. Como cada raio laser tem características distintas em termos de perfil de modo e divergência, é fundam.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
motorizado da transmissão de	Standa	8MTF
UV-VIS da
	Zeiss	EM 902
Alvo de folha de prata	Alfa Aesar	12127
Lente de distância focal de 250 mm	Edmund Optics	69-624
Grades TEM de cobre	Pacific Grid-Tech	-400LD	Grade revestida de filme fino/lacey
E. coli MG1655	ATCC	47076
Bacto triptona	BD Biosciences
Extrato de levedura	BD Biosciences	212750
Cloreto de sódio	Fisher Scientific	BP3581
Ágar bacto	BD Biosciences	214010
Dodecil sulfato de sódio	Fisher Scientific	BP166-100
Polivinilpirrolidona	Fisher Scientific	BP431-100
Disco de aço inoxidável (para estágio de ablação)	Metal Remnants, Inc.	N / A	1,5 polegadas de diâmetro, calibre 16
Copo	Fisher Scientific	02-540G
Barra de agitação magnética	Fisher Scientific	14-513-57
Placa de agitação magnética	Fisher Scientific	11-100-49SH
Medidor de energia e potência do laser	Coerente	1098579
Fita de carbono	Shinto Chemitron Co. Ltd.	Fita STR Sonicating
banho-maria	Branson	1510
Compressor de ar	GMC	Syclone 3010	Para alvo de ablação de secagem
Lente de distância focal de 75 mm	Edmund Optics	34-096	Lente de foco para pós-irradiação
Cubeta de quartzo	Precision Cells Inc	21UV40	Caminho de luz de 50 mm (para pós-irradiação)
Canamicina	Fisher Scientific	BP906-5
	Nikon	50i	Este microscópio é usado para focar o laser no estágio de ablação. Este modelo específico não está mais disponível, mas qualquer microscópio de luz com uma objetiva 4X funcionará.
Câmera CCD	AmScope	MT5000-CCD
Micrômetro slide	Ted Pella	2280-70

Nd do nanossegundo: Espectrofotômetro fase da exploração de Ekspla NL303 do laser de YAG Agilent Cary 60 Microscópio eletrônico dinâmico da transmissão de Malvern Zetasizer ZS 90 Microbalance Maktek TM 400 211705Microscópio de luz