Büyüme Eğrisi ve Plate Count tarafından Kuantum Noktaları ve Bakteriyel Toksisite Tahliller kararlı hale getirilmesi ve Bio-konjugasyon
Summary
Gibi yarı-iletken kuantum noktaları (QDS) gibi Nanopartiküller anti-mikrobik ve anti-kanser maddeler uygulamalar için photoactivatable oluşturmak için de kullanılabilir. Bu teknik nasıl gösterir su çözünür bir antibiyotik onları eşlenik ve büyüme eğrileri ve plaka sayısı dayalı bir bakteriyel inhibisyon testi gerçekleştirmek, kadmiyum tellür (CdTe) QDS.
Abstract
Kuantum nokta (QDS) dalga boylarında geniş bir seçim ile heyecan edilebilir boyutuna bağlı emisyon spektrumları ile floresan yarı iletken nano parçacıklar vardır. QDS görüntüleme, teşhis, ve onların parlak, istikrarlı floresans 1,2 3,4,5 nedeniyle tedavi için oldukça ilgi çekmiştir. QDS bakteri ve memeli hücreleri 6 bağlanmak için biyo-aktif moleküller çeşitli konjuge olabilir.
QDS da yaygın bakteri hedeflenerek öldürülmesi için sitotoksik ajanlar olarak araştırılmaktadır. Çarpma dirençli bakteri suşunun ortaya çıkması hızla özellikle Gram negatif patojenler 7 durumunda, bir sağlık krizi haline gelmektedir. Çünkü özellikle belirli nanomalzemeleri, Ag bilinen antimikrobiyal etkisi, bakteri 8 nanopartiküllerin toksisite araştıran çalışmaların yüzlerce vardır. Bakteriyel çalışmaları espec, hem yarı iletken nano partiküller diğer türleri ile yapılmıştırially TiO 2 9,10-11, fakat, aynı zamanda 12 ZnO ve CuO 13 dahil olmak üzere diğerleri. Bakteri suşlarının bazı karşılaştırmalar genellikle Gram pozitif bir Gram negatif gerilim karşılaştırarak, bu çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Parçacıkları veya oksidatif toksisiteye neden olabilmektedir metal iyonlarının doğrudan salınımı ile reaktif oksijen türlerinin photogeneration (ROS): ya bu parçacıkların tümü ile, toksisite mekanizmaları oksidasyon atfedilir. Hatta bu malzemeler ile farklı çalışmaların sonuçları büyük ölçüde değişir. Bazı çalışmalarda Gram pozitif test suşu Gram negatif 10'undan bildirildiğine göre daha duyarlıdır, diğerleri içinde ters 14'tür. Bu çalışmalar iyi 15 gözden geçirilmiştir.
Tüm nanoparçacık çalışmalarda, partikül bileşimi, büyüklüğü, yüzey kimyası, örnek yaşlanma / arıza ve dalga boyu, güç ve ışık maruz kalma süresi tüm dramatik sonuçlarını etkileyebilir. Ayrıca, synthesi olaraklar yan ve solventler 16 17 düşünülmelidir. Yüksek verimli tarama teknikleri etkili yeni ilaçlar geliştirmek nanotıp edebilmek için gereklidir.
CdTe QDS anti-mikrobik etkileri başına 18 veya antibiyotikler ile kombinasyon halinde bulunmaktadır. Önceki bir çalışmada, CdTe için antibiyotik kaplin 19 konjugatları reaktif oksijen türlerinin üretiminin azalması nedeniyle, bakteri toksisitesini artırabilir ancak memeli hücreleri için toksik azaltabilirsiniz gösterdi. Bu kadmiyum içeren bileşikler insanda kullanım için uygun olacağı düşük olmasına karşın, bu preparatlar yüzeyler ya da su sterilizasyon dezenfeksiyon için kullanılabilir.
Bu protokol, biz merkaptopropanoik asit (MPA) ile CdTe QDS çözülebilmesinde için basit bir yaklaşımdır verir. QDS bir saat içinde kullanıma hazır. Biz daha sonra bir antimikrobiyal ajan için kaplin göstermektedir.
Protokolün ikinci kısmıKonjuge ve konjuge olmayan QDS kullanılarak 96-kuyucuklu bakteriyel önleme deneyi göstermektedir. Optik yoğunluk QD eklenmesi ve bir geri kazanım süresinden sonra yanı sıra hemen değerlendirilecek ışığa maruz kalma etkilerini izin veren, birçok saat boyunca okunur. Ayrıca bakteriyel yaşam hesaplamak için bir koloni sayısı göstermektedir.
Protocol
Discussion
Nanopartiküller yeni bir anti-mikrobiyal ajanlar oluşturulması için umut verici bir yaklaşımı temsil eder. Büyüme eğrisi analizi büyümeyi inhibe hücreleri aktif büyüyen hücreleri ayıran bakteri hücre yoğunluğu izlemek için bir yoldur. Plaka sayısı ile birleştiğinde, bu bir konjugat antibiyotik potansiyelinin tam bir analizini sağlar. 96-formatı, ışığa maruz kalma gibi konsantrasyonu nispeten yüksek verimli varyasyonlar ve diğer koşullar izin, ikincisi bu kuantum noktalar olarak ışık …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma NSERC Bireysel Keşif programı, NSERC / CIHR Ortak Sağlık Araştırma Programı (CHRP) ve NSERC CREATE Kanada Astrobiyoloji Eğitim Programı (CATP) tarafından finanse edildi.
Materials
| Name | Company | Catalog number | Comments (optional) |
| Borate Buffer Component #1 | Fisher | Boric acid A-74-1 | |
| Borate Buffer Component #2 | Sigma-Aldrich | Sodium Tetraborate B9876 | |
| MPA | Sigma-Aldrich | M5801 | |
| Vivaspin 500 | GE Healthcare | 28-9322 | Various MWCO available |
| Glass vials | Fisher | 03-338C | |
| EDC | Sigma-Aldrich | E6383 | |
| Polymyxin B | Sigma-Aldrich | P1004 | |
| Bacterial growth medium (LB) Component #1 | Fisher | NaCl S271 | |
| Bacterial growth medium (LB) Component #2 | BD | Tryptone 211705 | |
| Bacterial growth medium (LB) Component #3 | BD | Yeast Extract 211929 | |
| Lamp for light exposure | Custom | ||
| Clear-bottom 96-well plates | Fisher | 07-200-567 or 07-200-730 | |
| Fluorescence spectrometer | Molecular Devices | ||
| Absorbance plate reader | Molecular Devices | ||
| BactoAgar for solid media | Bioshop | AGR001.1 | |
| Petri dishes round | Fisher | 08-75-12 | |
| Petri dishes rectangular | Fisher | 08-757-11A |
References
- 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. The use of heat transfer fluids in the synthesis of high-quality CdSe quantum dots, core/shell quantum dots, and quantum rods. Nanotechnology. 16, 2000-2011 (2005).
- Chan, W. C. W. Luminescent quantum dots for multiplexed biological detection and imaging. Curr. Opin. Biotechnol. 13, 40-46 (2002).
- Chan, W. C. W., Nie, S. M. Quantum dot bioconjugates for ultrasensitive nonisotopic detection. Science. 281, 2016-2018 (1998).
- Biju, V., Itoh, T., Ishikawa, M. Delivering quantum dots to cells: bioconjugated quantum dots for targeted and nonspecific extracellular and intracellular imaging. Chem. Soc. Rev. 39, 3031-3056 (2010).
- Boucher, H. W. Bad bugs, no drugs: no ESKAPE! An update from the Infectious Diseases Society of America. Clin. Infect. Dis. 48, 1-12 (2009).
- Morones, J. R. The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology. 16, 2346-2353 (2005).
- Mitoraj, D. Visible light inactivation of bacteria and fungi by modified titanium dioxide. Photochemical & Photobiological Sciences. 6, 642-648 (2007).
- Fu, G., Vary, P. S., Lin, C. T. Anatase TiO2 nanocomposites for antimicrobial coatings. J. Phys. Chem. B. 109, 8889-8898 (2005).
- Chung, C. J., Lin, H. I., Tsou, H. K., Shi, Z. Y., He, J. L. An antimicrobial TiO2 coating for reducing hospital-acquired infection. J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 85, 220-224 (2008).
- Nair, S. Role of size scale of ZnO nanoparticles and microparticles on toxicity toward bacteria and osteoblast cancer cells. J. Mater. Sci. Mater. Med. 20, S235-S241 (2009).
- Heinlaan, M., Ivask, A., Blinova, I., Dubourguier, H. C., Kahru, A. Toxicity of nanosized and bulk ZnO, CuO and TiO2 to bacteria Vibrio fischeri and crustaceans Daphnia magna and Thamnocephalus platyurus. Chemosphere. 71, 1308-1316 (2008).
- Rincon, A. G., Pulgarin, C. Use of coaxial photocatalytic reactor (CAPHORE) in the TiO2 photo-assisted treatment of mixed Escherichia coli and Bacillus subtilis and the bacterial community present in wastewater. Catal. Today. 101, 331-344 (2005).
- Neal, A. L. What can be inferred from bacterium-nanoparticle interactions about the potential consequences of environmental exposure to nanoparticles. Ecotoxicology. 17, 362-371 (2008).
- Kovochich, M. Comparative toxicity of C60 aggregates toward mammalian cells: role of tetrahydrofuran (THF) decomposition. Environ. Sci. Technol. 43, 6378-6384 (2009).
- Hoshino, A. Physicochemical properties and cellular toxicity of nanocrystal quantum dots depend on their surface modification. Nano Letters. 4, 2163-2169 (2004).
- Dumas, E. M., Ozenne, V., Mielke, R. E., Nadeau, J. L. Toxicity of CdTe Quantum Dots in Bacterial Strains. IEEE Trans. NanoBiosci. 8, 58-64 (2009).
- Park, S., Chibli, H., Wong, J., Nadeau, J. L. Antimicrobial activity and cellular toxicity of nanoparticle-polymyxin B conjugates. Nanotechnology. 22, 185101 (2011).
- Cooper, D. R., Dimitrijevic, N. M., Nadeau, J. L. Photosensitization of CdSe/ZnS QDs and reliability of assays for reactive oxygen species production. Nanoscale. 2, 114-121 (2010).
- Pong, B. K., Trout, B. L., Lee, J. Y. Modified ligand-exchange for efficient solubilization of CdSe/ZnS quantum dots in water: A procedure guided by computational studies. Langmuir. 24, 5270-5276 (2008).
- Narayanaswamy, A., Feiner, L. F., Meijerink, A., Zaag, P. J. v. a. n. d. e. r. The effect of temperature and dot size on the spectral properties of colloidal InP/ZnS core-shell quantum dots. Acs Nano. 3, 2539-2546 (2009).
