Trang chủ Kiến thứcY tế Nano bạc như một loại thuốc đa chức năng

Nano bạc như một loại thuốc đa chức năng

Nano Việt
Xuất bản: Cập nhật 303 views

1. Tổng quan

Các hạt Nano có thể khắc phục một số vấn đề thiết yếu của các phân tử nhỏ hoặc phân tử sinh học thông thường (ví dụ: DNA, RNA và protein) được sử dụng trong một số bệnh bằng cách cho phép phân phối có mục tiêu và vượt qua các rào cản sinh học. Gần đây, các hạt Nano bạc đã được khai thác làm chất mang cho các tác nhân điều trị, bao gồm các oligonucleotide antisense, và các phân tử nhỏ khác.

Các hạt Nano và vật liệu Nano vì tính chất kháng khuẩn, kháng vi-rút, kháng nấm, chống oxy hóa và các đặc tính lý hóa của nó được tăng cường bất cứ lúc nào, thường được so sánh với các vật liệu dạng khối như tính chất quang học, nhiệt, điện và xúc tác.

Các hạt Nano bạc nhỏ mang lại nhiều lợi ích như chất mang thuốc, bao gồm kích thước và hình dạng có thể điều chỉnh, tăng cường độ ổn định của axit nucleic liên kết bề mặt, liên kết các phối tử bề mặt ở mật độ cao, thông qua màng mà không có tác nhân lây nhiễm mạnh, bảo vệ các tác nhân điều trị đồng thời khỏi sự suy thoái và tiềm năng cải thiện phân phối thuốc nội bào có kiểm soát / thời gian.

Quá trình tổng hợp các hạt Nano bạc qua trung gian thực vật đang được quan tâm vì nó không tốn kém, cung cấp môi trường làm việc sạch hơn và bảo vệ sức khỏe con người, dẫn đến giảm thiểu chất thải và sản phẩm an toàn hơn. .

Chương này trình bày các đặc tính hóa lý cơ bản, các đặc tính kháng khuẩn và kháng u mà các hạt Nano bạc thu được từ các chất trung gian thực vật sở hữu, và các ứng dụng của chúng như hệ thống phân phối thuốc với phạm vi rộng, đặc tính quan trọng về độc tính tiềm ẩn đối với cơ thể con người, phân phối qua màng mà không có tác nhân lây truyền mạnh, bảo vệ các phương pháp điều trị đồng thời khỏi sự suy thoái và phân phối thuốc nội bào được cải thiện / có kiểm soát theo thời gian.

Nano bạc được sử dụng như một loại thuốc đa chức năng

Công nghệ nano bạc

Quý khách hàng có nhu cầu về vật liệu nano bạc 15000 ppm dùng trong thực phẩm, vui lòng liên hệ

Hotline 0931 791 133.

2. Giới thiệu về nano bạc

Nano y tế là một nhánh của y học sử dụng vật liệu Nano và ứng dụng công nghệ Nano trong việc phòng ngừa, chẩn đoán và điều trị bệnh.

Định nghĩa rộng rãi của Nanomedicine liên quan đến các hạt Nano (NP) như hệ thống phân phối thuốc (DDS), cảm biến Nano y tế, quả cầu sinh học, máy bơm insulin, máy phun không kim, v.v.

Các đặc tính độc đáo của NP có liên quan đến kích thước nhỏ của chúng (thường từ 1 đến 100 nm), diện tích bề mặt lớn và các đặc điểm bề mặt. DDS “Nano” cung cấp liều lượng tối ưu được nhắm mục tiêu với giảm tác dụng phụ và độc tính. Hơn nữa, các NP giải quyết các vấn đề liên quan đến khả năng hòa tan và sinh khả dụng của thuốc. Những chất mang “Nano” này có thể bảo vệ thuốc khỏi môi trường độc hại cũng như vượt qua các rào cản sinh học để thuốc xâm nhập vào các mô mục tiêu và đối phó với tình trạng kháng thuốc. Chúng có nguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ và có thể được điều chế từ các polyme, kim loại, gốm sứ khác nhau, v.v.

Bạc là kim loại quý có lợi nhất được sử dụng để điều chế NP và vật liệu nano. Chúng được biết đến với đặc tính kháng khuẩn, kháng vi-rút, kháng nấm và chống oxy hóa và các đặc tính hóa lý được nâng cao bất thường so với các vật liệu dạng khối như đặc tính quang học, nhiệt, điện và xúc tác.

Khoảng 500 tấn hạt nano bạc (AgNPs), được sử dụng trong các ngành công nghiệp và đời sống hàng ngày, được sản xuất mỗi năm.

Nhu cầu ngày càng tăng về vật liệu Nano bạc đòi hỏi sự phát triển của các phương pháp tổng hợp thân thiện với môi trường. Nói chung, Nano Bạc có thể được sản xuất bằng các phương pháp hóa học, vật lý và sinh học. Các quy trình hóa học chủ yếu dựa trên sự khử ion Ag + bởi các tác nhân hữu cơ và vô cơ, chẳng hạn như natri borohydrid, natri citrat, natri ascorbate, hydro nguyên tố, N, N-dimethylformamide, phương pháp polyme, Tollens, v.v.

Chất khử làm giảm Ag + và dẫn đến sự hình thành Ag 0, bạc kim loại, kết tụ thành các cụm oligomeric. Các đám này có thể tạo thành các hạt keo bạc kim loại. Các chất hoạt động bề mặt và polyme khác nhau được sử dụng để ngăn các hạt kết tụ lại và giữ nguyên hình dạng của chúng.

Các phương pháp vật lý quan trọng nhất dựa trên sự bay hơi-ngưng tụ và đốt cháy bằng laser của các vật liệu bạc dạng khối trong dung dịch. Mặc dù các phương pháp này đòi hỏi thiết bị chuyên dụng đắt tiền, các phương pháp vật lý cung cấp một giải pháp thay thế cho các giao thức hóa học tốn thời gian và không thân thiện với môi trường.

Phương pháp sinh học, còn được gọi là phương pháp “xanh”, không sử dụng hóa chất độc hại trong kỹ thuật bào chế. Hơn nữa, các phương pháp này dựa trên việc sử dụng vi khuẩn, nấm, tảo và thực vật để thu được các hạt Nano bạc được đặc trưng bởi kích thước và hình dạng phụ thuộc vào các đặc tính quang học, điện và kháng khuẩn.

Chúng dựa trên sự hấp thụ sinh học của các ion Ag + trong môi trường nước, nơi các chất khử được trích dẫn ở trên các nguồn sinh học.

Quá trình tổng hợp AgNPs sử dụng vi sinh vật sống (vi khuẩn và nấm) có thể được thực hiện nội bào hoặc ngoại bào [10]. Tổng hợp ngoại bào rẻ hơn, tốn ít thời gian hơn và đòi hỏi công nghệ chế tạo đơn giản hơn tổng hợp nội bào. Các nghiên cứu đã sử dụng dịch nuôi cấy nổi trên bề mặt của các vi sinh vật gây bệnh và không gây bệnh như A. flavus, B. indicus, B. cereus, Bacillus chủng CS 11, E coli, P. proteolytica, P. meridiana, S. aureus, v.v.….

Các hạn chế của quá trình tổng hợp Nano bạc vi khuẩn có liên quan đến việc chọn lọc và nuôi cấy chủng vi khuẩn thích hợp, một giai đoạn tinh sạch bắt buộc và sự hiểu biết kém về cơ chế điều chỉnh sự hình thành hạt Nano, cản trở quá trình mở rộng quy mô các phòng thí nghiệm công nghiệp cũng như các yêu cầu về điều kiện vô trùng và bảo trì chúng.

Nhiều nghiên cứu đã sử dụng các chất chiết xuất từ ​​thực vật khác nhau như Azadirachta indica, Crocus sativus L., Calliandra haematocephala, Neem leaf, Madhuca longifolia, chiết xuất hạt nho, chiết xuất quả mâm xôi Andean, chiết xuất nước ép lá phong phong lữ, cúc vạn thọ, v.v.

Thành phần phytochemical phong phú của các chất chiết xuất được sử dụng ngụ ý hoạt động phức tạp của nó, ví dụ, như các chất khử, ổn định và đóng nắp. Do đó, nano bạc thu được có thể được khai thác làm DDS cho các thành phần dược phẩm hoạt tính khác nhau.

Chương này trình bày các đặc tính hóa lý cơ bản, đặc tính kháng khuẩn và kháng u mà Nano bạc thu được từ các chất trung gian thực vật sở hữu và ứng dụng của chúng như DDS với một quan điểm quan trọng về độc tính. có thể trên cơ thể con người.

Nano bạc được sử dụng như một loại thuốc đa chức năng3. Vùng tổng hợp gián tiếp của các hạt Nano Bạc

Ai cũng biết rằng chiết xuất thực vật có thành phần phytochemical phong phú bao gồm phenol, saponin, terpenoit, flavonoit, catechin, tannin, enzym, protein, polysaccharid,… Tất cả các phân tử sinh học này đều diễn ra theo cơ chế khử và ổn định Ag + rất phức tạp, ion để tạo thành các hạt nano bạc.

Ví dụ, Li et al. đã đề xuất một mô hình tăng trưởng và tạo mầm có giới hạn nhận biết-giảm để giải thích cơ chế hình thành có thể có của AgNPs trong Capsicum annuumL. Theo các tác giả, protein với các nhóm amin đóng vai trò khử và kiểm soát sự hình thành Nano trong dung dịch và cấu trúc bậc hai của protein thay đổi sau khi phản ứng với ion Ag +.

Trong một nghiên cứu khác, Mirgorod và Borodina, dựa trên dữ liệu quang phổ Raman tăng cường bề mặt, tuyên bố rằng các NP được hình thành bởi phản ứng oxy hóa khử giữa flavonoid và ion Ag + cũng như có các flavonoid gần bề mặt của AgNP, phản ứng phức tạp với ion Ag + và với NP. Ahmed và các đồng nghiệp có các phương pháp tổng hợp AgNP chi tiết và các giao thức khác nhau được sử dụng để tổng hợp chúng.

Điều quan trọng cần lưu ý là các thông số công nghệ như nhiệt độ, pH, nồng độ của ion Ag +, thời gian thu nhận, thành phần hóa thực vật của chất chiết xuất được sử dụng, sự khuấy trộn cơ học, hỗ trợ vi sóng, v.v., là rất quan trọng đối với việc chuẩn bị các hạt Nano và các đặc tính của chúng.

Các thông số này không chỉ ảnh hưởng đến quá trình khử ion Ag + và sự hình thành bạc kim loại, mà còn ảnh hưởng đến sự kết tụ của nó thành các cụm oligomeric có thể tạo thành các hạt keo với các đặc tính cụ thể.

Amin và cộng sự nhận thấy rằng thời gian phản ứng, nhiệt độ và tỷ lệ thể tích của dịch chiết metanol từ Solanum xanthocarpumberry thành AgNO 3 có thể đẩy nhanh tốc độ khử của các ion Ag + và ảnh hưởng đến kích thước và hình dạng của AgNPs. Các NP được tìm thấy có kích thước khoảng 10 nm, đơn phân tán và hình cầu trong tự nhiên.

Một sự thay đổi hoặc cố gắng kiểm soát những đặc điểm thiết yếu này là một công cụ thiết yếu để điều chỉnh các AgNP cho các mục đích cụ thể và có thể rất được mong đợi trên một số tài khoản: (1) tăng tính ổn định; (2) tăng tính chọn lọc; (3) tăng hiệu quả điều trị hoặc chẩn đoán; (4) hoạt tính xúc tác tăng cường; (5) giảm độc tính; và (6) giảm khả năng phản ứng. Chức năng hóa bề mặt của AgNP có thể được xác định bằng con đường tổng hợp đã chọn (chức năng hóa một bước) hoặc xử lý bổ sung sau khi phân lập (chức năng hóa nhiều bước).

3.1. Tính chất bề mặt của Nano Bạc

3.1.1. Độ tinh khiết bề mặt của các hạt nano bạc tổng hợp “xanh”

Việc tổng hợp các hạt Nano bạc “xanh” bằng cách sử dụng chiết xuất từ ​​thực vật thường không chỉ dẫn đến chức năng hóa bề mặt có chủ đích mà còn không thể tránh khỏi vì mọi thành phần của tổng chiết xuất thực vật đều chứa nước. (như một chất khử, chất ổn định hoặc các thành phần đồng thời) có ái lực nhất định với bề mặt bạc.

Sau khi cô lập và tinh chế, chỉ còn lại những thành phần liên kết mạnh nhất trên bề mặt được “gắn” với Nano bạc. Hấp thụ, còn được gọi là “sự kết dính”, có thể xảy ra do kết quả của một hiện tượng hóa học (hấp thụ hóa học) hoặc vật lý (hấp thụ vật lý). Sự hấp thụ hóa học, trong trường hợp Nano bạc xảy ra thông qua các liên kết hóa học ion, cộng hóa trị hoặc phối trí – cộng hóa trị. Các phân tử chứa S (một số axit amin, peptit và protein) có ái lực cao nhất đối với bề mặt bạc vì liên kết Ag-S mạnh và do đó là yếu tố đầu tiên được xem xét cho tương tác.

Tiếp theo, các nguyên tử N và O từ các nhóm amit, amino, hydroxyl, phenol, cacboxyl và cacbonyl là mục đích tạo phức với các ion Ag + và do đó cũng rất dễ bị hấp phụ trên bề mặt. Chất thứ hai tồn tại trong hầu hết các chất chuyển hóa chính và phụ trong thực vật (axit phenolic, polyphenol, flavanoid alkaloid, glycoside, polysaccharide protein, v.v.).

Hấp thụ vật lý phát sinh do lực Van der Waals, và mặc dù yếu hơn nhiều so với hấp thụ hóa học; nó không đặc hiệu và có thể ảnh hưởng đến mọi đơn vị phân cực xung quanh AgNP. Biết rằng tiềm năng điện của bạc keo có thể rất lớn, điều này giải thích vai trò quan trọng của hấp thụ vật lý đối với chức năng bề mặt của Nano bạc tổng hợp “xanh”. Cần lưu ý rằng bất kể cơ chế nào, các phân tử sinh học tham gia vào quá trình khử ion Ag +, có nhiều khả năng tham gia vào tương tác với bề mặt bạc hơn vì ban đầu chúng tiếp xúc mật thiết với bề mặt hạt Bạc phát sinh.

Một câu hỏi có thể đặt ra là liệu “tạp chất” không gây dị ứng và không thể kiểm soát này trên bề mặt của AgNPs sau khi tổng hợp “xanh” với chiết xuất thực vật chỉ là một ưu thế hay nó có bất kỳ mặt nào khác. Trong thực tế, điều này phụ thuộc nhiều vào việc thiết kế các hạt. Sự hiện diện của tannin, protein, polysaccharid, flavonoid và lipid đã được chứng minh là có lợi cho sự ổn định, tăng hoạt tính xúc tác, kháng khuẩn và chống oxy hóa của nanoilver và giảm độc tính bằng cách thụ động bề mặt.

Tuy nhiên, “lớp phủ” của AgNPs làm giảm kích thước và tốc độ kết tụ của chúng, và một số nhà nghiên cứu cho rằng điều này có thể có tác động xấu đến độc tính tế bào. Hơn nữa, đối với các kỹ thuật phân tích chọn lọc bề mặt (chẳng hạn như quang phổ Raman tăng cường bề mặt, SERS), trong đó việc sử dụng AgNPs mang lại kết quả đầy hứa hẹn như là chất tăng cường, cần phải có một bề mặt “cụ thể” cho phép tiếp cận các chất phân tích đích. Về vấn đề này, có thể ưu tiên sử dụng các chất khử tự nhiên tinh khiết (ví dụ, flavonoid quercetin, chrysin, apigenin, luteolin, v.v.).

Tuy nhiên, nếu sự hiện diện của các thành phần đa lượng và sự bám dính không thể đoán trước được trên nano bạc là không mong muốn, thì nhu cầu về tác nhân “hạn chế” vẫn tồn tại. Đường và polysaccharid, protein và proteoglycan như glucose, galactose, mannose, chitosan, natri alginate, glucans, gelatin, và những chất khác thường được sử dụng làm lớp phủ cho mục đích này. Các chất này thường được đưa vào môi trường khử trong quá trình tổng hợp, trong khi cơ chế gắn chúng vào bề mặt tuân theo các nguyên tắc đã mô tả ở trên.

3.1.2. Diện tích bề mặt của Nano bạc

Diện tích bề mặt hoạt động của các hạt nano bạc được xác định bởi kích thước, hình dạng và tốc độ kết tụ của chúng. Các điều kiện phản ứng như pH, nhiệt độ, thể tích và nồng độ chiết, tỷ lệ chất phản ứng và thời gian xác định kích thước và mức độ phát triển của tinh thể và do đó ảnh hưởng đến kích thước và hình dạng của các tổ hợp bạc.

Tính đa phân tán của các AgNP được tạo thành là một nhược điểm của quá trình tổng hợp “xanh” với các chất chiết xuất từ ​​thực vật, có thể do sự lắng đọng không kiểm soát của các hợp chất khác nhau trên bề mặt và sự không đồng nhất của môi trường phản ứng. Về vấn đề này, việc sử dụng phương pháp nâng cấp vi nhũ tương o / w đã cho kết quả tốt. Sự kết tụ sau tổng hợp có thể dẫn đến sự giãn nở của các nhóm và cuối cùng là sự mất ổn định của chất keo.

Đây là vai trò của “nắp” trên bề mặt của AgNP, nhằm mục đích khắc phục lực hút giữa các hạt và tăng tính ổn định vật lý. Diện tích bề mặt lớn là mong muốn vì nó mang lại hiệu quả xúc tác và kháng khuẩn cao hơn do tăng cường giải phóng Ag + khỏi bề mặt, đây là cơ chế cơ bản của hoạt động kháng khuẩn của Nano. Tuy nhiên, cơ chế chính xác này, đã được nhiều người chứng minh, cũng có liên quan đến việc gia tăng áp lực oxy hóa và độc tính tế bào. Hơn nữa, các AgNP nhỏ hơn 10 nm có thể đi qua các lỗ nhân và tương tác với nhiễm sắc thể và DNA.

Do đó, các hạt như vậy thích hợp cho liệu pháp gen và chẩn đoán, nhưng nguy hiểm đối với vấn đề liên quan độc tính gen. Mặt khác, mỗi sự can thiệp đều dẫn đến việc cản trở sự kết tụ của các hạt và giảm kích thước của chúng, liên quan đến tính ổn định và hiệu lực trong xúc tác, liệu pháp kháng khuẩn và chẩn đoán. Mặt khác, cùng một biện pháp can thiệp có thể tiềm ẩn những rủi ro liên quan đến việc tăng độc tính của NPs thu được.

Hình dạng của ống Nano cũng đã được chứng minh là có tác động đến độc tính. Ví dụ, dây AgNP cho phép độc tính cao hơn so với NP hình cầu, trong khi một nghiên cứu khác chứng minh rằng khả năng độc hại của đĩa AgNP có khả năng gây độc cho dây và hình yêu cầu.

3.1.3. Tính chất điện hóa và điện từ của AgNPs

Điện tích và thế zeta của hạt nano bạc có trong huyền phù là những yếu tố quyết định chính đến độ ổn định của hạt keo và phụ thuộc nhiều vào sự kết hợp của các biến số. Trong số đó, độ pH của môi trường phản ứng và loại lớp phủ là rất quan trọng. Thế Zeta (ζ) là thế xuất hiện giữa bề mặt của AgNPs và pha lỏng xung quanh và là một thước đo quan trọng để đánh giá độ ổn định của chất keo. Các giá trị vượt quá ζ = ± 30 mV thường được coi là yêu cầu về độ bền của chất keo.

Điều chỉnh pH trong quá trình tổng hợp được coi là một cách tiếp cận tĩnh điện để ổn định chất keo (bằng cách thay đổi loại và lượng điện tích), trong khi lớp phủ nhằm mục đích giảm lực hấp dẫn theo cách mà thép. AgNPs thu được bằng cách khử với các chất chiết xuất từ ​​thực vật thường mang điện tích âm. Điện thế zeta âm có thể được coi là một lợi thế bởi vì sự gia tăng độc tính tế bào và độc tính tế bào sau đó được tìm thấy đối với các AgNP tích điện dương.

Sự hiện diện của các tác nhân “đóng nắp” trên bề mặt là điều cần thiết cho sự ổn định của hạt keo, nhưng chúng cũng ảnh hưởng đến cái gọi là “thế oxy hóa khử” của AgNP, tức là khả năng thu nhận các điện tử và sự khử của chúng. Thế oxy hóa khử thấp cần thiết cho quá trình oxy hóa bề mặt và giải phóng Ag+, do đó thúc đẩy hoạt tính kháng khuẩn và độc tính cao hơn. Trong một số trường hợp, việc cố định AgNPs trong “nắp” thấm nhẹ có thể dẫn đến mất khả năng oxy hóa và đặc tính kháng khuẩn.

Cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR) là một tính chất quang học đặc trưng của AgNPs do dao động cộng hưởng của các điện tử trên bề mặt gây ra bởi bức xạ ánh sáng. Hiện tượng điện từ này tạo ra một cực đại cường độ cao trong vùng xanh tím của quang phổ khả kiến. Loại thứ hai phụ thuộc nhiều vào chức năng bề mặt (kích thước, lớp phủ, v.v.) và được coi là bằng chứng cho việc tổng hợp AgNPs thành công.

3.1.4. AgNP ở cơ chế phân phối và phức hợp

Một số nỗ lực kết hợp nano bạc “xanh” tổng hợp vào cấu trúc của liposome, cyclodextrin, nanoemulsions và hydrogel đã được báo cáo. Những cách tiếp cận như vậy mang lại cơ hội phân phối đúng mục tiêu, khả năng tương thích tốt hơn và độc tính thấp hơn.

Ví dụ, tổng hợp một bước các liposome ổn định bằng cách sử dụng AgNPs đã cho thấy tính ổn định, khả năng tương thích và tính kháng khuẩn của mụn nước được cải thiện so với chỉ sử dụng Nano Bạc, cũng tạo cơ hội cho việc phân phối chéo. Các nghiên cứu khác báo cáo rằng sự liên kết của AgNPs với β-cyclodextrin đã cải thiện hoạt tính xúc tác của chúng, trong khi các hạt hydrogel AgNPs kappa-carrageenan tổng hợp “màu xanh lá cây” đã được phát hiện. để cung cấp Ag + theo cách được kiểm soát mong muốn.

3.1.5. Chức năng hóa bằng cách liên hợp

Cấp độ tiếp theo của chức năng hóa bề mặt là sự liên hợp của Nano bạc với các phân tử hoạt tính sinh học. Cách tiếp cận này, không giống như tất cả những cách được đề cập ở trên, không chỉ có thể thay đổi mà còn dẫn đến các chức năng hoàn toàn mới. Sự liên hợp của các oligonucleotide với bề mặt của các hạt Nano kim loại được nghiên cứu rộng rãi cho liệu pháp gen mục tiêu và phương pháp chẩn đoán sinh học.

Tuy nhiên, việc gắn các chuỗi DNA trên bề mặt của các hạt Nano bạc gặp nhiều khó khăn do độ ổn định của phức chất thấp hơn. Đã có rất ít báo cáo thành công trong những năm qua với DNAl chèn disulfide hoặc sulfhydry.

Một lĩnh vực nghiên cứu thú vị là tiềm năng của Nano bạc trong vai trò chất vận chuyển thuốc [29, 30, 44]. Có giả thiết cho rằng Nano bạc có thể được sử dụng như một phương tiện đưa các phân tử thuốc đến các vùng đích và do đó nâng cao hiệu quả điều trị; hơn nữa, thể hiện sự hòa hợp với các kháng sinh tổng hợp về đặc tính kháng khuẩn.

Những giả định này đã được thử nghiệm bởi một số nhà khoa học trong lĩnh vực này, những người báo cáo sự liên hợp thành công của tetracycline (nhiều nhóm hydroxyl, phenol và amit), kháng sinh glycopeptide vancomycin (nhiều nhóm amit, phenol). và hydroxyl) và azathioprine ức chế miễn dịch (nguyên tử S và N cơ bản trong dị vòng).

4. Hoạt động kháng khuẩn của các hạt nano bạc

Từ thời cổ đại, bạc nguyên tố và các hợp chất của nó đã được sử dụng làm chất kháng khuẩn. Nano bạc được tổng hợp bằng các phương pháp khác nhau đã được thử nghiệm rộng rãi và được chứng minh là có hiệu quả chống lại hơn 650 vi sinh vật bao gồm vi khuẩn (cả Gram dương và Gram âm), nấm và vi rút.

Nhiều cơ chế hoạt động kháng khuẩn của Nano bạc đã được xem xét, nhưng hầu hết các nghiên cứu đã đơn giản hóa chúng thành ba cơ chế chính: (1) sự bám dính của Nano bạc vào bề mặt của thành tế bào và màng tế bào; (2) sự xâm nhập của AgNPs vào tế bào và phá hủy cấu trúc nội bào (ti thể, không bào và ribosome), và các phân tử sinh học (protein, lipid và DNA); (3) tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS), dẫn đến gây độc tế bào và áp lực oxy hóa. Theo Prabhu et al. và Dakal và cộng sự, điều chế các con đường dẫn truyền tín hiệu cũng là một cơ chế kháng khuẩn khác biệt của nano bạc.

Sự kết dính của các hạt Nano bạc với bề mặt của thành tế bào đã tạo điều kiện thuận lợi bởi điện tích bề mặt dương của các hạt Nano bạc, và lực hút tĩnh điện xảy ra giữa các AgNP và màng tế bào tích điện âm của các hạt Nano bạc. Sự tương tác của các ion Ag + với các protein chứa lưu huỳnh, có trong thành tế bào vi khuẩn, đã phá vỡ thành tế bào vi khuẩn một cách không thể đảo ngược [49]. Sự phá hủy màng tế bào bởi AgNPs gây ra những thay đổi cấu trúc làm cho vi khuẩn dễ thấm hơn và làm rối loạn chức năng hô hấp.

Morones và cộng sự đã chứng minh sự tồn tại của bạc trong màng của vi khuẩn được xử lý cũng như bên trong của nó bằng phân tích kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Thành phần và độ dày của thành tế bào cũng ảnh hưởng đến khả năng kháng khuẩn của nano bạc. Ở vi khuẩn Gram âm như E. coli, Pseudomonas, Salmonella, thành tế bào bao gồm một lớp lipopolysaccharide, tiếp theo là một lớp mỏng peptidoglycan (3–4 nm). Thành tế bào ở vi khuẩn Gram dương như Staphylococcus, Streptococcus, Bacillus được cấu tạo chủ yếu bởi một lớp peptidoglycan dày (độ dày 30 nm). Do đó, AgNPs thể hiện tác dụng kháng khuẩn cao hơn đối với vi khuẩn Gram âm bất kể mức độ đề kháng của chúng so với vi khuẩn Gram dương. Người ta cũng cho rằng ion Ag + xâm nhập vào tế bào và tương tác với lưu huỳnh và phốt pho của DNA, điều này có thể dẫn đến các vấn đề trong quá trình sao chép DNA của vi khuẩn và làm chết tế bào.

Tiềm năng kháng khuẩn của nanoilver cũng liên quan đến việc tạo ra các gốc tự do và ROS; do đó làm tăng áp lực oxy hóa trong tế bào. Các ion bạc có thể tương tác với các nhóm thiol của nhiều enzym quan trọng, làm bất hoạt chúng và tạo ra ROS. Một lượng gốc tự do được tạo ra quá mức dẫn đến tổn thương trực tiếp đến màng ty thể gây hoại tử và cuối cùng là chết tế bào.

Hiệu quả kháng khuẩn của Nano bạc phụ thuộc vào các thông số khác nhau bao gồm kích thước, hình dạng, thế zeta, liều lượng và trạng thái keo đã thảo luận ở trên. AgNPs với kích thước từ 10–100 nm cho thấy hoạt tính diệt khuẩn mạnh đối với cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm. Tùy thuộc vào kích thước của các NP, một diện tích bề mặt lớn tiếp xúc với tế bào vi khuẩn để cung cấp tỷ lệ tương tác cao hơn so với các hạt lớn hơn.

Ảnh hưởng của hình dạng đối với hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs đã được nghiên cứu bởi Pal et al. Các hạt nano bạc có hình dạng khác nhau (tam giác, hình cầu và hình que) đã được thử nghiệm chống lại E coli. Theo các tác giả, các NP hình tam giác hoạt động mạnh hơn các NP hình cầu, hoạt động hơn các AgNP hình que chống lại E coli. Điều này có thể là do tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích và cấu trúc bề mặt tinh thể của chúng lớn hơn. Rout và cộng sự tổng hợp các AgNP có hình dạng khác nhau (tức là hình cầu, hình tam giác và hình que) bằng cách sử dụng chiết xuất lá Dâu tằm (Morus rubra L.) và nghiên cứu các hoạt động kháng khuẩn của chúng chống lại E coli trong cả hệ thống lỏng và thạch. Khả năng phản ứng cao của các NP hình tam giác bị cắt ngắn cũng được quan sát thấy so với các hạt hình cầu và hình que.

Sondi và Salopeck-Sondi đã nghiên cứu các hoạt động kháng khuẩn của AgNPs chống lại E coli trên đĩa thạch Luria-Bertani và báo cáo rằng hoạt tính kháng khuẩn của Nano bạc phụ thuộc vào liều lượng. AgNPs dạng keo, tức là các hạt Ag kích thước Nano lơ lửng, đã cho thấy khả năng kháng khuẩn được nâng cao so với chỉ AgNPs. Các AgNP dạng keo được tạo ra bằng phương pháp tổng hợp xanh được đặc trưng với kích thước được kiểm soát, độ ổn định cao và hoạt tính kháng khuẩn được cải thiện đã được thử nghiệm trong các nghiên cứu khác nhau bởi vi khuẩn tiếp xúc trực tiếp với Nano bạc.

Okafor và cộng sự. sản xuất nano bạc bằng cách tổng hợp màu xanh lục từ chiết xuất lô hội, phong lữ, mộc lan, và black cohosh và nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của chúng đối với các loài vi khuẩn khác nhau: ba vi khuẩn Gram âm và ba vi khuẩn Gram dương. Kết quả tổng thể chỉ ra rằng Nano bạc cho thấy hoạt tính kháng khuẩn ở liều 2 và 4 ppm chống lại vi khuẩn thử nghiệm Gram dương và Gram âm. Các NP chiết xuất lô hội cho thấy hoạt tính kháng khuẩn cao nhất, tiếp theo là các NP cohosh đen và phong lữ có hoạt tính ức chế thấp nhất.

Hiệu quả kháng khuẩn cao của AgNPs tạo ra từ lô hội có thể là do sự kết hợp của AgNPs và các phân tử hoạt tính sinh học của lô hội (quinine và các hợp chất thơm khác), giúp tăng cường sự bất hoạt hoặc ức chế sự phát triển của các loài vi khuẩn. Trong một nghiên cứu khác, Zhang và các đồng nghiệp cũng báo cáo rằng các NP sản xuất từ ​​lô hội có thể ức chế sự phát triển cao của E coli ở nồng độ thấp.

Ahmed và cộng sự: các hạt Nano bạc được tổng hợp bằng cách sử dụng dịch chiết lá nước Azadirachta indica và nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của chúng chống lại cả các chủng vi khuẩn Gram dương (S. aureus) và Gram âm (E coli) so với đối chứng và chiết xuất thực vật đơn thuần. Theo các tác giả, AgNPs cho thấy đặc tính kháng khuẩn hiệu quả so với các chất khác do diện tích bề mặt lớn giúp tiếp xúc tốt hơn với thành tế bào của vi sinh vật. Ngoài ra, Bagherzade et al. Tổng hợp AgNPs bằng cách sử dụng chiết xuất nghệ tây (Crocus sativusL.). Các AgNP được sinh tổng hợp cho thấy tác dụng kháng khuẩn đáng kể đối với E. coli, P. aeruginosa, K. pneumonia, S. flexneri và B. subtilis.

Gomathi và cộng sự thu được hạt nano bạc hình cầu bằng cách sử dụng chiết xuất từ ​​cây lá độc Cacao và nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của chúng đối với E coli và S. aureus bằng kỹ thuật khuếch tán mạnh. Các tác giả báo cáo rằng AgNPs thể hiện hoạt tính kháng khuẩn đối với E coli lớn hơn S. aureus, do sự biến đổi trong màng tế bào của những vi khuẩn này. Trong một nghiên cứu khác, các AgNP hình cầu với kích thước 50-100 nm được quan sát bằng cách sử dụng chiết xuất từ ​​nước của răng giả Alternanthera và thử nghiệm chống lại E coli, P. aeruginosa, K. pneumonia, và E faecalis bằng phương pháp khuếch tán thạch.

Các tác giả báo cáo rằng tác dụng kháng khuẩn của AgNPs phụ thuộc vào kích thước và liều lượng và rõ rệt hơn đối với vi khuẩn Gram âm so với vi khuẩn Gram dương.

Người ta đã nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của Nano bạc với các loại kháng sinh khác nhau và các tác dụng kháng khuẩn hiệp đồng đã được tìm thấy. Khả năng diệt khuẩn của Nano bạc được tổng hợp từ dịch chiết lá của Murraya koenigii một mình và kết hợp với kháng sinh (gentamycin, ampicillin và streptomycin) chống lại vi khuẩn gây bệnh, cụ thể là E coli, S. aureus, và P aeruginosa đã được nghiên cứu. Các tác giả báo cáo rằng AgNPs kết hợp với gentamycin cho thấy hoạt động tối đa chống lại E coli với sự gia tăng diện tích nếp gấp 4.06, trong khi sự kết hợp của tetracycline với NP cho thấy hoạt tính tối đa chống lại S. aureus. Các tác giả kết luận rằng hoạt tính của kháng sinh tiêu chuẩn được tăng cường đáng kể khi có AgNPs và có thể được sử dụng hiệu quả để chống lại các mầm bệnh kháng kháng sinh.

5. Nano bạc làm hệ thống phân phối thuốc chống ung thư

Trong những năm qua, nanomedicine đã tạo ra những chân trời mới trong việc phát triển các chiến lược chống ung thư trong tương lai. Điều trị ung thư thông thường như hóa trị, xạ trị hoặc phẫu thuật có những hạn chế về độc tính của thuốc, tác dụng phụ không thể đoán trước, các vấn đề về kháng thuốc và thiếu tính đặc hiệu.

AgNPs khắc phục những nhược điểm này bằng cách giảm tác dụng phụ và tăng cường hiệu quả của liệu pháp điều trị ung thư. Một trong những đặc điểm nổi bật của chúng là khả năng vượt qua các rào cản sinh học khác nhau và cung cấp phân phối thuốc đúng mục tiêu. Sự tổng hợp xanh của Nano bạc cùng với việc phân phối thuốc chống ung thư cụ thể đến các mô khối u mang lại một cách tiếp cận sáng tạo để cải thiện điều trị ung thư.

Nano bạc được sử dụng như một loại thuốc đa chức năng

5.1. Hoạt động chống ung thư của nano bạc tổng hợp sinh học

Hoạt động chống khối u của các AgNPs tổng hợp sinh học đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng cả mô hình ống nghiệm và thực nghiệm lâm sàng. Các kết quả được báo cáo cho thấy độc tính tế bào của AgNPs có thể bị ảnh hưởng bởi kích thước, hình dạng và hóa học bề mặt của hạt. Một số tác giả đã tuyên bố rằng việc tăng nồng độ AgNPs làm giảm khả năng tồn tại của các tế bào khối u.

Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ Nano bạc đến sự ức chế khả năng sống của tế bào và sự rò rỉ màng được đánh giá bằng nhiều phương pháp. Thông thường, xét nghiệm MTT, định lượng ROS, RT-PCR và kỹ thuật thấm phương tây được sử dụng để đánh giá khả năng ức chế sự phát triển của tế bào và làm trung gian quá trình chết tế bào của AgNPs. Hoạt tính gây độc tế bào phụ thuộc vào liều trong ống nghiệm được ước tính đối với các AgNP tổng hợp xanh từ các cây khác nhau — Vitex negundro L., Acalypha indica, Euphorbia nivulia và Premna serratifolia. MCF-7 (người ung thư biểu mô vú) Các dòng tế bào được xử lý bằng AgNPs thu được bằng cách sử dụng chiết xuất Erythrina indica và Andrographis echioides. Trong cả hai trường hợp, sự phát triển của tế bào ung thư bị ức chế theo mối quan hệ giữa nồng độ và phản ứng của AgNPs.

Kết quả tương tự cũng được tìm thấy trong các nghiên cứu khác. Nano bạc thu được bằng cách sử dụng chiết xuất Artemisia marshalliana Sprengel và chiết xuất Reishi neo-japonicum Imazeki đã xác định tính độc tế bào chống lại các dòng tế bào AGS ung thư dạ dày ở người và tế bào MDA-MB-231 tế bào ung thư vú ở người. Các tác giả nhận thấy rằng hoạt tính gây độc tế bào của AgNPs phụ thuộc vào thời gian và liều lượng cũng như kích thước của các NP và nhiệt độ của chế phẩm.

Người ta nhận thấy sự phụ thuộc vào hoạt tính chống khối u của ống nano trên các dòng tế bào ung thư ở người, theo nguồn tổng hợp NP cũng như vào loại dòng tế bào.

Chiết xuất từ ​​quả, lá, hạt và rễ của Citrullus colocynthis đã tạo ra các hạt Nano bạc với các kích thước và sự biến đổi khác nhau ở ID 50 trong các dòng tế bào khác nhau. Thử nghiệm độc tính của AgNPs sinh tổng hợp bằng cách sử dụng rong biển Ulva lactuca cho thấy tiềm năng gây độc tế bào của AgNPs đối với các khối u. Đối với ung thư ruột kết ở người, dòng tế bào HT-29 ID 50 là 49 μg / ml trong khi giá trị của nó đạt 12,5 μg / ml ở người ung thư gan Hep G-2 dòng tế bào.

Một trong những hạn chế đáng kể của liệu pháp chống ung thư thông thường là độc tính thuốc trung gian ở các tế bào khỏe mạnh. AgNP có nguồn gốc thực vật tổng hợp có khả năng tránh được vấn đề này bằng cách cung cấp độc tính chọn lọc đối với tế bào ung thư. Nano bạc được sản xuất bằng cách sử dụng chiết xuất lá của Podophyllum hexandrumRoyle là chất độc tế bào đối với các tế bào ung thư biểu mô cổ tử cung. Các kết quả được báo cáo đã chứng minh rằng Nano bạc có thể ức chế chọn lọc cơ chế tế bào của HeLab bằng cách phá hủy DNA và làm chết tế bào qua trung gian caspase.

Trong một nghiên cứu khác, độc tính tế bào của AgNPs chống lại tế bào ung thư được ước tính so với tế bào bạch cầu dòng tủy ở người HL60 và tế bào ung thư cổ tử cung HeLa đối với tế bào đơn nhân trong máu bình thường ngoại vi (PBMC). Sargassum vulgare được sử dụng để tổng hợp màu xanh lá cây của AgNPs. Người ta thấy rằng các tế bào HL60 bị ảnh hưởng bởi độc tính qua trung gian AgNP trong khi các PBMC bình thường ít bị tổn thương hơn.

Nó đã được chứng minh rằng các hạt Nano tổng hợp sinh học cho thấy hoạt động chống ung thư đáng kể theo cách ít độc hại hơn so với các hạt mà quá trình chuẩn bị liên quan đến một số hóa chất độc hại và đắt tiền. Sản xuất AgNPs thông qua phương pháp tiếp cận hóa học xanh thông qua chiết xuất thực vật Cleome viscosac cung cấp một giải pháp khác để tối ưu hóa điều trị chống ung thư. Hoạt tính chống ung thư cũ được đánh giá trong ống nghiệm dựa trên các dòng tế bào ung thư ở người PA1 (dòng tế bào ung thư biểu mô buồng trứng) và A549 (ung thư biểu mô tuyến ở phổi ở người). Kết quả cho thấy AgNPs xanh tổng hợp có thể ức chế sự phát triển của tế bào ung thư và mang lại tiềm năng lớn trong điều trị ung thư.

Để xác định hiệu quả chống khối u của các AgNP tổng hợp sinh học và nắm bắt đầy đủ phương thức chết của tế bào theo chương trình, ba thông số quan trọng cần được xem xét: (1) Phân mảnh DNA; (2) cấu trúc thay đổi hình thái tế bào; và (3) liên kết Annexin V và hoạt hóa caspase. Điều chỉnh quá trình apoptosis chỉ là một trong những cơ chế có thể có đối với hoạt động chống tăng sinh của các AgNP được sinh tổng hợp đã được chứng minh trong nhiều nghiên cứu. AgNPs có thể gây chết tế bào thông qua quá trình tạo ROS, rò rỉ màng, kích hoạt caspase và tổn thương DNA.

5.2. Nano bạc trong dẫn truyền thuốc có mục tiêu

AgNPs đại diện cho một chiến lược điều trị thay thế như DDSS trong chữa bệnh ung thư bởi vì họ có thể cung cấp nhắm mục tiêu thụ động hoặc tích cực của mô khối u. Việc tích lũy thuốc tại các vị trí mong muốn làm tăng hiệu quả của liệu pháp chống ung thư trong thử nghiệm lâm sàng. Nội bào qua trung gian thụ thể có thể tạo điều kiện cho tế bào hấp thu thuốc. Đây là loại rơle nhắm mục tiêu hoạt động dựa trên nhận dạng phân tử. Phương pháp đề xuất để tối ưu hóa tính AgNP sinh học là một trong hai bề mặt chức năng hóa với nhắm mục tiêu cụ phân tử hoặc phủ với các polyme phân hủy sinh học và tương hợp sinh học.

Ví dụ, Nano bạc thu được bằng cách sử dụng các nồng độ khác nhau của chiết xuất hạt Setaria verticillata được kết hợp với các loại thuốc chống ung thư ưa nước, doxorubicin (DOX) và daunorubicin (DNR). Hiệu suất tải đáng kể (80,50%) và công suất (40,25%) của DOX-AgNP và DNR-AgNP đã giới thiệu chúng như là các DDS mới trong tương lai.

Việc phân phối thuốc vào tế bào bằng quá trình nội bào phụ thuộc vào kích thước của NPs. AgNPs cầu được chiết xuất từ ​​các nhà máy javanica Aerva và kết hợp với các GEFITINIB thuốc chống ung thư. Hình ảnh hiển vi điện tử truyền qua quét (STEM) xác định kích thước trung bình là 5,7 nm. Tiềm năng apoptotic của gefitinib-AgNPs đã được so sánh với gefitinib một mình. Việc giảm khả năng tồn tại của các tế bào MCF-7 bệnh ung thư vú điều trị bằng conjugated GEFITINIB-AgNPs rất đáng kể. Phân phối gefitinib bằng cách sử dụng AgNPs tối ưu hóa hiệu quả của nó và giảm tác dụng phụ.

Sự đa dạng của các hạt Nano bạc tổng hợp màu xanh lá cây có hoạt tính chống ung thư mang lại cơ hội điều trị mới. Các tính năng cụ thể của chúng như là sóng mang Nano mang lại lợi ích cho sự phát triển của DDS với các đặc tính độc đáo và cấu hình tương thích sinh học.

6. Các hạt nano bạc làm vật chủ phân phối thuốc đã được kích hoạt

Các hạt nano có thể khắc phục một số vấn đề thiết yếu của các phân tử nhỏ hoặc phân tử sinh học thông thường (ví dụ: DNA, RNA và protein) được sử dụng trong một số bệnh bằng cách cho phép phân phối có mục tiêu và vượt qua các rào cản sinh học. Các NP kim loại quý có các đặc tính quang lý đặc biệt tiến hóa cao góp phần vào tiềm năng của chúng như là vật chủ phân phối thuốc được hoạt hóa. AgNP đã được sử dụng rộng rãi làm cảm biến sinh học sử dụng cộng hưởng plasmon (PR) để tăng cường khả năng phát hiện các mục tiêu cụ thể.

Cảm biến dựa trên hạt Nano kim loại quý được hưởng lợi từ độ nhạy cực cao của quang phổ cộng hưởng plasmon bề mặt cục bộ (LSPR) đối với những thay đổi của môi trường. Ứng dụng của các hạt Nano kim loại không chỉ giới hạn trong việc phát hiện phân tử. Gần đây, Nano bạc đã được sử dụng như một phương tiện để cung cấp các tác nhân điều trị, bao gồm các oligonucleotide antisense và các phân tử nhỏ khác.

Các NP kim loại nhỏ mang lại nhiều lợi thế như chất mang thuốc, bao gồm kích thước và hình dạng có thể điều chỉnh, tăng cường độ ổn định của axit nucleic liên kết bề mặt, liên kết phối tử bề mặt mật độ cao, phân phối xuyên màng mà không cần chất truyền mạnh, bảo vệ đồng quản trị khỏi sự suy thoái và khả năng cải thiện sự phóng thích nội bào có kiểm soát / định thời. Các đặc tính quang lý của AgNPs có thể đưa chúng lên hàng đầu trong việc phân phối thuốc, cho phép phân phối có mục tiêu, giải phóng được kiểm soát trong không gian (hình ảnh-) và xác nhận phân phối qua hình ảnh.

Các AgNP trong dải đường kính khoảng từ 2–100 nm thể hiện phổ SPR trong vùng khả kiến, có thể điều chỉnh được và phụ thuộc vào hình dạng hạt, kích thước, môi trường và khoảng cách giữa các hạt. AgNPs có những đặc tính độc đáo khiến chúng trở thành một loại hạt thay thế mong muốn trong nhiều trường hợp. AgNP là chất tán xạ ánh sáng mạnh nhất trong số các hạt kim loại quý và theo báo cáo thì tiết diện tán xạ ánh sáng của AgNP lớn hơn khoảng 10 lần so với các hạt vàng có kích thước tương tự. Sự lệch dải (hấp thụ và tán xạ ánh sáng) của các AgNP là do dao động của điện tử dẫn tự do, và chuyển động của các điện tử liên kết cũng góp phần tạo nên quang phổ.

Lý thuyết Mie đã tính toán các đặc tính hấp thụ và tán xạ ánh sáng cho các hạt Nano bạc có kích thước khác nhau. Đối với kích thước hạt lớn hơn (~ 50–60 nm), hiệu suất tán xạ (Qsca) cao hơn (≈ 5). Các AgNP trong phạm vi kích thước này tán xạ ánh sáng tại hoặc trên bề mặt kim loại rắn, nhưng hiệu suất tán xạ thậm chí còn tăng cao hơn đến 5,8 đối với kích thước 70–80 nm trong khi vẫn duy trì PR bề mặt mặt trong tia cực tím đến phạm vi nhìn thấy được. Tính chất này lý tưởng cho các chất xúc tác quang thông thường và dịch chuyển đỏ thường được sử dụng làm chất xúc tác quang.

Tính chung của các hệ thống phân phối kích thước Nano hiện nay là chúng có bản chất là đại phân tử. Các nghiên cứu về NP kim loại đã cho thấy sự phù hợp của chúng để phân phối các tác nhân điều trị khác nhau bao gồm các phân tử nhỏ, oligonucleotide antisense và siRNA. Bạc kích thước nano là một trong những chất nền tăng cường bề mặt hoạt động quang học có sẵn. Các nền tảng phân phối đơn dựa trên AgNP kết hợp các giải pháp để phát hiện nội bào và kiểm soát bên ngoài sự giải phóng thuốc kết dính bề mặt thông qua các hoạt động quang nhiệt hoặc quang hóa.

Các hệ thống phản ứng với ánh sáng rất được quan tâm trong lĩnh vực phân phối thuốc và liệu pháp gen, do khả năng kiểm soát không gian bên ngoài đối với việc phân phối và kích hoạt liệu pháp cùng với các hệ thống như vậy. Bức xạ điện từ kích hoạt các DDS phản ứng với ánh sáng, thường trong phạm vi UV, khả kiến ​​và cận hồng ngoại (NIR). Các hệ thống này dựa trên các hợp chất cảm quang có thể được kết hợp vào phương tiện phân phối thuốc hoặc kết hợp với chính thuốc (hợp chất “đóng hộp”) và có thể chuyển sang trạng thái hoạt động hoặc không hoạt động khi thuốc được phân phối. bức xạ điện từ trong một dải tần cụ thể.

Các hợp chất trong lồng là công cụ mạnh mẽ để kiểm soát không gian vật lý đối với tác dụng của thuốc trong hệ thống sống. Các nhóm cảm biến quang đã được sử dụng để làm tổ hoặc bất hoạt các phân tử sinh học khác nhau, bao gồm nucleotide, protein và axit nucleic, để tạo ảnh tại chỗ, có kiểm soát. Sự phóng thích thông qua chiếu xạ ánh sáng cho phép giải phóng nhanh chóng, theo không gian và thời gian của một phân tử sinh học tại các mô dự định hoặc thậm chí trong một ngăn nội bào cụ thể.

Các hạt Nano bạc có kích thước 60–80 nm được trang trí bằng các oligonucleotide DNA quang học ở đầu tận cùng thiol được sử dụng làm vật chủ phân phối thuốc được kích hoạt bằng quang học. Các thử nghiệm trong ống nghiệm cho thấy kích thước tăng lên. sự kích hoạt hiệu quả của các oligonucleotide đối kháng ISIS2302 được xếp chồng lên các trình liên kết có thể phân tách quang học bên trong.

Các sóng mang nano này có một số ưu điểm như bảo vệ chống lại các nuclease, hiệu quả photorelease và tăng cường khả năng hấp thụ của tế bào khi so sánh với các đầu dò thương mại. Việc giải phóng các oligonucleotide chống cảm giác bằng ánh sáng để làm im lặng ICAM-1 (phân tử kết dính nội bào-1) có các ứng dụng tiềm năng trong việc chữa lành vết thương, trong đó tình trạng viêm là một tiêu chí quan trọng như trong bệnh Crohn.

7. Đánh giá độc tính của nano bạc

Công nghệ nano đã phát triển nhanh chóng với việc sử dụng trong nhiều loại sản phẩm thương mại trên khắp thế giới. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu thông tin liên quan đến sự gia tăng phơi nhiễm của con người, động vật và môi trường đối với các NP bao gồm nano bạc và các nguy cơ tiềm ẩn của chúng liên quan đến độc tính ngắn hạn và dài hạn. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã được thực hiện.

7.1. Trong thử nghiệm ống nghiệm

Nano bạc đã nổi lên như một vật liệu nano quan trọng cho một loạt các ứng dụng công nghiệp và y tế với những nguy cơ tiềm ẩn đối với sức khỏe con người. Các nghiên cứu trong ống nghiệm báo cáo rằng AgNPs gây ra độc tính nhắm vào nhiều cơ quan bao gồm phổi, gan, não, hệ thống mạch máu và cơ quan sinh sản. AgNPs gây ra mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến sự tiến triển của chu kỳ tế bào và quá trình chết rụng. Các cơ chế có thể có của độc tính Nano bạc bao gồm cảm ứng ROS, áp lực oxy hóa, tổn thương DNA và quá trình apoptosis.

Để hiểu độc tính của NP trong ống nghiệm, các thử nghiệm khác nhau đã được đánh giá. Thử nghiệm các NP bạc (Ag – 15 nm), molypden (MoO 3 –30 nm), và nhôm (Al – 30 nm) trên dòng tế bào sinh tinh chuột xác định độc tính phụ thuộc nồng độ đối với tất cả các NP. các loại AgNP là chất độc nhất (5–10 μg ml -1) và làm giảm mạnh chức năng của ti thể và làm tăng sự rò rỉ màng. Kết luận tương tự cũng đạt được khi thử nghiệm tác động độc hại của các NP kim loại / oxit kim loại được đề cập ở trên trên một dòng tế bào có nguồn gốc từ gan chuột (BRL 3A). Kết quả cho thấy chức năng ti thể đã giảm đáng kể ở các tế bào tiếp xúc với AgNPs ở (5–50 μg ml -1). Fe3O4, Al, MoO3 và TiO2 không có tác dụng đo lường được ở liều thấp hơn (10–50 μg ml -1), trong khi có tác dụng đáng kể ở mức cao hơn (100–250 μg ml-1).

Nói chung, trong các xét nghiệm trong ống nghiệm, cơ chế gây độc tế bào qua trung gian AgNPs chủ yếu dựa trên cảm ứng ROS. Đáng chú ý, tiếp xúc với AgNPs làm giảm GSH, tăng nồng độ ROS, peroxy hóa lipid và tăng biểu hiện của các gen đáp ứng ROS; nó cũng dẫn đến tổn thương DNA, apoptosis và hoại tử. Giảm MTT (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyl tetrazolium bromide), khử Alamar Blue (Invitrogen, Carlsbad, CA) và rò rỉ lactate dehydrogenase (LDH) được sử dụng làm thông số để đánh giá độc tính tế bào , định lượng, đánh giá. Độc tính của các hạt Nano bạc khác nhau được so sánh với các nồng độ khác nhau của các ion Ag + tương ứng.

Dựa trên các giá trị IC50 được xác định bởi ba thử nghiệm độc tính tế bào, AgNPs và ion Ag + không thể hiện sự khác biệt đáng kể về độc tính tế bào=. Độc tính tế bào và độc tính di truyền của AgNPs phụ thuộc vào kích thước-, nồng độ- và thời gian tiếp xúc. Khả năng sống sót của tế bào được xác định bằng các xét nghiệm MTT và CB ở đại thực bào (RAW 264.7, J774.1), biểu mô phổi (A549), biểu mô thận (A498), gan (Hep G2) và dòng tế bào thần kinh (Neuro 2A). AgNPs cho thấy sự sụt giảm phụ thuộc nồng độ trong khả năng tồn tại tế bào sau 72h ủ trong tất cả các dòng tế bào. Các tế bào A498 và RAW 264.7 dường như thể hiện độ nhạy cao nhất đối với các tác động độc hại của AgNPs. và cho thấy khả năng sống của tế bào giảm đáng kể ở nồng độ AgNP-1 và 3 μg / ml, tương ứng.

Mặt khác, tế bào A549 ít nhạy cảm nhất với tác dụng gây độc tế bào của AgNPs. Sự hình thành bên trong các NP có thể gây ra (các) phản ứng căng thẳng bằng cách kích thích sản xuất gốc tự do, do đó, kích thích các đường truyền tín hiệu viêm. Do đó, việc sản xuất các loại nitơ phản ứng (RNS), ROS và cytokine sau khi tiếp xúc với Nano bạc đã được xác định. AgNPs làm tăng đáng kể sự giải phóng nitrit của tế bào RAWing 264,7 ở nồng độ cao nhất sau 72 giờ ủ. Nano bạc cũng kích thích sản xuất ROS phụ thuộc vào nồng độ sau 24 giờ ủ.

Sản xuất cytokine tiền viêm (yếu tố hoại tử khối u-α [TNF-α] và interleukin-6 [IL-6]) là đáng kể ở mức 10 và 100 μg / ml trong khi 1 μg / ml không có tác dụng ảnh hưởng đến sản xuất cytokine. Sự sản sinh gốc tự do đã được chứng minh là có tương quan trực tiếp với độc tính tế bào của NPs. Tuy nhiên, không thể loại trừ sự tham gia của các cơ chế khác. Do đó, để xác định sự đóng góp của các gốc tự do trong quá trình gây độc tế bào AgNP, các tế bào được ủ với AgNPs với sự hiện diện của các chất chống oxy hóa khác nhau. Đáng ngạc nhiên là các chất chống oxy hóa mạnh nhất như superoxide dismutase (SOD) và catalase không cho thấy sự bảo vệ đáng kể khỏi độc tính tế bào của AgNPs.

Do đó, hai chất quét ROS màng – Trolox (một chất tương tự vitamin E hòa tan trong nước) và tempol (một chất chống oxy hóa phổ rộng và bắt chước SOD) – đã được nghiên cứu. Cùng với những quan sát trong các tế bào được xử lý bằng SOD và catalase, Trolox và tempol cũng không thể bảo vệ tế bào khỏi độc tính tế bào của AgNPs. Mặt khác, các chất chống oxy hóa yếu như N-acetylcysteine ​​(NAC), methionine và cysteine ​​đã loại bỏ tác dụng gây độc tế bào của AgNPs.

Tính không hiệu quả tương đối của các chất chống oxy hóa mạnh cho thấy rằng các cơ chế phụ thuộc vào gốc tự do không ảnh hưởng đáng kể đến độc tính tế bào của AgNPs [các chất chống oxy hóa yếu như N-acetylcysteine ​​(NAC), methionine và cysteine ​​đã loại bỏ tác dụng gây độc tế bào của Nano bạc.

Tính không hiệu quả tương đối của các chất chống oxy hóa mạnh cho thấy rằng các cơ chế phụ thuộc vào gốc tự do không ảnh hưởng đáng kể đến độc tính tế bào của AgNPs [các chất chống oxy hóa yếu như N-acetylcysteine ​​(NAC), methionine và cysteine ​​đã loại bỏ tác dụng gây độc tế bào của AgNPs. Tính không hiệu quả tương đối của các chất chống oxy hóa mạnh cho thấy rằng các cơ chế phụ thuộc vào gốc tự do không ảnh hưởng đáng kể đến độc tính tế bào của AgNPs.

Các nghiên cứu khác cho thấy mức độ biểu hiện protein p53 tăng lên trong vòng 4 giờ sau khi các tế bào tiếp xúc với AgNPs. Các mô hình biểu hiện được điều chỉnh của protein p53 trong hai loại tế bào động vật có vú tiếp xúc với AgNPs cho thấy rằng p53 có thể là một chỉ thị phân tử tuyệt vời để đánh giá độc tính nano di truyền. Kết quả cho thấy rằng hóa học bề mặt khác nhau của AgNPs có ảnh hưởng khác nhau đến độc tính gen.

Bia và cộng sự kết luận rằng các ion Ag+ tự do trong các chế phẩm AgNPs đóng một vai trò đáng kể trong độc tính của huyền phù AgNPs. Trong khi sự đóng góp của các ion Ag+ tự do vào độc tính đo được của huyền phù AgNPs là một yếu tố quyết định thiết yếu của độc tính, ảnh hưởng tổng hợp của các ion Ag+ và AgNPs lại xuất hiện trên nồng độ ion Ag+ thấp hơn. Những dữ liệu này chỉ ra rằng lượng ion Ag+ trong các chế phẩm Nano bạc nên được đo và báo cáo thường xuyên trong các nghiên cứu độc chất học. Họ khuyến nghị rằng phần nổi phía trên của huyền phù AgNPs nên được sử dụng như một chất kiểm soát tiêu chuẩn bổ sung để đưa ra các tuyên bố đáng tin cậy về độc tính của AgNPs và để phân biệt giữa độc tính của các ion Ag+ và độc tính do Nano bạc gây ra.

7.2. Trong thử nghiệm lâm sàng

Vấn đề quan trọng nhất cần hiểu là tác động thực tế của AgNPs đối với sức khỏe con người và động vật. Có một số nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng về độc tính tế bào và độc tính di truyền của AgNPs được báo cáo. Do kích thước siêu nhỏ của AgNPs, chúng có tính di động cao trong các môi trường khác nhau và dễ dàng bị con người tiếp xúc qua các con đường như hít phải, nuốt phải, qua da,… có thể chuyển vị Nano từ con đường tiếp xúc với các cơ quan quan trọng khác và xâm nhập vào tế bào.

Độc tính khi hít phải của thuốc tiêm Nano đã được nghiên cứu ở chuột Sprague-Dawley trong khoảng thời gian 28 ngày. Kết quả cho thấy chuột đực và chuột cái không có bất kỳ thay đổi đáng kể nào về trọng lượng cơ thể so với mức AgNPs trong suốt 28 ngày thí nghiệm. Cũng không có thay đổi đáng kể nào về các giá trị huyết học và sinh hóa máu ở chuột đực hoặc chuột cái. Trong khi đó, một số nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng phổi là mô đích chính bị ảnh hưởng bởi sự tiếp xúc kéo dài qua đường hô hấp với AgNPs.

Lee và cộng sự báo cáo rằng tiếp xúc với Nano bạc điều chỉnh sự biểu hiện của một số gen liên quan đến rối loạn thần kinh vận động, bệnh thoái hóa thần kinh và chức năng tế bào miễn dịch, cho thấy khả năng nhiễm độc thần kinh và khả năng miễn dịch liên quan đến tiếp xúc với AgNPs. Bệnh viêm phổi hoặc nhiễm độc tế bào tối thiểu của chuột được tìm thấy 10 ngày sau khi tiếp xúc với Nano bạc. Độc tính trên đường tiêu hóa do tiếp xúc đường tiêu hóa với AgNPs (60 nm) cũng được thử nghiệm trong thời gian 28 ngày ở chuột Sprague – Dawley. Kết quả cho thấy chuột đực và chuột cái không có bất kỳ thay đổi đáng kể nào về trọng lượng cơ thể so với liều AgNPs trong suốt 28 ngày thí nghiệm.

Một số thay đổi đáng kể phụ thuộc vào liều lượng đã được tìm thấy trong giá trị phosphatase kiềm và cholesterol ở chuột đực hoặc chuột cái, dường như cho thấy rằng việc tiếp xúc với hơn 300 mg AgNPs có thể dẫn đến tổn thương gan nhẹ. Kết quả cho thấy AgNPs không gây độc gen trong tủy xương của chuột đực và chuột cái trong thử nghiệm lâm sàng.

Ahamed và cộng sự chỉ ra rằng AgNPs gây suy giảm khả năng sinh sản, dị tật phát triển và dị dạng hình thái ở một số mô hình động vật không phải động vật có vú. Các nguyên nhân phổ biến của độc tính do AgNPs gây ra bao gồm áp lực oxy hóa, tổn thương DNA và quá trình apoptosis.

Nói chung, rất ít tài liệu về độc tính thử nghiệm lâm sàng của AgNPs đã được tìm thấy, vì vậy cần phải điều tra thêm trong lĩnh vực này để đánh giá chính xác tác động thực sự của AgNPs trong các sản phẩm thương mại đối với con người và động vật.

8. Kết luận

Quá trình tổng hợp Nano bạc gián tiếp qua thực vật đã cho thấy những chân trời mới trong việc phân phối thuốc. Một mặt, phương pháp điều chế hạt Nano này được ưa chuộng do tính kinh tế, dễ tiếp cận, thân thiện với môi trường và thực hiện đơn giản. Mặt khác, thành phần phytochemical phong phú của chiết xuất thực vật thực hiện một vai trò đa chức năng trong quá trình tổng hợp AgNPs như tác nhân khử, ổn định và chất hoạt động bề mặt.

Do đó, các AgNP thu được thường có đặc điểm là kích thước nhỏ, độ phân tán đơn và độ bền dạng keo vì tính chất đóng đầu của một số phân tử sinh học trong dịch chiết. Mặc dù có đặc tính kháng khuẩn, kháng vi rút, kháng nấm, chống ung thư, chống oxy hóa và lý hóa học tuyệt vời so với các vật liệu dạng khối, AgNPs có thể được sử dụng làm phương tiện vận chuyển các phân tử thuốc (như oligonucleotide, DNA, siRNA, v.v.) đến các mô và tế bào đích và do đó để nâng cao hiệu quả điều trị.

Hơn nữa, Nano bạc có thể thể hiện sự hiệp đồng với các loại kháng sinh khác nhau để tăng cường các đặc tính kháng khuẩn. Về vấn đề này, AgNPs có thể được sử dụng làm chất vận chuyển thuốc đa chức năng với tiềm năng lớn để phân phối thuốc đúng mục tiêu, giảm thiểu tác dụng phụ và nâng cao hiệu quả điều trị. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu thông tin liên quan đến sự gia tăng của con người, động vật và môi trường tiếp xúc với Nano bạc và những nguy cơ tiềm ẩn liên quan đến độc tính ngắn hạn và dài hạn của chúng. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để đưa chúng dưới dạng DDS một cách an toàn vào các sản phẩm có sẵn trên thị trường để phòng ngừa và điều trị các bệnh đe dọa tính mạng.

Tài liệu Tham khảo

Silver Nanoparticles as Multi-Functional Drug Delivery Systems

Bởi Nadezhda Ivanova, Viliana Gugleva, Mirena Dobreva, Ivaylo Pehlivanov, Stefan Stefanov và Velichka Andonova

Related Posts

Trang web này sử dụng cookie để cải thiện trải nghiệm của bạn. Chúng tôi sẽ cho rằng bạn đồng ý với điều này, nhưng bạn có thể chọn không tham gia nếu muốn. Chấp nhận Đọc thêm

error: Content is protected !!
0907 771 622