Aminoclay NanoparticlesA¢€™多个功能基于Widespectrum Anti-bactericidal, Algicidal / Microalgal-Flocculation和抗肿瘤的作用

关键字

模拟合成气、微生物、乙醇、高效发酵。

评论

自1997年以来,(1,2),water-solubilized和带正电的organo-building aminoclay块纳米粒子(ACNPs)吸引了密集的学术和工业对其多方面的应用程序(3]。工程有机-无机ACNPs构成高密度胺组和大约10%的总胺在水溶液中,当质子化了的,获得阳离子表面性质(4]。ACNPs的单元结构组成,在其中心,阳离子金属镁、钙、锌、有限公司镍、铜、铝、铁、Ce,其中一些维护各自独特的活动(5,6]。两边的结构,一个中心协调八面体的金属氧化物或金属板氢氧化链在3-aminopropyl-functionalized硅酸盐网络覆盖(图1)。大规模生产ACNPs是可行的从工程的角度来看,作为阳离子金属物种可以与aminosilane前兆反应锅溶胶-凝胶反应在环境条件下(7),这可能使一个ACNP降低成本估计~ 0.5 / g,即使使用高纯化学品(8]。

最近,超出的准备无机(纳米)复合ACNPs,研究兴趣已提高了生物等领域潜在的有效anti-bactericidalalgicidal / microalgal-flocculation(收获),和抗癌应用程序。ACNPs的阳离子特性源于产生的斥力使质子化胺组分层ACNPs水溶液,形成,对于Mg-backboned ACNPs,平均水动力~ 50 nm直径(9]。在cationic-charged ACNPs“互动与革兰氏阴性和阳性细菌,细胞膜部分损坏或破坏了(10]。最常提出的这一过程是一个强烈的静电相互作用机制与ACNPs细胞表面组件,而不是无关紧要的渗透进入细胞内部,并随之释放内部酶产品(图2一个)[11,12]。因此,这个新的抗菌ACNPs方法可能可以扩大范围广泛的无选择性的抑制或死亡的细菌物种,从而实现一个大约6毫克/毫升的最低抑制浓度(MIC)值(11]。另外,有害藻华藻种()在海水中,10 mg / L ACNP剂治疗,通过藻类选择性控制细胞溶菌作用,对其他生物的影响可以忽略不计图2 b)[5,13]。有趣的赤潮现象,代表藻类物种如Raphodophyceae (Chattonella滨和Heterosigma akashiwo)和沟鞭藻纲(Cochlodinium polykrikoides),没有细胞壁,在几分钟内完全中断的ACNP积累。相比之下,绿微藻物种组成thick-silicate或polysaccharide-complexed细胞壁不中断的ACNPs而是由ACNP絮凝的桥梁在藻细胞中,从而提供一个更好的促凝剂功能(图2 c)[14,15]。因此,ACNPs纳米材料的铵特色可以代理cyanobacteria-bloom抑制在淡水8]。此外,microalgae-transformation研究表明ACNP-destabilized藻细胞壁承认质粒进入细胞的内部组件虽然传播引发互动的混合物衣藻reinhardtii质粒,ACNPs在琼脂板上加上一个额外的物理力是必需的(图2 d)[16]。这是证据,ACNPs促进DNA穿过细胞膜的运动(包括墙)转染载体。与哺乳动物细胞,抗癌效果的三价铁原子在更高浓度的ACNPs援助(包括选择性肿瘤细胞死亡的有针对性的识别)也在研究[17]。过氧化氢的生成(H₂O₂当癌细胞(甚至包括microalgal细胞)传播可以激活三价铁在ACNPs产生自由基,自由基通常•哦(18]。事实上,在具体ACNP地区预计,细胞受损对正常细胞没有影响。这意味着ACNPs在500μg /毫升浓度可以作为一个合适的衬底(矩阵)cytotoxicity-free功能化或修改目的(图2 e)[19]。Syringe-injected dye-labeled ACNPs截留在小鼠体内测试,积累,和排泄,不付出任何系统性毒性(5]。进一步系统的体内评价(ACNP开展在纳米医学是必要的。

尽管ACNPs神奇的功能,阻碍他们的应用程序依然存在。首先,在抗菌应用,尽管光催化细胞损伤和有毒离子的释放等金属(氧化物)可以被认为是在ACNP使用的情况下,细菌ACNP治疗后可存活后由于主amine-related杀伤机制。第二,成本在商业化microalgae-based ACNPs的利用率biorefinement仍然非常高。因此,我们当前的工作重点是开发一种经济ACNP-based microalgal biorefinement过程(20.]。最后,关于医学应用,如开展,进一步提高临床试验的治疗效率和先进的选择性定位技术是必要的。认识并克服这些挑战,工程ACNPs将使各种抗菌开创性的贡献,algicidal/ microalgal-flocculation和抗肿瘤应用程序。

确认

这项工作是由韩国环境部的“盖亚项目(2015000550006)“和基础科学研究项目通过韩国国家研究基金会由教育部(NRF - 2014 r1a1a2055916)。

引用

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