Name: synthesis of multi-walled carbon nanotubes modified with silver nanoparticles and evaluation of their antibacterial activities and cytotoxic properties
Uploaded: 2018-05-10T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Multi-walled Carbon Nanotubes Modified with Silver Nanoparticles and Evaluation of Their Antibacterial Activities and Cytotoxic Properties at JoV

Denna studie stöddes av Chung-Ang University forskningsanslag (2016) och Nano-Material teknik utvecklingsprogrammet genom den nationella forskning stiftelsen av Korea(NRF) finansieras av ministeriet för vetenskap och IKT (nr 2017M3A7B8061942).

1. MWCNT Oxidation
<ol><li>Mäta 30-50 mg av MWCNT en 50 mL injektionsflaska. Tillsätt långsamt 8 mL av en H2så4: HNO3 lösning (90% initial koncentration, 3:1 vol/vol) med pipett med 1 mL pipett tips. Varning: Detta preparat måste utföras i dragskåp kemiska.<ol>
<li>Låt 30 min för den exoterma reaktionen att slutföra.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sonikera lösningen vid 60-80 ° C och 160 W för 1 h tills MWCNT lägger sig på botten av injektionsflaskan. Varning: Vattennivån...

<ol>
	<li>L&#246;ndahl, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+and+Biological+Properties+of+Bioaerosols.">Physical and Biological Properties of Bioaerosols.</a> Bioaerosol Detection Technologies. , 33-48 (2014).</li><li>Jennings, S., Moran, A., Carroll, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioaerosols+and+biofilms.">Bioaerosols and biofilms.</a> Biofilms in medicine, industry and environmental biotechnology. , 160-178 (2003).</li><li>Flemming, H. -. C., Wingender, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+biofilm+matrix.">The biofilm matrix.</a> Nature Reviews Microbiology. 8 (9), 623-633 (2010).</li><li>Lewis, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Riddle+of+biofilm+resistance.">Riddle of biofilm resistance.</a> Antimicrobial agents and chemotherapy. 45 (4), 999-1007 (2001).</li><li>Doronina, N. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methylobacterium+suomiense+sp.+nov.+and+Methylobacterium+lusitanum+sp.+nov.,+aerobic,+pink-pigmented,+facultatively+methylotrophic+bacteria.">Methylobacterium suomiense sp. nov. and Methylobacterium lusitanum sp. nov., aerobic, pink-pigmented, facultatively methylotrophic bacteria.</a> International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 52 (3), 773-776 (2002).</li><li>Seo, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibacterial+activity+and+cytotoxicity+of+multiwalled+carbon+nanotubes+decorated+with+silver+nanoparticles.">Antibacterial activity and cytotoxicity of multiwalled carbon nanotubes decorated with silver nanoparticles.</a> International Journal of Nanomedicine. 9, 4621-4629 (2014).</li><li>Chen, X., Schluesener, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanosilver:+a+nanoproduct+in+medical+application.">Nanosilver: a nanoproduct in medical application.</a> Toxicologyletters. 176 (1), 1-12 (2008).</li><li>Singh, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotechnology+in+medicine+and+antibacterial+effect+of+silver+nanoparticles.">Nanotechnology in medicine and antibacterial effect of silver nanoparticles.</a> Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures. 3 (3), 115-122 (2008).</li><li>Morones, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+bactericidal+effect+of+silver+nanoparticles.">The bactericidal effect of silver nanoparticles.</a> Nanotechnology. 16 (10), 2346 (2005).</li><li>Martinez-Castanon, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+antibacterial+activity+of+silver+nanoparticles+with+different+sizes.">Synthesis and antibacterial activity of silver nanoparticles with different sizes.</a> Journal of Nanoparticle Research. 10 (8), 1343-1348 (2008).</li><li>Lok, C. -. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+nanoparticles:+partial+oxidation+and+antibacterial+activities.">Silver nanoparticles: partial oxidation and antibacterial activities.</a> JBIC Journal of Biological Inorganic Chemistry. 12 (4), 527-534 (2007).</li></ol>

Vi rapporterar här, en enkel metod för beredning av MWCNTs deponerade Ag nanopartiklar. Detta silver-innehåller nanomaterial visar betydande antibakteriell aktivitet och minimal risk för okontrollerad absorption av Silvernanopartiklar i kroppen. Vi visar att 30 mikrog/mL av syntetiserade Ag-MWCNTs är en effektiv nivå av antibakteriell aktivitet mot Methylobacterium spp. med försumbar cytotoxicitet till leverceller. Även om det krävs ytterligare förbättringar och biosäkerhet bedömningar för Ag-MWCNT...

Det yttersta målet för denna studie är att göra miljövänliga antibakteriella nanomaterial som kan hämma tillväxten av bakterier som bildar biofilmer. Dessa antibakteriella nanomaterial har potential att övervinna de toxicitet och antibiotika problem motstånd vanliga kemikalier eller antibiotika kemiska föreningar. En biofilm är en hydrerad extracellulära polymera substans (EPS) som består av polysackarider, proteiner, nukleinsyror och lipider1,2. Biofilmer förhindra intrång av främmande ämnen och hjälpa bakterier växa kraftigt3,4. Biofilm orsaka lukt och kroniska infektionssjukdomar5,6. Methylobacterium spp., exempelvis växer genom att följa platser där vatten är alltid närvarande eller där det är svårt att säkerställa bakteriell utrotning på en kontinuerlig basis, såsom luftkonditioneringen värmeväxlare, duschrum och medicintekniska produkter. Dessa typer av biofilm orsaka lukt och kroniska infektionssjukdomar5,6.
Vanligtvis används kemikalier eller antibiotika kemiska föreningar att hämma tillväxten av bakterier som bildar biofilmer. Uppkomsten av antibiotikaresistenta bakterier och oron i vivo säkerhet av kemikalier driver behovet av att utveckla nya material för att förhindra bildandet av biofilmer och hämmar tillväxten av bakterier.
I denna studie syntetiseras antimikrobiell nanomaterial som är fria från antibiotikaresistens och toxicitet. Silver är en välkänd antimikrobiell substans, och senaste utvecklingen inom nanovetenskap och nanoteknik har lett till aktiv forskning om antimikrobiella effekterna av metall nanopartiklar7,8. Nyligen genomförda studier har rapporterat att den lilla storleken och hög yta till volym förhållande av nanopartiklar resultera i ökad antibakteriella aktivitet9,10,11.
De nanomaterial som presenteras häri kombinera Silvernanopartiklar med ökad antimikrobiella egenskaper och kolnanorör med hög bildförhållandet, därigenom öka ytan per volymenhet. Fabricerade silver nanopartiklar-carbon nanotube sammansatt uppvisar betydande antimikrobiella egenskaper och minimal toxicitet för människors och djurs celler. De syntetiska processerna i tidigare studier använda farliga reduktionsmedel såsom NaBH4, formamid, dimetylformamid och hydrazin. Processen är komplicerad, farliga och tidskrävande. Syntetiska processen rapporterade använder här etanol som betydligt mindre farliga reduktionsmedel.
Den hämning zonen och minsta baktericida koncentrationen (MBC) för de Ag-MWCNTs mättes; Live/Dead och Trypan blå analyser användes för att mäta toxicitet och antibakteriella egenskaper. Minsta hämmande koncentration (MIC) och mitokondriell toxicitet (MTT) analyser utfördes inte på grund av ovanliga färgen på den kolnanorör som skulle ha stört analyserna. Slutligen fastställdes den lägsta koncentrationen att förhindra tillväxt av Methylobacterium spp. utan att däggdjurs-celler.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.1 N silver nitrate</td>
			<td>SIGMA-ALDRICH</td>
			<td>1090811000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon nanotube, multi-walled</td>
			<td>Tokyo Chemical Industry Co., LTD</td>
			<td>308068-56-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R2A agar</td>
			<td>MBcell</td>
			<td>MB-R1129</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R2A broth</td>
			<td>MBcell</td>
			<td>MB-R2230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methylobacterium spp.</td>
			<td>KCTC</td>
			<td>12618</td>
			<td>from Korea Collection for Type Cultures Daejeon Korea 12618, Daejon, Korea</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LIVE/DEAD Cell imaging Kit</td>
			<td>ThermoFisher SCIENTIFIC</td>
			<td>R37601</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AML12</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>from Chungnam University, Dajeon, Korea</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>human PBMC</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>PCS-800-011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>JEM-2100F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XRD</td>
			<td>Rigaku</td>
			<td>D/MAX 2500</td>
			<td>Cu K photon source (40kV, 100mA)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JuLI Br</td>
			<td>NanoEnTek</td>
			<td>JULI-BRSC&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of multi-walled carbon nanotubes modified with silver nanoparticles and evaluation of their antibacterial activities and cytotoxic properties

I denna studie behandlades multi-walled kolnanorör (MWCNTs) med en vattenlösning sulfuric syra lösning att bilda en syre-baserade funktionell grupp. Silver MWCNTs utarbetades av reduktiv nedfall av silver från en vattenlösning av AgNO3 på de oxiderade MWCNTs. Tanke CNTs unika färg, var det inte möjligt att tillämpa dem på den minsta hämmande koncentrationen eller mitokondriell toxicitet analyser att utvärdera toxicitet och antibakteriella egenskaper, eftersom de skulle störa analyserna. Den hämning zonen och minsta baktericida koncentrationen för de Ag-MWCNTs mättes och Live/Dead och Trypan blå analyser användes för att mäta den toxicity och antibakteriella egenskaper utan att störa CNTs färg.

Transmission Electron Microscopy (TEM) bilder bekräfta bildandet av Ag-MWCNTs (figur 1A och 1B). Deras lyckade syntes bekräftades av förändringen i ytladdning. Storleken på Ag partiklarna deponeras på MWCNTs beräknades (figur 1 c). Genomsnittlig partikelstorlek var cirka 3,83 nm. XRD mönstret av de som-syntetiserade Ag-MWCNTs visas i figur 1 d. Toppen på 20-30° motsvarar M...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Multi-walled Carbon Nanotubes Modified with Silver Nanoparticles and Evaluation of Their Antibacterial Activities and Cytotoxic Properties at JoV

Synthesis of Multi-walled Carbon Nanotubes Modified with Silver Nanoparticles and Evaluation of Their Antibacterial Activities and Cytotoxic Properties

I denna studie var antimikrobiella nanomaterial syntetiseras av sura oxidation av multiwalled kolnanorör och efterföljande reduktiv nedfall av Silvernanopartiklar. Antimikrobiella aktivitet och cytotoxicitet tester utfördes med den som förberedda nanomaterialen.

Syntesen av Multi-walled kolnanorör modifierad med Silver nanopartiklar och utvärdering av sina antibakteriella aktiviteter och cytotoxiska egenskaper

In this study, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were treated with an aqueous sulfuric acid solution to form an oxygen-based functional group. Silver ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Solid-phase Submonomer Synthesis of Peptoid Polymers and their Self-Assembly into Highly-Ordered Nanosheets

Fast fas Submonomer Syntes av Peptoid polymerer och deras självorganisering till mycket beställt Nanosheets

Peptoids are a novel class of biomimetic, non-natural, sequence-specific heteropolymers that resist proteolysis, exhibit potent biological activity, and ...

Simultaneous Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes and Graphene in a Magnetically-enhanced Arc Plasma

Samtidig Syntes av Single vägg kolnanorör och grafen i ett magnetiskt utökad Arc Plasma

Carbon nanostructures such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and graphene attract a deluge of interest of scholars nowadays due to their very ...

Gold Nanostar Synthesis with a Silver Seed Mediated Growth Method

Guld Nanostar Syntes med Silver Seed medierad tillväxthämning Metod

The physical, chemical and optical properties of nano-scale colloids depend on their material composition, size and shape 1-5. There is a great interest ...

High-throughput Synthesis of Carbohydrates and Functionalization of Polyanhydride Nanoparticles

Hög kapacitet Syntes av kolhydrater och Funktionalisering av polyanhydrid Nanopartiklar

Transdisciplinary approaches involving areas such as material design, nanotechnology, chemistry, and immunology have to be utilized to rationally design ...

Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

Utvärdering av polymera Gene Delivery nanopartiklar genom nanopartikel Tracking Analys och hög kapacitet flödescytometri

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

Localization and Relative Quantification of Carbon Nanotubes in Cells with Multispectral Imaging Flow Cytometry

Lokalisering och relativ kvantifiering av kolnanorör i celler med multispekt flödescytometri

Carbon-based nanomaterials, like carbon nanotubes (CNTs), belong to this type of nanoparticles which are very difficult to discriminate from carbon-rich ...

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

Tillverkning av en funktionaliserad Magnetic bakteriell Nanocellulosa med järnoxid nanopartiklar

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

Microwave-driven Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles for Fast Detection of Atherosclerosis

Mikrovågsugn driven Syntes av järnoxid nanopartiklar för snabb detektion av åderförkalkning

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the ...

Engineering Molecular Recognition with Bio-mimetic Polymers on Single Walled Carbon Nanotubes

Engineering Molekylär igenkänning med Bio-mimetiska Polymers på Single vägg kolnanorör

Semiconducting single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are a class of optically active nanomaterial that fluoresce in the near infrared, coinciding with the ...

Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

Produktion av metall nanopartiklar genom pulserad laserablation i vätskor: Ett verktyg för att studera de antibakteriella egenskaperna hos nanopartiklar

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...