Nano bạc được sử dụng làm hệ thống phân phối thuốc đa chức năng

TỔNG QUAN

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

Bạc là kim loại quý hướng đến lợi nhuận cao nhất được sử dụng trong việc điều chế các hạt nano và vật liệu nano vì tính kháng khuẩn, kháng vi rút, kháng nấm, chống oxy hóa và các đặc tính lý hóa được nâng cao bất thường so 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 cả kích thước và hình dạng có thể điều chỉnh được, tăng cường tính ổn định của các axit nucleic liên kết bề mặt, gắn kết phối tử bề mặt mật độ cao, phân phối xuyên màng mà không có tác nhân truyền nhiễm khắc nghiệt, bảo vệ các chất điều trị kèm theo khỏi bị suy thoái và tiềm năng cải thiện việc phân phối thuốc nội bào có kiểm soát / theo thời gian.

Quá trình tổng hợp các hạt nano bạc qua trung gian thực vật đang được quan tâm do không tốn kém, mang lại môi trường làm việc trong lành 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 điểm hóa lý cơ bản, đặc tính kháng khuẩn và chống ung thư mà các hạt nano bạc thu được bằng phương pháp trung gian thực vật sở hữu, và ứng dụng của chúng làm hệ thống phân phối thuốc với tầm nhìn quan trọng về khả năng gây độc 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 kèm theo khỏi bị suy thoái và khả năng cung cấp thuốc nội bào được kiểm soát / theo thời gian được cải thiện.

(Bản quyền thuộc về NanoCMM Technology)

Qúy khách hàng có nhu cầu nano bạc nguyên liệu 15000 ppm dùng trong thực phẩm vui lòng liên hệ Hotline 0378.622.740 – 098.435.9664

1.   Giới thiệu

Nanomedicine là một nhánh của y học sử dụng vật liệu nano và ứng dụng công nghệ nano trong phòng ngừa, chẩn đoán và điều trị bệnh [ 1]. 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, phi thuyền sinh học, máy bơm insulin, kim 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. Các DDS “Nano” cung cấp liều lượng tối ưu có 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 được nhắm 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 hướng đến lợi nhuận cao nhất được sử dụng để điều chế NP và vật liệu nano. Chúng được biết đến vì tính chất kháng khuẩn, kháng vi rút, kháng nấm, chống oxy hóa và các đặc tính lý hóa được nâng cao bất thường so với vật liệu dạng khối như đặc tính quang học, nhiệt, điện và xúc tác [ 2 , 3 , 4 , 5 ].

Khoảng 500 tấn hạt nano bạc (AgNPs), được sử dụng trong các ngành công nghiệp và cuộc sống hàng ngày, được sản xuất mỗi năm [ 6 , 7]. Nhu cầu vật liệu nano bạc ngày càng tăng 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 giao thức hóa học chủ yếu dựa trên sự khử ion Ag + bằng các tác nhân hữu cơ và vô cơ, chẳng hạn như natri borohydrid, natri citrat, natri ascorbate, hydro nguyên tố, N, N-dimethylformamide, các 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. Những 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 thêm và bảo vệ hình dạng của chúng [ 8]. Các phương pháp vật lý quan trọng nhất dựa trên kỹ thuật bay hơi-ngưng tụ và đốt cháy bằng laser của vật liệu bạc dạng khối trong dung dịch. Cả hai phương pháp vật lý đều không sử dụng thuốc thử hóa học có thể gây nguy hiểm cho môi trường và cơ thể con người. Mặc dù những phương pháp này đòi hỏi thiết bị chuyên dụng đắt tiền, nhưng các phương pháp vật lý cung cấp một giải pháp thay thế cho các giao thức hóa học không thân thiện với môi trường và tốn thời gian.

Phương pháp sinh học hay còn 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 nano bạc được đặc trưng bởi kích thước và hình dạng tùy thuộc vào các đặc tính quang, điện và kháng khuẩn [ 8 , 9 ]. Chúng dựa trên sự hút 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 sản xuất đơn giản hơn so với tổng hợp nội bào. Các nghiên cứu đã sử dụng chất nổi trên bề mặt nuôi cấy của các vi sinh vật gây bệnh và không gây bệnh nhưA. flavus, B. indicus, B. cereus, Bacillus chủng CS 11, E coli, P. proteolytica, P. meridiana, S. aureus,v.v … [ 10 , 11 , 12 ].

Hạn chế của quá trình tổng hợp AgNP của vi khuẩn có liên quan đến việc lựa chọn và nuôi cấy dòng vi khuẩn thích hợp, một giai đoạn tinh sạch bắt buộc, sự hiểu biết kém về các cơ chế điều chỉnh sự hình thành hạt nano gây cản trở quá trình mở rộng quy mô phòng thí nghiệm trong ngành công nghiệp cũng như các yêu cầu của điều kiện vô trùng và bảo dưỡng chúng [ 13 ].

Tổng hợp nano bạc xanh qua trung gian thực vật đang trở nên phổ biến rộng rãi vì tính chất thân thiện với môi trường, khả năng tiếp cận, tính kinh tế, đơn giản trong thực hiện và khả năng sản xuất quy mô lớn. Nhiều nghiên cứu đã sử dụng các chất chiết xuất từ ​​thực vật khác nhau nhưAzadirachta indica, Crocus sativus L., Calliandra haematocephala, Lá Neem, Madhuca longifolia, chiết xuất hạt nho, Andean blackberrychiết xuất trái cây, chiết xuất nước lá phong lữ, hoa cúc vạn thọ, v.v … [ 7 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 ]. 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, các AgNP 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 điểm hóa lý cơ bản, đặc tính kháng khuẩn và chống ung thư, mà AgNPs thu được bằng các phương pháp trung gian thực vật sở hữu, và ứng dụng của chúng như DDSs với quan điểm quan trọng về độc tính có thể có trên cơ thể con người.

2. Tổng hợp các hạt nano bạc qua trung gian thực vật

Ai cũng biết rằng chất chiết xuất từ ​​thực vật có thành phần hóa thực vật phong phú bao gồm phenol, saponin, terpenoit, flavonoit, catechin, tannin, enzym, protein, polysaccharid, … Tất cả các phân tử sinh học này diễn ra theo một cơ chế khử và ổn định Ag + rất phức tạp. ion để tạo thành 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 trongCapsicum annuumL. trích [ 19 ]. Theo các tác giả, các protein có nhóm amin đóng vai trò khử và kiểm soát trong quá trình hình thành nano bạc trong dung dịch, và cấu trúc bậc hai của protein thay đổi sau 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 do phản ứng oxy hóa khử giữa flavonoid và ion Ag + cũng như có các flavonoid gần bề mặt của AgNPs, phản ứng phức tạp với các ion Ag + và với các NP [ 20 ]. Ahmed và các đồng nghiệp đã mô tả chi tiết các cách tiếp cận tổng hợp AgNP và các giao thức khác nhau được sử dụng để tổng hợp chúng [ 21 ].

Điều quan trọng cần lưu ý là các thông số công nghệ như nhiệt độ, pH, nồng độ của ion Ag +, thời gian của quá trình thu nhận, thành phần hóa thực vật của dịch chiết được sử dụng, khuấy cơ học, hỗ trợ vi sóng, v.v., là rất quan trọng đối với việc chuẩn bị hạt nano và đặc điểm và số phận của họ [ 6 , 7 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19]. Các thông số này không chỉ ảnh hưởng đến quá trình khử ion Ag + và 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 điểm cụ thể. Amin và cộng sự nhận thấy rằng thời gian phản ứng, nhiệt độ và tỷ lệ thể tích của dịch chiết metanol từSolanum xanthocarpumberry thành AgNO ₃ có thể đẩy nhanh tốc độ khử của các ion Ag + và ảnh hưởng đến kích thước và hình dạng AgNPs [ 22 ]. Các NP được tìm thấy có kích thước khoảng 10 nm, có bản chất đơn phân tán và hình cầu.

Chức năng bề mặt của vật liệu nano rất quan trọng đối với khả năng ứng dụng, khả năng tương thích và an toàn của chúng. Nói chung, hành vi bề mặt xác định cách một thực thể nano sẽ tương tác với hệ thống sinh học, môi trường, v.v. [ 23 ]. AgNP được đặc trưng với hình thái thay đổi — kích thước, hình dạng, diện tích bề mặt, độ tinh khiết / lớp phủ — và các đặc tính điện hóa và điện từ liên quan — điện tích, thế zeta, thế oxy hóa khử, cộng hưởng plasmon bề mặt và độ dẫn điện [ 24 , 25]. Một sự thay đổi hoặc cố ý nhằm kiểm soát các 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 được tìm kiếm nhiều trên một số tài khoản: (1) tăng tính ổn định; (2) tăng tính chọn lọc; (3) tăng hiệu lực điều trị hoặc chẩn đoán; (4) hoạt tính xúc tác tăng cường; (5) giảm độc tính; và (6) giảm khả năng phản ứng [ 23 , 25 ]. 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. Tính chất bề mặt của hạt nano bạc

3.1. Độ tinh khiết trên bề mặt của nano bạc tổng hợp “xanh”

Quá trình tổng hợp nano bạc “xanh” bằng cách sử dụng chiết xuất thực vật thường không chỉ dẫn đến chức năng hóa bề mặt có chủ ý mà còn không thể tránh khỏi bởi vì mọi thành phần trong tổng số chiết xuất thực vật chứa nước (là chất khử, chất ổn định hoặc các thành phần đồng thời) có ái lực nhất định với bề mặt bạc [ 16 , 24 , 26]. Sau khi cô lập và tinh chế, bề mặt chỉ còn lại những thành phần có thể liên kết mạnh nhất được “gắn” với AgNPs. Sự hấp thụ, hay còn gọi là “sự gắn kết”, có thể xảy ra do hiện tượng hóa học (hấp thụ hóa học) hoặc vật lý (hấp thụ vật lý). Sự hấp thụ hóa học, trong trường hợp của nano bạc, xảy ra thông qua các liên kết hóa học ion, cộng hóa trị hoặc phối hợp – cộng hóa trị. Các phân tử chứa S (một số axit amin, peptit và protein) có ái lực cao nhất với bề mặt bạc vì liên kết Ag-S mạnh và do đó là phân tử đầu tiên được xem xét cho tương tác [ 17 , 26 , 27 , 28]. Tiếp theo, các nguyên tử N và O từ các nhóm amit, amino, hydroxyl, phenol, cacboxyl và cacbonyl là mục tiêu để tạo phức với các ion Ag + và do đó cũng rất có thể bị hấp thụ trên bề mặt [ 7 , 15 , 16 , 18 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 ]. Chất thứ hai tồn tại trong hầu hết các chất chuyển hóa chính và thứ cấp trong thực vật (axit phenolic, polyphenol, alkaloids flavanoid, glycoside, protein polysaccharides, v.v.) và được nhiều nhà nghiên cứu tìm thấy là có trên bề mặt nano bạc [ 7 , 15 , 16 , 17 ,18 , 24 , 28 , 31 ]. 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 là đáng kể, điều này giải thích vai trò quan trọng của quá trình hấp thụ vật lý đối với chức năng bề mặt của AgNP được 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 sự tiếp xúc mật thiết ban đầu của chúng với các hạt phát sinh [ 7 , 15 , 16 , 17 ,18 , 24 , 31 ].

Một câu hỏi có thể đặt ra là liệu “tạp chất” không gây dị ứng và không thể kiểm soát này trên bề mặt AgNPs sau quá trình tổng hợp “xanh” với chiết xuất thực vật chỉ là ưu điểm hay nó có bất kỳ mặt yếu nào. Trên thực tế, điều này phụ thuộc nhiều vào chỉ định của các hạt. Sự hiện diện của tannin, protein, polysaccharid, flavonoid và lipid đã được chứng minh là có lợi cho sự ổn định, làm tăng hoạt tính xúc tác, kháng khuẩn và chống oxy hóa của nano bạc và giảm độc tính bằng cách thụ động bề mặt [ 7 , 14 , 15 , 16 , 21 , 31 , 32 , 33 , 34]. Tuy nhiên, “lớp phủ” của AgNPs làm giảm kích thước và tốc độ kết tụ của chúng, cũng như một số nhà nghiên cứu cho rằng điều này có thể có tác động xấu đến độc tính tế bào [ 33 ]. 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 AgNP mang lại kết quả đầy hứa hẹn như là chất tăng cường, cần phải có bề mặt “rõ ràng” cho phép tiếp cận các chất phân tích mục tiêu [ 26 ]. Về vấn đề này, việc sử dụng các chất khử tự nhiên tinh khiết (ví dụ, flavonoid quercetin, chrysin, apigenin, luteolin, v.v.) có thể thích hợp hơn thay vì chiết xuất toàn phần từ thực vật [ 25 , 26 , 28 , 35]. Tuy nhiên, nếu sự hiện diện của các thành phần đa thành phần và sự tuân thủ không thể đoán trước được trên các AgNP là không được hoan nghênh, thì nhu cầu về tác nhân “giới hạn” 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 [ 17 , 27 , 35 , 36 ]. 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 được mô tả ở trên [ 27 , 35 ].

3.2. Diện tích bề mặt của nano bạc

Diện tích bề mặt hoạt động của 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 xuất, 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 tập hợp bạc [ 16 , 24 , 25 , 31 ].

Tính đa phân tán của các AgNP tạo thành là một nhược điểm của quá trình tổng hợp “xanh” với các chất chiết xuất từ ​​thực vật, có thể là do sự lắng đọng không thể 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 [ 18 ]. Sự kết tụ sau tổng hợp có thể dẫn đến sự mở rộng của các tập hợp và cuối cùng là sự mất ổn định của hệ keo. Đây là vai trò của “nắp” trên bề mặt AgNPs, nhằm mục đích khắc phục các lực hấp dẫn giữa các hạt và tăng tính ổn định vật lý. Diện tích bề mặt lớn là điều mong muốn vì nó mang lại hiệu quả xúc tác và kháng khuẩn cao hơn do tăng giải phóng Ag + khỏi bề mặt, đây là cơ chế cơ bản của hoạt động kháng khuẩn của nano bạc [25 , 32 ]. Tuy nhiên, cơ chế chính xác này, đã được nhiều người chứng minh, cũng liên quan đến việc gia tăng stress oxy hóa và độc tính tế bào [ 33 , 35 ]. Hơn nữa, các AgNP nhỏ hơn 10 nm có thể đi qua các lỗ nhân và tương tác với nhiễm sắc thể và DNA. Vì vậy, các hạt như vậy thích hợp cho liệu pháp gen và chẩn đoán, nhưng nguy hiểm liên quan đến độc tính gen [ 33 ]. Mặt khác, mỗi can thiệp dẫn đến việc ngăn chặn sự kết tụ của các hạt và giảm kích thước của chúng đều được hoan nghênh liên quan đến tính ổn định và hiệu lực trong xúc tác, liệu pháp kháng khuẩn và chẩn đoán. Mặt khác, sự can thiệp tương tự có thể tiềm ẩn nguy cơ liên quan đến việc gia tăng độc tính của các VQG thu được [ 25 , 33, 35 ].

Hình dạng của nano bạc cũng đã được chứng minh là có tác động đến độc tính [ 34 , 37 ]. Ví dụ, AgNP hình dây cho thấy độc tính cao hơn so với NP hình cầu [ 37 ], trong khi một nghiên cứu khác chứng minh rằng tiềm năng độc hại của AgNP hình đĩa vượt quá khả năng gây độc của dây và hình cầu [ 34 ].

3.3. Tính chất điện hóa và điện từ của AgNPs

Điện tích và thế zeta của nano bạc xuất hiện trong huyền phù là những yếu tố chính quyết định sự ổn định của hệ keo và phụ thuộc nhiều vào sự tổng hợp của các biến số. Trong số đó, pH của môi trường phản ứng và loại lớp phủ là rất quan trọng [ 31 , 35 ]. Điện thế Zeta (ζ) là thế xuất hiện giữa bề mặt của AgNPs và pha lỏng xung quanh và là một thước đo quan trọng cho sự ổn định của hệ keo. Các giá trị vượt quá ζ = ± 30 mV thường được coi là yêu cầu về độ bền của chất keo [ 31]. 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 số lượng điện tích), trong khi lớp phủ nhằm mục đích làm giảm các lực hấp dẫn theo cách thép [ 31 , 35 ]. AgNPs thu được bằng cách khử với các chất chiết xuất từ ​​thực vật thường mang điện tích âm [ 7 , 15 , 17 , 18 , 27 , 29 , 35 ]. Điện thế zeta âm có thể được coi là một lợi thế vì tăng khả năng hấp thụ tế bào và gây độc tế bào sau đó được tìm thấy đối với các AgNP tích điện dương [ 23 , 33 ].

Sự hiện diện của các tác nhân “đóng nắp” trên bề mặt là điều cần thiết cho sự ổn định của hệ keo, nhưng chúng cũng ảnh hưởng đến cái gọi là “thế oxy hóa khử” của AgNP, tức là khả năng thu nhận điện tử và bị khử của chúng [ 38 ]. Thế oxy hóa khử thấp cần thiết cho quá trình oxy hóa trên bề mặt và giải phóng Ag ⁺ và do đó thúc đẩy hoạt tính kháng khuẩn và độc tính cao hơn [ 33 ]. Trong một số trường hợp, sự cố định của AgNPs trong “nắp” thấm nhẹ có thể dẫn đến mất khả năng oxy hóa và các đặc tính kháng khuẩn [ 35 ].

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 [ 39 ]. Hiện tượng điện từ này tạo ra một cực đại cường độ cao trong vùng màu xanh tím của quang phổ khả kiến ​​[ 7 , 15 , 18 , 24 , 26 ]. 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 [ 7 , 15 , 18 , 24 , 26 , 39 ].

3.4. AgNP trong phức hợp và phương thức phân phối

Một vài nỗ lực để đưa AgNP tổng hợp “xanh” vào cấu trúc của liposome, cyclodextrin, nhũ tương nano và hạt hydrogel đã được báo cáo. Những cách tiếp cận như vậy tạo cơ hội cho việc phân phối đúng mục tiêu, khả năng tương thích tốt hơn và độc tính thấp hơn [ 35 , 40 ]. Ví dụ, tổng hợp một bước các liposome ổn định bằng AgNPs đã cho thấy tính ổn định, khả năng tương thích và tính kháng khuẩn của mụn nước được cải thiện so với chỉ dùng nano bạc, cũng tạo cơ hội cho việc phân phối qua da [ 40 ]. Các nghiên cứu khác báo cáo rằng sự liên kết của AgNP với β-cyclodextrin cải thiện hoạt tính xúc tác của chúng [ 25 ], trong khi các hạt kappa-carrageenan hydrogel của AgNP được tổng hợp “màu xanh lá cây” được phát hiện để cung cấp Ag ⁺theo cách thức được kiểm soát mong muốn [ 41 ].

3.5. Chức năng hóa bằng cách liên hợp

Chức năng hóa bề mặt cấp độ tiếp theo là sự liên hợp của nano bạc với các phân tử hoạt tính sinh học. Cách tiếp cận này, không giống như tất cả các 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 chẩn đoán sinh học. Tuy nhiên, việc gắn các chuỗi DNA trên bề mặt nano bạc đã gặp nhiều khó khăn do tính ổn định của phức hợp thấp hơn. Có rất ít báo cáo thành công trong những năm qua với DNA chèn disulfide hoặc sulfhydryl [ 42 , 43 ].

Một lĩnh vực nghiên cứu thú vị là tiềm năng của AgNPs như những người vận chuyển thuốc [ 29 , 30 , 44 ]. Các giả thuyết cho rằng AgNPs có thể được sử dụng làm phương tiện vận chuyển các phân tử thuốc đến các vùng đích và do đó cải thiện hiệu quả điều trị; hơn nữa, thể hiện sự hiệp đồng với các kháng sinh tổng hợp liên quan đến 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 amide), vancomycin kháng sinh glycopeptide (nhiều nhóm amide, phenol và hydroxyl) và chất ức chế miễn dịch azathioprine (S- nguyên tử và nguyên tử N cơ bản trong dị vòng) [ 29 , 30 , 44 ].

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. AgNPs được tổng hợp bằng các phương pháp khác nhau đã được thử nghiệm rộng rãi và đã 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 [ 21 , 45 ]. Nhiều cơ chế tác động kháng khuẩn của AgNPs được xem xét, nhưng hầu hết các nghiên cứu đều đơn giản hóa thành ba cơ chế chính: (1) sự bám dính của nano bạc lên bề mặt của thành tế bào và màng tế bào; (2) sự xâm nhập của AgNP vào bên trong 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); và (3) tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS), dẫn đến độc tính tế bào gây ra và stress oxy hóa [ 21, 45 , 46 ]. Theo Prabhu et al. và Dakal và cộng sự, điều chế các con đường dẫn truyền tín hiệu cũng là một cơ chế hoạt động kháng khuẩn riêng biệt của AgNPs [ 45 , 47 ].

Sự bám dính của các nano bạc vào bề mặt của thành tế bào được tạo điều kiện thuận lợi bởi điện tích bề mặt dương của các nano bạc, và xảy ra lực hút tĩnh điện giữa các AgNP và màng tế bào tích điện âm của vi sinh vật [ 48 ]. Sự tương tác của các ion Ag + với các protein có 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 do AgNPs gây ra thay đổi cấu trúc khiến vi khuẩn dễ thấm hơn và làm rối loạn chức năng hô hấp [ 45 , 46 ]. 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) [ 50]. Thành phần và độ dày của thành tế bào cũng ảnh hưởng đến khả năng kháng khuẩn của AgNPs [ 45 , 48 ]. Ở vi khuẩn Gram âm nhưE. 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 nhưStaphylococcus, Streptococcus, Bacillusđược cấu tạo chủ yếu bởi một lớp peptidoglycan dày (độ dày 30 nm) [ 48 , 51 ]. 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 như thế nào so với vi khuẩn Gram dương [ 49 ]. Người ta cũng đề xuất 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 [ 47 ].

Tiềm năng kháng khuẩn của nano bạc cũng liên quan đến việc tạo ra các gốc tự do và ROS và do đó là sự gia tăng căng thẳng oxy hóa trong tế bào. 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 [ 52 ].

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 [ 15 , 46 , 49 ]. Các AgNP có kích thước trong khoảng 10–100 nm cho thấy khả năng diệt khuẩn mạnh đối với cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm [ 50 , 51 ]. Tùy thuộc vào kích thước của các NP, 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 [ 51 , 53 ].

Ảnh hưởng của hình dạng đối với hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs đã được nghiên cứu bởi Pal et al. [ 54 ]. Các nano bạc có hình dạng khác nhau (hình tam giác, hình cầu và hình que) đã được thử nghiệm chống lạiE coli. Theo các tác giả, các NP hình tam giác hoạt động mạnh hơn các NP hình cầu, lại hoạt động mạnh hơn các AgNP hình que chống lạiE coli.Điều này có thể là do tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích và cấu trúc bề mặt tinh thể học của chúng lớn hơn [ 54 ]. 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 Mulberry (Morus rubra L.) chiết xuất lá và nghiên cứu các hoạt động kháng khuẩn của chúng chống lại E colitrong cả hai hệ thống lỏng và trên đĩa thạch. Khả năng phản ứng cao của các NP hình tam giác bị cắt ngắn cũng đã được quan sát thấy so với các hạt hình cầu và hình que [ 55 ].

Sondi và Salopeck-Sondi đã điều tra các hoạt động kháng khuẩn của AgNPs chống lại E colitrên đĩa thạch Luria-Bertani và báo cáo rằng hoạt tính kháng khuẩn của nano bạc phụ thuộc vào liều lượng [ 56 ]. AgNPs ở dạng keo, tức là các hạt Ag có kích thước nano lơ lửng đã cho thấy tiềm năng kháng khuẩn được nâng cao hơn so với chỉ AgNPs. AgNPs dạng keo được tạo ra bằng phương pháp tổng hợp màu xanh lá cây được đặc trưng với kích thước được kiểm soát, độ ổn định cao và hoạt tính kháng khuẩn được cải thiện được kiểm tra trong các nghiên cứu khác nhau bằng cách cho vi khuẩn tiếp xúc trực tiếp với AgNPs [ 45 , 57 ].

Okafor và cộng sự. sản xuất nano bạc bằng cách tổng hợp màu xanh lá cây từ chiết xuất lô hội, phong lữ, mộc lan, và black cohosh và nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của chúng trên các loài vi khuẩn khác nhau: ba vi khuẩn Gram âm và ba vi khuẩn Gram dương [ 58]. Kết quả tổng thể chỉ ra rằng nano bạc cho thấy hoạt tính kháng khuẩn ở liều 2 và 4 ppm đối với 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 khả năng ức chế thấp nhất. Hiệu quả kháng khuẩn cao của AgNPs được 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 (quinin và các hợp chất thơm khác), kết hợp này 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 khả năng ức chế sự phát triển cao trongE coliở nồng độ thấp [ 59 ].

Ahmed và cộng sự. nano bạc tổng hợp bằng cách sử dụngAzadirachta indica chiết xuất lá nước và nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của chúng đối với cả vi khuẩn Gram dương (S. aureus) và Gram âm (E coli) các chủng vi khuẩn so với đối chứng và chiết xuất thực vật đơn thuần [ 7 ]. Theo các tác giả, AgNPs cho thấy các đặc tính kháng khuẩn hiệu quả so với các chất khác do diện tích bề mặt rộng lớn của chúng 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 từ ​​nghệ tây (Crocus sativusL.) [ 14 ]. Các AgNP được sinh tổng hợp cho thấy tác dụng kháng khuẩn đáng kể chống lạiE. coli, P. aeruginosa, K. pneumonia, S. flexneri, và B. subtilis.

Gomathi và cộng sự. thu được nano bạc hình cầu bằng cách sử dụngCà độc dược chiết xuất lá và nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của chúng chống lại E coli và S. aureussử dụng kỹ thuật khuếch tán giếng [ 32 ]. Các tác giả báo cáo rằng AgNPs thể hiện hoạt tính kháng khuẩn lớn hơn chống lạiE coli 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 dụngRăng giả Alternanthera chiết xuất nước và đã được thử nghiệm chống lại E coli, P. aeruginosa, K. viêm phổi, và E. faecalisbằng phương pháp khuếch tán thạch [ 60 ]. Các tác giả báo cáo rằng tác dụng kháng khuẩn của AgNP phụ thuộc vào kích thước và liều lượng và rõ rệt hơn đối với vi khuẩn Gram âm so với vi khuẩn Gram dương.

Hoạt động kháng khuẩn của nano bạc với các loại kháng sinh khác nhau đã được nghiên cứu, và tác dụng kháng khuẩn hiệp đồng đã được tìm thấy. Khả năng diệt khuẩn của nano bạc được tổng hợp từ dịch chiết lá củaMurraya koenigii đơn lẻ 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. aeruginosađã được nghiên cứu [ 61 ]. Các tác giả báo cáo rằng AgNPs kết hợp với gentamycin cho thấy hoạt động tối đa chống lạiE coli với sự gia tăng diện tích nếp gấp 4,06, trong khi sự kết hợp tetracycline với NP cho thấy hoạt động tối đa chống lại S. aureus. Các tác giả kết luận rằng hoạt tính của kháng sinh tiêu chuẩn đã tăng lên đáng kể khi có AgNPs và có thể được sử dụng để chống lại các mầm bệnh kháng kháng sinh một cách hiệu quả.

5. Các hạt nano bạc làm hệ thống phân phối thuốc chống ung thư

Trong những năm qua, nanomedicine đã tạo ra 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 liên quan đến độc tính của thuốc, tác dụng phụ khó lường, vấn đề 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 có mục tiêu. Sự tổng hợp màu xanh lá cây của AgNPs 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 [ 62 ].

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

Hoạt tính chống ung thư của AgNPs tổng hợp sinh học đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng cả hai trong ống nghiệm và in vivocác mô hình. Các kết quả 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 thì khả năng tồn tại của các tế bào khối u sẽ giảm [ 63 , 64 ].

Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ AgNPs đối với sự ức chế khả năng sống của tế bào và sự rò rỉ màng được đánh giá bằng nhiều phương pháp [ 65 , 66 ]. 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 tế bào của AgNPs và làm trung gian cho quá trình chết tế bào [ 65 , 66 , 67 , 68 ].Trong ống nghiệm Hoạt động gây độc tế bào phụ thuộc vào liều lượng được ước tính đối với các AgNP tổng hợp màu xanh lá cây từ các cây khác nhau—Vitex negundro L., Acalypha indica, Euphorbia nivulia, và Premna serratifolia[ 63 ].MCF-7 (ung thư biểu mô tuyến vú ở người) các dòng tế bào được xử lý bằng AgNPs thu được bằng cách sử dụng Erythrina indica và Andrographis echioidesdịch chiết. Trong cả hai trường hợp, sự phát triển của tế bào ung thư bị ức chế theo mối quan hệ giữa nồng độ và đáp ứng của AgNPs [ 63 ]. Kết quả tương tự cũng được tìm thấy trong các nghiên cứu khác [ 65 , 67 ]. AgNPs thu được bằng cách sử dụngArtemisia marshalliana Chiết xuất Sprengel và Nấm linh chi neo-japonicum Chiết xuất Imazeki có khả năng gây độc tế bào được xác nhận đối với bệnh ung thư dạ dày ở người AGS dòng tế bào và MDA-MB-231tế 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 NP và nhiệt độ của quá trình chuẩn bị.

Sự phụ thuộc vào hoạt động chống ung thư của nano bạc trên các dòng tế bào ung thư ở người đã được tìm thấy, theo nguồn tổng hợp NP cũng như vào loại của dòng tế bào [ 69 ]. Chiết xuất từ ​​trái cây, lá, hạt và rễ củaCitrullus colocynthisđã tạo ra các nano bạc với kích thước và sự thay đổi khác nhau ở ID ₅₀ trên các dòng tế bào khác nhau. Thử nghiệm độc tính của AgNPs tổng hợp sinh học bằng cách sử dụng rong biểnUlva lactucacho thấy khả năng gây độc tế bào của AgNPs chống lại các khối u. Đối với bệnh ung thư ruột kết ở người,HT-29dòng tế bào ID ₅₀ là 49 μg / ml trong khi giá trị của nó đạt 12,5 μg / ml ở người ung thư ganHep G-2 các dòng tế bào.

Một trong những hạn chế đáng kể của liệu pháp chống ung thư thông thường là độc tính qua trung gian thuốc ở các tế bào khỏe mạnh. AgNPs tổng hợp từ thực vật có khả năng tránh được vấn đề này bằng cách cung cấp độc tính có chọn lọc đối với tế bào ung thư. AgNPs được sản xuất bằng cách sử dụng chiết xuất lá củaPodophyllum hexandrumRoyle gây 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 AgNPs có thể ức chế một cách có chọn lọc cơ chế tế bào củaHeLabởi tổn thương DNA và chết tế bào qua trung gian caspase [ 70 ]. Trong một nghiên cứu khác, độc tính tế bào của AgNPs đối với các tế bào ung thư được ước tính so với các tế bào bệnh bạch cầu nguyên bào tủy ở ngườiHL60 và tế bào ung thư cổ tử cung HeLa đến các tế bào đơn nhân trong máu ngoại vi bình thường (PBMC) [ 66 ].Sargassum vulgaređã được sử dụng để tổng hợp màu xanh lá cây của AgNPs. Người ta thấy rằngHL60 tế bào bị ảnh hưởng bởi độc tính qua trung gian AgNP trong khi bình thường PBMC bị thiệt hại ít hơn.

Người ta đã chứng minh rằng nano bạc được tổng hợp sinh học cho thấy hoạt tính chống ung thư đáng kể với cách thức 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 quaCleome viscosachiết xuất thực vật cung cấp một giải pháp khác để tối ưu hóa điều trị chống ung thư. Hoạt động chống ung thư cũ làtrong ống nghiệm được đánh giá chống lại các dòng tế bào ung thư ở người PA1 (Dòng tế bào ung thư biểu mô tuyến buồng trứng) và A549(Ung thư biểu mô tuyến phổi ở người) [ 68 ]. Kết quả kết luận rằng AgNPs tổng hợp màu xanh lá cây 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 ung thư của các AgNP tổng hợp sinh học và để nắm bắt đầy đủ phương thức chết của tế bào được lập trình, ba thông số quan trọng cần được xem xét: (1) Phân mảnh DNA; (2) thay đổi cấu trúc trong hình thái tế bào; và (3) liên kết Annexin V và hoạt hóa caspase. Điều chỉnh quá trình chết rụng 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 [ 67 , 71 , 72 ]. AgNPs có thể gây ra cái chết của tế bào thông qua quá trình tạo ROS, rò rỉ màng, kích hoạt các caspase và tổn thương DNA [ 65 , 66 , 72 ].

5.2. Nano bạc để phân phối thuốc được nhắm mục tiêu

AgNPs đại diện cho một chiến lược điều trị thay thế như DDSs trong việc chữa khỏi ung thư vì chúng có thể cung cấp mục tiêu thụ động hoặc chủ động đến mô khối u. Tích lũy thuốc tại các vị trí mong muốn làm tăng hiệu quả của liệu pháp chống ung thưin vivo. Nội bào qua trung gian thụ thể có thể tạo điều kiện cho tế bào hấp thu thuốc. Loại nhắm mục tiêu hoạt động này chuyển tiếp dựa trên nhận dạng phân tử. Cách tiếp cận được đề xuất để tối ưu hóa các đặc tính AgNP sinh học là chức năng hóa bề mặt với các phân tử nhắm mục tiêu cụ thể hoặc lớp phủ bằng các polyme phân hủy sinh học và tương thích sinh học [ 73 , 74 ]. Ví dụ, AgNPs thu được bằng cách sử dụng các nồng độ khác nhau củaSetaria verticillatachiết xuất hạt được nạp 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-AgNPs và DNR-AgNPs đã giới thiệu chúng như là các DDS mới trong tương lai [ 64 ].

Việc đưa thuốc vào tế bào bằng quá trình nội bào phụ thuộc vào kích thước của NPs. AgNP hình cầu được chiết xuất từAerva javanicathực vật và kết hợp với thuốc chống ung thư gefitinib. 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. Giảm khả năng sống sót của tế bào ung thư vúMCF-7được điều trị bằng gefitinib-AgNPs liên hợp là đáng kể. Phân phối gefitinib bằng cách sử dụng AgNPs tối ưu hóa hiệu quả của nó và giảm tác dụng phụ [ 75 ].

Sự đa dạng của các nano bạc tổng hợp xanh có hoạt tính chống ung thư mang lại cơ hội điều trị mới. Các tính năng cụ thể của chúng với tư cách 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 được kích hoạt

Các hạt nano có thể khắc phục một số vấn đề thiết yếu của các phân tử nhỏ thông thường hoặc phân tử sinh học (ví dụ, DNA, RNA và protein) được sử dụng trong một số bệnh bằng cách cho phép phân phối mục tiêu và vượt qua các rào cản sinh học [ 76 ]. Các NP kim loại quý có các đặc tính quang lý phát triển cao cụ thể góp phần vào tiềm năng của chúng như là vật chủ phân phối thuốc được hoạt hóa [ 77]. AgNPs đã được sử dụng rộng rãi như các cảm biến sinh học tận 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 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 vận chuyển 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, gắn kết phối tử bề mặt mật độ cao, phân phối xuyên màng mà không có tác nhân truyền mạnh, bảo vệ chất điều trị kèm theo khỏi sự suy thoái, và tiềm năng cải thiện giải phóng nội bào có kiểm soát / theo thời gian. Các đặc tính quang lý của AgNPs có thể đưa những đặc tính này lên hàng đầu trong việc phân phối thuốc, cho phép phân phối có mục tiêu, giải phóng được kiểm soát về mặt không gian (ảnh-) và xác nhận phân phối qua hình ảnh [78 ].

AgNP trong khoảng đường kính ~ 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 các hạt kim loại quý, và theo báo cáo rằng tiết diện tán xạ ánh sáng của AgNP lớn hơn ~ 10 lần so với mặt cắt ngang của các hạt vàng có kích thước tương tự. Dải tắt (hấp thụ và tán xạ ánh sáng) của AgNP là do dao động điện tử dẫn tự do, và chuyển động của điện tử liên kết cũng góp phần vào quang phổ.78 ].

Lý thuyết Mie đã tính toán các đặc tính hấp thụ và tán xạ ánh sáng cho các 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 duy trì PR bề mặt trong UV đến phạm vi nhìn thấy được. Đặc tính này là lý tưởng cho các hợp chất quang xúc tác truyền thống và chuyển dịch màu đỏ thường được sử dụng như các hợp chất tạo quang [ 78 ].

Tính tổng quát của các hệ thống phân phối kích thước nano hiện nay là bản chất của chúng là cao 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 đối với việc giải phóng thuốc được kết dính trên bề mặt thông qua các kích hoạt quang nhiệt hoặc quang hóa học [ 77 ].

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 trị liệu 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 một phương tiện phân phối thuốc hoặc kết hợp với chính thuốc (hợp chất “caging”) và có thể chuyển sang trạng thái hoạt động hoặc không hoạt động khi chiếu xạ điện từ trong một dải tần số cụ thể. Các hợp chất trong lồng là công cụ mạnh để kiểm soát không gian về mặt vật lý đối với hoạt động của thuốc trong các hệ thống sống. Các nhóm có thể cảm biến quang đã được sử dụng để lồng, hoặc làm bất hoạt, các phân tử sinh học khác nhau, bao gồm nucleotide, protein, và axit nucleic, để kích hoạt ảnh tại chỗ, có kiểm soát. Việc giải phóng thông qua chiếu xạ ánh sáng cho phép giải phóng nhanh chóng, theo không gian và theo thời gian của một phân tử sinh học tại các mô dự định hoặc thậm chí trong một ngăn nội bào cụ thể [78 ].

Các nano bạc với kích thước 60–80 nm được trang trí bằng các oligonucleotide DNA quang tận cùng là thiol được sử dụng làm vật chủ phân phối thuốc được kích hoạt bằng quang ảnh [ 77 ].Trong ống nghiệmcác thử nghiệm cho thấy sự kích hoạt quang hiệu quả của các oligonucleotide ISIS2302 antisense được lồng trên bề mặt với các trình liên kết có thể phân tách bằng quang bên trong. Các chất mang nano này có một số ưu điểm như bảo vệ chống lại các nucleaza, hiệu quả photorelease và tăng cường khả năng hấp thụ của tế bào khi so sánh với các chất truyền tải 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 tiềm năng ứng dụng trong việc chữa lành vết thương, trong đó viêm là một tiêu chí quan trọng như trong bệnh Crohn.

7. Đánh giá độc tính của các hạt 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 VQG bao gồm AgNPs và các nguy cơ tiềm ẩn liên quan đến độc tính ngắn hạn và dài hạn của chúng. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã được thực hiện.

7.1. Trong ống nghiệm bài kiểm tra

Nano bạc đã nổi lên như một loại vật liệu nano quan trọng cho một loạt các ứng dụng công nghiệp và y tế có nguy cơ tiềm ẩn đối với sức khỏe con người. Trong ống nghiệmcác nghiên cứu báo cáo rằng AgNPs tạo 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 apoptosis. Các cơ chế có thể có của ngộ độc AgNP bao gồm cảm ứng ROS, stress oxy hóa, tổn thương DNA, và quá trình apoptosis [ 79 ].

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 của chuột đã xác định được độc tính phụ thuộc nồng độ đối với tất cả các loại. AgNPs là chất độc nhất (5–10 μg ml ^-1 ), và làm giảm mạnh chức năng của ty thể và tăng sự rò rỉ màng [ 80 ]. Các kết luận tương tự cũng đã được đưa ra khi thử nghiệm tác động độc hại của các NP kim loại / oxit kim loại được đề cập ở trên đối với dòng tế bào có nguồn gốc từ gan chuột (BRL 3A). Kết quả cho thấy chức năng ti thể giảm đáng kể ở các tế bào tiếp xúc với AgNPs ở (5–50 μg ml ^-1 ). Fe ₃ O ₄ , Al, MoO ₃ và TiO ₂ không có tác dụng đo lường được ở liều thấp hơn (10–50 μg ml ^-1 ), trong khi có tác động đáng kể ở mức cao hơn (100–250 μg ml ^-1 ) [ 81 ].

Nói chung, trong trong ống nghiệmxét 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 gây ra 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), giảm Alamar Blue (Invitrogen, Carlsbad, CA) và rò rỉ lactate dehydrogenase (LDH) được sử dụng làm thông số cho độc tính tế bào thẩm định, lượng định, đánh giá. Độc tính của các nano bạc khác nhau được so sánh với các nồng độ ion Ag + tương ứng khác nhau. Dựa trên các giá trị IC50 được xác định bởi ba thử nghiệm độc tính tế bào, các ion AgNP và Ag + không thể hiện sự khác biệt đáng kể về độc tính tế bào [ 82]. 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 xét nghiệm MTT và CB trong đại thực bào (RAW 264.7, J774.1), biểu mô phổi (A549), biểu mô thận (A498), gan (Hep G2), và tế bào thần kinh (Neuro 2A) dòng tế bào. AgNPs cho thấy khả năng tồn tại của tế bào giảm phụ thuộc vào nồng độ sau 72 giờ ủ ở tất cả các dòng tế bào.A498 và RAW 264.7tế bào dường như thể hiện độ nhạy cao nhất đối với 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 g / ml, tương ứng. Mặt khác,A549tế bào 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 do 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 AgNPs đã được xác định. AgNPs làm tăng đáng kể sự giải phóng nitrit bằng cáchRAW 264.7tế bào ở nồng độ cao nhất sau 72 giờ ủ. AgNPs cũng kích thích sản xuất ROS phụ thuộc vào nồng độ sau 24 giờ ủ. Sản xuất cytokine gây viêm (yếu tố hoại tử khối u-α [TNF-α] và interleukin-6 [IL-6]) là đáng kể ở mức 10 và 100 g / ml trong khi 1 g / ml không cho thấy ảnh hưởng đến sản xuất cytokine. Sự sản sinh gốc tự do đã được chứng minh là có mối 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. Vì thế, hai chất quét ROS màng tế bào — Trolox (chất tương tự vitamin E hòa tan trong nước) và tempol (chất chống oxy hóa phổ rộng và chất bắt chước SOD) —đã được nghiên cứu. Cùng với các quan sát trong tế bào được xử lý bằng SOD và catalase, Trolox và tempol cũng không bảo vệ được 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 [83 ]. 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 khi tiếp xúc với AgNPs cho thấy rằng p53 có thể là một dấu hiệu phân tử tuyệt vời để đánh giá độc tính nano di truyền. Các kết quả cho thấy hóa học bề mặt khác nhau của AgNPs có ảnh hưởng khác nhau đến độc tính gen [ 84 ]. 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 [ 85]. Trong khi sự đóng góp của ion Ag + tự do vào độc tính đo được của huyền phù AgNPs là một yếu tố quyết định thiết yếu đối với độc tính, tác động kết hợp của ion Ag + và AgNPs xuất hiện đối với nồng độ ion Ag + thấp hơn. Những dữ liệu này chỉ ra rằng lượng ion Ag + trong các chế phẩm AgNPs nên được đo và báo cáo thường xuyên trong công tác nghiên cứu độc chất. Họ khuyên rằng phần nổi phía trên của huyền phù AgNPs nên được sử dụng như một biện pháp 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 ion Ag + và độc tính do AgNPs gây ra [ 85 ].

7.2. In vivo bài kiểm tra

Vấn đề quan trọng nhất cần hiểu là tác động thực sự của AgNPs đối với sức khỏe con người và động vật. Có một sốin vivonghiên cứu 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 con người dễ dàng tiếp xúc qua các con đường như hít thở, nuốt phải, qua da, … nano bạc có thể chuyển vị trí từ con đường tiếp xúc với các cơ quan quan trọng khác và thâm nhập vào tế bào.

Độc tính khi hít phải của nano bạc đã được nghiên cứu trên chuột Sprague – Dawley trong khoảng thời gian 28 ngày. Kết quả cho thấy chuột đực và chuột cái không cho thấy bất kỳ thay đổi đáng kể nào về trọng lượng cơ thể so với nồng độ 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 điều tra đã báo cáo rằng phổi là mô đích chính bị ảnh hưởng bởi sự tiếp xúc kéo dài qua đường hô hấp với AgNPs [ 86 ]. Lee và cộng sự. đã báo cáo rằng phơi nhiễm AgNPs 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 độc tính miễn dịch liên quan đến tiếp xúc với AgNPs [ 87]. Tình trạng viêm phổi hoặc nhiễm độc tế bào tối thiểu của chuột được tìm thấy sau 10 ngày tiếp xúc với AgNPs. Độc tính đường tiêu hóa do tiếp xúc với AgNPs (60 nm) qua đường tiêu hóa cũng đã được thử nghiệm trong khoảng thời gian 28 ngày ở chuột Sprague – Dawley. Kết quả cho thấy chuột đực và chuột cái không cho thấy bất kỳ thay đổi đáng kể nào về trọng lượng cơ thể so với liều lượng AgNPs trong suốt 28 ngày thí nghiệm. Một số thay đổi đáng kể phụ thuộc vào liều lượng 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 ra độc tính di truyền trong tủy xương chuột đực và chuột cáiin-vivo[ 88 ]. Ahamed và cộng sự. chỉ ra rằng AgNPs tạo ra sự suy giảm 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 stress oxy hóa, tổn thương DNA và quá trình apoptosis [ 79 ].

Nói chung, rất ít bài báo về in vivo độc tính 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

Sự tổng hợp nano bạc qua trung gian thực vật đã tiết lộ những chân trời mới trong việc vận chuyển thuốc. Một mặt, phương pháp điều chế hạt nano này được ưa chuộng hơn do tính kinh tế, dễ tiếp cận, thân thiện với môi trường và đơn giản trong thực hiện. 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 giảm, ổn định và tác nhân hoạt động bề mặt. Do đó, các AgNP thu được thường có đặc điểm là kích thước nhỏ, tính phân tán đơn lẻ và tính ổn định của hệ keo vì đặc tính đóng nắp của một số phân tử sinh học trong dịch chiết. Mặc dù có khả năng kháng khuẩn, kháng vi rút, kháng nấm, chống ung thư, chống oxy hóa và các đặc tính hóa lý tăng cường bất thường tuyệt vời của chúng so với 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 mục tiêu và do đó để cải thiện hiệu quả điều trị. Hơn nữa, nano bạc có thể thể hiện sự hiệp đồng với các kháng sinh khác nhau liên quan đến các đặc tính kháng khuẩn nâng cao. Về vấn đề này, các AgNP có thể được sử dụng làm chất vận chuyển thuốc đa chức năng có tiềm năng lớn trong việc phân phối thuốc đúng mục tiêu, giảm thiểu tác dụng phụ và cải thiện 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 rủi ro tiềm ẩn liên quan đến độc tính ngắn hạn và dài hạn của chúng. Cần có những nghiên cứu sâu sắc hơn nữa để đưa chúng an toàn dưới dạng DDS vào các sản phẩm thương mại có sẵn để phòng ngừa và điều trị các bệnh đe dọa tính mạng.

Nguồn tham khảo:

Silver Nanoparticles as Multi-Functional Drug Delivery Systems

By Nadezhda Ivanova, Viliana Gugleva, Mirena Dobreva, Ivaylo Pehlivanov, Stefan Stefanov and Velichka Andonova