Nanopartikel Karbonat Kalsium Kulit Kerang–Emas Bola: Pembuatan, Karakterisasi, dan Sitatoksisitas untuk Aplikasi Biomedis

Abstrak

Kami melaporkan sintesis sederhana dan ramah lingkungan dari nanopartikel kalium karbonat terkonjugasi emas yang berasal dari kulit kerang (Au-CSCaCO₃NPs) dan menilai sifat fisikokimia serta kompatibilitas biologisnya. Nanopartikel emas dihasilkan melalui reduksi sitrat dan dikonjugasikan dengan aragonit CaCO₃ yang diekstrak dari kulit Anadara granosa melalui presipitasi yang dimediasi oleh dodecil dimetil betaine. Partikel hibrid yang dihasilkan memiliki diameter 35 ± 16 nm, muatan permukaan negatif (−16,4 mV), dan menampilkan puncak LSPR karakteristik pada 530 nm. Uji sitotoksisitas pada sel MCF-7 dan NIH-3T3 menunjukkan >70 % inhibisi sel kanker pada 100 µg mL⁻¹ sambil menghemat fibroblast, yang menunjukkan kompatibilitas biologis selektif. Temuan ini menyarankan Au-CSCaCO₃NPs sebagai platform yang promising untuk pengiriman obat yang ditargetkan dan citra medis.

Latar Belakang

Nanopartikel monodisperse sangat penting untuk aplikasi biomedis canggih seperti pengiriman obat, citra medis, dan biosensor. Nanopartikel emas (AuNPs) menyediakan sifat optik yang dapat disesuaikan, sementara karbonat kalsium biogenik, terutama aragonit dari kulit kerang, menawarkan kompatibilitas biologis yang luar biasa dan luas permukaan yang tinggi. Sintesis konvensional CaCO_{3> sering menghasilkan campuran kalisit/vaterit non-biogenik yang tidak cocok untuk penggunaan klinis. Pendekatan kami menggabungkan protokol reduksi emas yang scalable dan hemat biaya dengan presipitasi CaCO3 kulit kerang yang dimediasi oleh dodecil dimetil betaine, menghasilkan nanomaterial hibrid yang mempertahankan sifat menguntungkan kedua komponen.}

Metode

Bahan

Klorida emas(III) trihidrat, sitrat natrium trisodium, dodecil dimetil betaine (BS-12), indosianin hijau (ICG), dan reagen kultur sel standar dibeli dari pemasok komersial. Kulit kerang segar diperoleh secara lokal, dicuci, dikeringkan, digiling menjadi bubur <90 µm, dan digunakan langsung untuk sintesis CaCO₃.

Sintesis AuNPs

Klorida emas(III) (0,1 % b/v) direduksi dengan 1 % sitrat natrium trisodium pada 100 °C selama 15 menit, menghasilkan koloid merah cerah. Reaksi adalah: 2 HAuCl₄ + 3 C₆H₈O₇ → 2 Au + 3 C₃H₆O₅ + 8 HCl + 3 CO₂.

Persiapan Nanopartikel Karbonat Kalsium Kulit Kerang (CSCaCO₃NPs)

2 g bubur kulit didisperdi dalam 50 mL air deionisasi dengan 0,5 mL BS-12, diaduk pada 1000 rpm, 50 °C selama 135 menit. Presipitasi difilter, dicuci, dikeringkan, dan digiling selama 5 hari pada 200 rpm untuk mendapatkan partikel CaCO₃ bola yang monodisperse.

Konjugasi untuk Membentuk Au-CSCaCO₃NPs

0,2 g CSCaCO₃NPs dan 5 mg ICG dicampur dengan 20 mL koloid AuNP (pH 7). Suspensi diultrasonik (20 menit) dan diaduk (200 rpm) selama 3 hari, lalu diultracentrifuga pada 10.000 rpm untuk merekuper konjugat, yang kemudian dicuci dan dikeringkan.

Karakterisasi

• Mikroskopi Elektron Transmisi (TEM): partikel bola 19–51 nm, rata-rata 35 ± 16 nm.
• SEM Emisi Medan & EDX: morfologi, komposisi elemen (C 65 %, O 13,5 %, Ca 0,02 %, Cu 17,6 %, Au 3,9 %).
• Spektroskopi Infra Merah Transformasi Fourier: puncak pada 1455, 1059, 854, 706 cm⁻¹ yang menunjukkan tanda karboksilat dan aragonit.
• UV-Vis: puncak LSPR pada 530 nm.
• Potensi Zeta: −16,4 ± 3,8 mV, PdI < 0,5.

Kultur Sel dan Uji Sitatoksisitas

Sel MCF-7 (adenokarsinoma payudara) dan NIH-3T3 (fibroblast tikus) dikultur dalam DMEM dengan 10 % FBS. Sel ditanam di plate 96-lubang (5 × 10³ sel/lubang) dan diekspos kepada Au-CSCaCO₃NPs (25–100 µg mL⁻¹) selama 24, 48, dan 72 jam. Kehidupan sel diukur melalui uji MTT (570 nm).

Hasil dan Pembahasan

Sifat Fisikokimia

Nanopartikel hibrid bola yang seragam, dengan distribusi ukuran yang sempit dan muatan permukaan negatif yang kuat, yang menunjukkan stabilitas koloid yang baik. Pergeseran puncak LSPR mengonfirmasi konjugasi emas yang berhasil.

Sitatoksisitas

Au-CSCaCO₃NPs menghambat >70 % proliferasi sel MCF-7 pada 100 µg mL⁻¹ sambil hanya mengurangi kehidupan NIH-3T3 sekitar 40 %. Nilai IC₅₀ adalah 25–50 µg mL⁻¹ untuk sel kanker dan >80 µg mL⁻¹ untuk fibroblast, yang menunjukkan sitotoksisitas selektif.

Kesimpulan

Kami telah menetapkan jalur yang scalable dan ramah lingkungan untuk menghasilkan nanopartikel karbonat kalsium kulit kerang terkonjugasi emas yang bola dengan ukuran terkontrol, stabilitas yang baik, dan aktivitas antikanker selektif. Hibrid ini adalah kandidat yang promising untuk pengiriman obat yang ditargetkan, citra medis, dan aplikasi teranostik.