Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Industrial materials >> bahan nano

Sintesis Nanopartikel Emas Menggunakan Ekstrak Mimosa tenuiflora, Penilaian Sitotoksisitas, Serapan Seluler, dan Katalisis

Abstrak

Sintesis nanopartikel emas (AuNPs) dengan ekstrak tumbuhan telah mendapatkan minat besar di bidang biomedis karena berbagai aplikasi kesehatannya. Dalam karya ini, AuNP disintesis dengan Mimosa tenuiflora (Mt) ekstrak kulit kayu pada konsentrasi prekursor logam yang berbeda. Ekstrak Mt diperoleh dengan mencampur kulit pohon dalam etanol-air. Kapasitas antioksidan ekstrak dievaluasi menggunakan 2,2-difenil-1-pikrilhidrazil dan uji polifenol total. AuNP dikarakterisasi dengan mikroskop elektron transmisi, difraksi sinar-X, spektroskopi inframerah transformasi UV-Vis dan Fourier, dan spektrometri fotoelektron sinar-X untuk penentuan gugus fungsi pada permukaannya. AuMt (koloid yang dibentuk oleh AuNPs dan molekul Mt) menunjukkan berbagai bentuk dengan ukuran antara 20 dan 200 nm. AuMt diuji pada degradasi metilen biru dalam katalisis homogen menambahkan natrium borohidrida. NP terkecil (AuMt1) memiliki koefisien degradasi 0,008/dtk dan mencapai degradasi 50% dalam 190d . Viabilitas sel dan sitotoksisitas dievaluasi dalam sel endotel vena umbilikalis manusia (HUVEC), dan ditemukan efek sitotoksik sedang pada 24 dan 48 jam. Namun, toksisitas tidak berperilaku tergantung dosis. Internalisasi seluler AuMt pada sel HUVEC dianalisis dengan mikroskop pemindaian laser confocal. Untuk AuMt1, dapat diamati bahwa materi tersebar ke dalam sitoplasma, sedangkan di AuMt2, materi terkonsentrasi di pinggiran nuklir.

Pengantar

Biosintesis nanomaterial yang dimediasi tanaman adalah metode ramah lingkungan yang memungkinkan sintesis NP dalam proses satu pot. Hal tersebut dikarenakan bioreduktor yang sama dari ekstrak tumbuhan bertindak sebagai zat penstabil untuk partikel yang terbentuk dengan kadar senyawa toksik yang rendah [1,2,3]. Dalam hal ini, Mimosa tenuiflora Kulit batang (Mt) memiliki kandungan tanin terkondensasi yang tinggi yang memiliki struktur empat unit flavonoid [4], saponin, glukosa, alkaloid (N ,T -dimethyltryptamine), dan pati [5,6,7,8]. Senyawa ini (tanin terkondensasi) dapat bertindak sebagai agen pereduksi ion logam, tetapi khususnya, flavonoid telah dikaitkan dengan kompleksasi logam [4].

Ekstrak etanolik Mt telah digunakan sebagai agen antibakteri untuk gram negatif, gram positif, dan ragi [9]. Juga sebagai antiprotozoal (menggunakan flavonoid dari daun dan bunga Mt) [10] dan pada regenerasi kulit [6]. Selain itu, ia memiliki potensi untuk menyembuhkan borok kulit yang parah, yang sifat-sifatnya dikaitkan dengan molekul dan polifenol dari kulit kayu Mt [11]. Ekstrak tumbuhan menunjukkan sifat seperti antioksidan dan khususnya mengandung polifenol yang digunakan dalam sintesis hijau NP logam seperti Au, Ag, Fe, Pt, Pd, Cu, paduannya, dan oksidanya [12, 13]. Sifat optik sistem NP, sebagai frekuensi resonansi dari resonansi plasmon permukaan (SPR), tidak hanya bergantung pada karakteristik intrinsik bahan nano (ukuran, bentuk, konstanta dielektrik), tetapi juga sifat lingkungan yang mengelilingi NP, sebagai pelarut di mana mereka berada. tersebar atau sifat menstabilkan molekul, yang menutupi NP. Parameter ini sangat menentukan untuk menentukan posisi puncak SPR dalam sistem NP [14,15,16].

Di satu sisi, sifat katalitik AuNPs telah dilaporkan dalam beberapa karya, terkait dengan degradasi senyawa organik seperti pestisida, senyawa fenolik, dan pewarna [17,18,19] dan digunakan dalam proses katalitik yang berkaitan dengan remediasi lingkungan, misalnya, sebagai pembersih air yang terkontaminasi [20]. Beberapa laporan telah muncul dalam beberapa tahun terakhir tentang AuNPs disintesis dengan ekstrak tumbuhan sebagai kapulaga hitam [21] dan evaluasi aktivitas katalitik dalam degradasi pewarna yang digunakan dalam industri, seperti metilen biru (MB) [22], jingga metil [19], atau Rhodamin B [23]. Namun, dalam arah yang berlawanan, beberapa makalah telah melaporkan bahwa NP yang dilapisi dengan molekul penstabil menunjukkan aktivitas katalitik yang buruk karena situs yang tersedia untuk katalisis pada permukaan NP yang ditempati oleh molekul organik [24, 25]. Juga, AuNPs telah digunakan sebagai sensor molekuler, seperti deteksi kolorimetri ion logam beracun [7] dan aplikasi terapeutik (terapi dan diagnostik) [26].

AuNP yang difungsikan dengan molekul ke permukaan menunjukkan sifat optik dan biologis yang terkait dengan komposisi, ketebalan, organisasi, dan konformasi yang menentukan fitur mereka [27]. Nanoteknologi memiliki berbagai tantangan, seperti agregasi AuNPs pada aliran darah [28]. AuNPs pada konsentrasi kurang dari 20 μg/mL dan dengan ukuran sekitar 20 nm tidak menunjukkan efek sitotoksik pada garis sel yang sehat dan kanker, dan penggunaannya telah memungkinkan untuk menganalisis interaksi antara NP dan sel [13, 29, 30]. Kemudian, nanoteknologi menawarkan kemungkinan untuk berinteraksi pada skala yang sama dari reseptor seluler [31] yang memungkinkan untuk belajar tentang proses seluler [32, 33] dan sifat antimikroba [34], misalnya, dalam stres oksidatif yang menghasilkan kaskade sinyal untuk efek yang berbeda, seperti sitotoksisitas atau respon pertahanan antioksidan [35]. Selanjutnya, AuNP yang difungsikan bertindak sebagai kendaraan pengangkut obat, gen, atau protein [36] dan aplikasi biomedis [37, 38]. Terlebih lagi, ligan AuNPs sebagai protein dan polimer menghasilkan lingkungan kimia yang mendukung internalisasi NP untuk mencapai sitoplasma, nukleus, atau tetap berada di luar membran [39].

Dalam karya ini, AuNPs disintesis menggunakan ekstrak kulit pohon Mt polifenol yang kaya. Sitotoksisitas AuMt dievaluasi dalam sel HUVEC, dan internalisasi seluler dipantau dengan mikroskop confocal pada 24 jam. Aktivitas katalitik AuMt pada degradasi MB, dengan adanya natrium borohidrida (NaBH4 ) pada suhu kamar, dievaluasi. Hasil kami dibandingkan sehubungan dengan karya katalisis serupa dengan AuNP yang disintesis dengan metode "hijau".

Bahan dan Metode

Bahan dan Bahan Kimia

Untuk sintesis AuMt, 15 g kulit pohon Mt dipotong-potong dan ditempatkan dalam labu 100-mL. Tujuh puluh mililiter etanol (Fermont, 99% murni) dan 30 mL air ultra murni (18 MΩ, Millipore) ditambahkan, kemudian ditutup dengan aluminium dan dibiarkan pada suhu kamar selama 15 hari. Larutan disaring menggunakan kertas saring Whatman (8 μm) dan kemudian dengan acrodisc (0,20 μm). Solusi yang diperoleh digunakan sebagai zat pereduksi (ekstrak Mt) untuk sintesis AuMt. Sebagian filtrat dievaporasi dan kemudian diliofilisasi untuk DPPH dan uji polifenol total dan untuk membuat kurva kalibrasi ekstrak Mt. Konsentrasi ekstrak Mt adalah 32,5 mg/mL, ditentukan dari kurva kalibrasi. Asam tetrakloroaurat (HAuCl4 , Sigma-Aldrich 99% murni) digunakan sebagai prekursor logam. Konsentrasi prekursor yang digunakan dalam sintesis adalah 5,3 mM untuk AuMt1 dan 2,6 mM untuk AuMt2. Volume zat pereduksi dijaga konstan (1,6 mL), dan total volume sampel diselesaikan hingga 6 mL dengan air ultra murni. File tambahan 1:Tabel S1 menunjukkan formulasi yang digunakan dalam sintesis AuMt1 dan AuMt2 serta nilai pH untuk setiap reaktan. Sintesis dilakukan pada suhu 25 °C di bawah kondisi pencahayaan laboratorium. Protokol yang digunakan adalah sebagai berikut. Dalam tabung 50 mL, larutan ekstrak Mt ditambahkan diikuti dengan air ultra murni, dan terakhir, larutan prekursor emas, segera diaduk dalam pusaran pada 3000 rpm selama 10 s. Sintesis AuMtNP secara visual dikonfirmasi dalam beberapa menit dengan perubahan warna campuran. Proses clean NPs terdiri dari sentrifugasi suspensi pada 14,000 rpm selama 1 h, membuang supernatan, menambahkan air, dan dispersi dengan sonikasi, mengulangi proses dua kali. Setelah ditambahkan etanol, AuMt didispersikan kembali dengan sonikasi dan disentrifugasi pada 14,000 rpm selama 1 h. Supernatan dibuang dan diendapkan dan dikeringkan dalam oven pada suhu 40°C. Kemudian, nanokomposit yang diperoleh terdiri dari AuNPs dengan molekul ekstrak Mt di permukaan.

Perubahan pH Bergantung Waktu pada Sintesis AuMtNP

pH sintesis AuMtNP diukur saat reaksi berlangsung. Untuk ini, digunakan Benchtop Meter pH/Konduktivitas multi-parameter (Orion™ VERSA STAR™). Instrumen dikalibrasi pada suhu 25 °C menggunakan larutan standar referensi buffer untuk kalibrasi pada pH = 4,01. Mandi resirkulasi digunakan untuk mengontrol suhu sampel pada 25 °C (± 0.1 °C) di semua pengukuran. pH diukur sebagai reaksi dilakukan selama 180 s segera setelah pencampuran reagen. Perangkat yang sama digunakan dalam pengukuran pH reaktan.

Spektrum UV-Vis, 2,2-Diphenyl-1-Picrylhydrazyl (DPPH), dan Uji Polifenol Total

Spektrometer UV/Vis sinar ganda Perkin-Elmer Lambda 40 digunakan untuk mendapatkan spektrum UV-Vis ekstrak, dalam rentang pengukuran 200–400 nm, dengan laju pemindaian 240 nm/menit. AuMt SPR dipantau antara 250 dan 875 nm.

Kinetika pembentukan AuMt ditentukan dengan mengukur absorbansi pada 550 nm setiap detik sementara reaksi sintesis NP dikembangkan di dalam sel kuarsa di bawah pengadukan magnet.

Untuk pengujian DPPH, semua pengujian dilakukan dengan rangkap tiga. Konsentrasi ekstrak Mt yang berbeda (25, 12,5, 6,25, dan 3,125 μg/mL) diuji. Seratus mikroliter etanol ditambahkan ke 100 μL setiap konsentrasi, selain larutan DPPH (300 μM). Selanjutnya, sampel diinkubasi selama 2 h dalam gelap sebelum mengukur absorbansi pada 517 nm. Hasilnya dibandingkan dengan vitamin C dan katekin (70 μmol/L), dan kedua molekul tersebut digunakan sebagai kontrol. Untuk aktivitas scavenging, radikal DPPH yang dilarutkan pada etanol digunakan sebagai blanko [40, 41]. Persentase aktivitas pemulungan dihitung dengan Persamaan. (1).

$$ \%\mathrm{Memulung}\ \mathrm{aktivitas}=\left[\left(1-\mathrm{A}\ \mathrm{sampel}\kanan)/\mathrm{A}\ \mathrm{kontrol} \right]\times 100 $$ (1)

di mana Contoh adalah absorbansi sampel dan A kontrol adalah absorbansi blanko. Data dianalisis menggunakan analisis varians (ANOVA) dengan uji komparasi ganda Tukey.

Untuk uji polifenol total, konsentrasi yang sama digunakan dengan menambahkan Folin-Ciocalteu pada 0,25 N dan natrium karbonat 5% dengan inkubasi 1 jam tanpa cahaya. Absorbansi diukur pada 750 nm. Hasilnya dinyatakan sebagai ekuivalen asam galat [42, 43].

Potensi Zeta dan Penentuan Ukuran DLS

Potensi zeta (ζ) dari NP diukur dengan Zetasizer NS (Malvern, PA), dan ukuran diukur dengan hamburan cahaya dinamis (DLS) dari Zetasizer NS (resolusi 0,5 nm). Instrumen menghitung dengan menentukan mobilitas elektroforesis (μ e ) menggunakan Persamaan Henry. (2) [44]:

$$ {\mu}_e=\frac{2\varepsilon \zeta f(ka)}{3\eta } $$ (2)

dimana ε , η , dan f (ka) masing-masing menunjukkan konstanta dielektrik media, viskositas media, dan fungsi Henry. Dua nilai umumnya digunakan sebagai perkiraan untuk f (ka) penentuan, baik 1,5 atau 1,0. Penentuan elektroforesis adalah yang paling umum dibuat dalam pelarut berair dan konsentrasi elektrolit sedang. f (ka), dalam hal ini, mengambil nilai 1,5 dan disebut sebagai aproksimasi Smoluchowski klasik, Persamaan. (3) [45].

$$ {\mu}_e=\varepsilon \frac{\upzeta}{\upeta} $$ (3)

Sampel ditempatkan ke dalam sel kapiler terlipat berbentuk U untuk ζ pengukuran. Setiap sampel diukur pada suhu kamar (25 °C) dalam rangkap tiga.

Evaluasi Stabilitas NP dalam Media Kultur Tambahan (s-DMEM)

Stabilitas AuMtNP dievaluasi dalam s-DMEM oleh DLS dan ζ . Diameter hidrodinamik (2RH ) dari AuMt1 dan AuMt2 diukur pada 37 °C dalam air ultra murni dan s-DMEM pada konsentrasi antara 25 dan 200 μg/mL. Untuk AuMt1 dan AuMt2 dalam s-DMEM, diukur pada 37 °C untuk menentukan apakah media kultur memodifikasi muatan permukaan NP. Nanopartikel ditambahkan ke dalam tabung Eppendorf dengan s-DMEM yang sebelumnya ditermal dan diaduk dalam vortex pada 3000 rpm selama 30 s. Inkubasi pada 37 °C disimpan selama 15 menit sebelum melakukan pengukuran pada suhu yang sama.

Spektroskopi Inframerah Transformasi Empat (FTIR)

Ekstrak Mt dan FTIR AuMt diperoleh dengan FTIR Perkin-Elmer Frontier menggunakan sampel padat. Spektrum diperoleh pada mode transmisi pada resolusi 2 cm − 1 , dari 4500 hingga 500 cm −1 .

Spektroskopi Fotoelektron Sinar-X (XPS)

Eksperimen XPS dilakukan menggunakan Perkin-Elmer (Model PHI 5100, resolusi berdasarkan FWHM dari puncak Ag3d5/2 0,80 eV, anoda standar ganda sumber XR (Mg/Al), dan 15 kV, 300 W, 20 mA ). Analisis pemindaian survei dilakukan dengan kecepatan pemindaian 0,5 eV/s. Untuk analisis resolusi tinggi, kecepatan pemindaian 0,025 eV/s digunakan.

Transmission Electron Microscopy (TEM)

Untuk TEM, 10 μL sampel diendapkan pada kisi-kisi tembaga yang dilapisi dengan film karbon-fomvar (Electron Microscopy Sciences, 300 Mesh). Grid dibiarkan kering selama 1 h dan ditempatkan di ruang vakum selama 12 h. Peralatan mikroskop elektron adalah emisi medan Jeol 2010 F yang dioperasikan pada 200 keV. Energy dispersive X-rays spectroscopy (EDS) adalah detektor Bruker Quantax 200, berpendingin peltier, dan digabungkan ke sistem TEM. Jarak antar bidang kristal yang diungkapkan oleh TEM resolusi tinggi (HRTEM) ditentukan oleh analisis digital mikrograf (Versi 3,0 Gatan).

Difraksi sinar-X

Data dikumpulkan menggunakan sistem difraktometer Bruker D8 QUEST, dilengkapi dengan monokromator cermin multilayer, dan tabung tertutup CuKα Microfocus (λ = 1.54178 Å). Bingkai dikumpulkan di T = 300 K melalui pemindaian.

Efek Sitotoksik AuMt

Efek sitotoksik AuMt dievaluasi dalam sel HUVEC menggunakan uji 3-(4,5-dimethylthiazolyl-2)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT). Sel ditumbuhkan pada media Dulbecco yang dimodifikasi Eagle (DMEM, Sigma-Aldrich), dilengkapi dengan 10% serum janin sapi (GibcoBRL) pada 37 °C dan 5% CO2 . Sel HUVEC dihitung dalam ruang Neubauer, dan viabilitas ditentukan dengan uji eksklusi trypan blue (Sigma-Aldrich).

Untuk uji MTT, sel disesuaikan menjadi 100.000 sel/mL, dan 100 μL per sumur ditempatkan di pelat 96-sumur. AuMt1 dan AuMt2 dievaluasi pada konsentrasi 200, 100, 50, dan 25 μg/mL. Sel-sel yang dirawat diinkubasi selama 24 dan 48 h pada 37 °C, 5% CO2 . Setelah waktu inkubasi, plate dicuci dengan phosphate-buffered saline (PBS) dan ditambahkan larutan MTT dan diinkubasi selama 4 jam. Dimetil sulfoksida (DMSO) ditambahkan untuk melarutkan kristal MTT. Absorbansi diukur pada 570 nm pada pembaca pelat multimode (Synergy HTX, BioTek), menggunakan perangkat lunak Gen5. Viabilitas sel dihitung menggunakan Persamaan. (4):

$$ \mathrm{Sel}\ \mathrm{viabilitas}=\left(\mathrm{A}\ \mathrm{sampel}/\mathrm{A}\ \mathrm{control}\right)\times 100\% $$ (4)

di mana Contoh adalah absorbansi sampel dan A kontrol adalah absorbansi blanko [46, 47].

Analisis Statistik

Data dinyatakan sebagai sarana ± standar deviasi (SD). Perbedaan yang signifikan antara kelompok dianalisis dengan uji Tukey, ANOVA satu arah yang sesuai. P nilai kurang dari 0,05 dianggap signifikan secara statistik. Perangkat lunak Origin Pro 9.1 digunakan untuk pengelolaan data, analisis statistik, dan pembuatan grafik. Tanda yang digunakan adalah *p < 0,05. Kinerja dengan perlakuan (AuMt1 dan AuMt2) dan kelompok kontrol selama 24 dan 48 jam dibandingkan.

Untuk pengujian hidup / mati, sel HUVEC diunggulkan pada slide kaca dan diperlakukan dengan AuMt1 dan AuMt2. Setelah 24 jam inkubasi slide, ini diwarnai menggunakan live/dead viaability/cytotoxicity kit (ThermoFisher) di bawah rekomendasi pabrik. Sampel diamati dengan mikroskop pemindaian laser confocal (CLSM800, Carl Zeiss).

Mikroskopi Pemindaian Laser Confocal:Fluoresensi AuMt

Analisis mikroskop confocal dilakukan pada perangkat LSM 800 (Carl Zeiss, Jena Germany) yang dipasang pada mikroskop terbalik Axio Observer.Z1 (Carl Zeiss, Jena Germany). Tiga laser 405, 488, dan 640 nm, dengan daya maksimum masing-masing 5, 10, dan 5 mW, digunakan untuk penelitian ini. Fluoresensi dikumpulkan menggunakan detektor GaAsP yang sangat sensitif. Gambar bidang terang diperoleh dengan kumpulan sinar laser yang ditransmisikan pada Photo Multiplier Tube (PMT). Untuk fluoresensi AuMt, uji hidup/mati, dan distribusi NP pada studi sel HUVEC, digunakan tujuan kering Plan-Apochromatic × 40/0,95. Untuk sel rekonstruksi 3D dengan AuMt, digunakan tujuan oli Plan-Aprochromatic × 63/1.40.

Untuk karakterisasi fluoresensi AuMt, setetes 20 μL dispersi koloid NP diendapkan dalam kaca penutup dan dikeringkan pada suhu kamar sebelum dianalisis dengan CLSM. Laser 640-nm digunakan sebagai sumber eksitasi pada daya 0,5%, dan fluoresensi dikumpulkan antara 650 dan 670 nm. Gambar AuMt bidang terang dibentuk menggunakan laser 488-nm (0,2% daya) pada mode cahaya yang ditransmisikan. Fluoresensi dan bidang terang dikumpulkan di trek terpisah.

Internalisasi Seluler

Untuk internalisasi AuMt pada sel HUVEC, nukleus diwarnai dengan 4′,6-diamidino-2-fenilindol (DAPI) dan serat aktin dengan antibodi anti- aktin yang digabungkan dengan fluorescein-5-isothiocynate (FITC) untuk membatasi batas sel . DAPI bersemangat dengan laser 405 nm pada daya 1,0% dan FITC dengan laser 488-nm pada 0,20%. Emisi DAPI dan antibodi aktin anti-β dikumpulkan antara 410 dan 500 nm dan 500-700 nm, masing-masing. AuMt bersemangat dengan laser 640 nm (daya 0,50%), dan emisi dikumpulkan antara 650 dan 700 nm.

Rekonstruksi sel-AuMt 3D dan proyeksi ortogonal dibuat dari 30 gambar pada mode tumpukan-Z (total Z length = 8 μm), mengumpulkan fluoresensi dari DAPI, FITC, dan AuMt seperti dijelaskan di atas. Sinyal fluoresen dikumpulkan pada jalur terpisah untuk setiap Z posisi. Untuk kejelasan, sinyal FITC dihilangkan pada rekonstruksi 3D.

Perbandingan relatif serapan seluler nanopartikel diwujudkan. Untuk ini, intensitas fluoresensi rata-rata AuMt1 dan AuMt2 dalam sel HUVEC ditentukan dari analisis gambar confocal menggunakan perangkat lunak ImageJ [48].

Katalisis

Aktivitas katalitik pada MB, pada konsentrasi 3,33 × 10 −5 M, dianalisis dengan spektroskopi UV-Vis. Dalam katalisis homogen, 90 μL NP (2 mg/mL) ditambahkan langsung ke dalam sel kuarsa yang berisi MB dan 200 μL NaBH4 pada konsentrasi 100 mM. Sampel dihomogenkan dengan pengadukan magnet di dalam sel spektrofotometer. Reaksi dilakukan pada 25 °C.

Hasil dan Diskusi

Sintesis

Dengan inspeksi visual, terdeteksi bahwa sintesis NP sangat cepat di kedua sistem. Warna paling intens dari sistem AuMt1 yang ditunjukkan pada sisipan File tambahan 1:Gambar S1 menunjukkan kandungan NP yang lebih tinggi dari sintesis ini. Ini karena AuMt1 memiliki konsentrasi prekursor logam ganda dibandingkan dengan AuMt2. Dalam file tambahan 1:Tabel S1, reagen yang digunakan dalam sintesis nanopartikel memiliki pH asam. File tambahan 1:Gambar S1 menunjukkan perubahan pH reaksi saat sintesis AuMtNPs dilakukan. Reaksi dimulai dalam lingkungan asam (pH < 2,65), dan seiring berkembangnya sintesis NP, keasaman meningkat. Ini karena deprotonasi gugus hidroksil yang ada dalam molekul polifenol ekstrak Mt. Sebenarnya, ini adalah langkah pertama dari proses reduksi oksida yang menghasilkan transfer elektron dari gugus hidroksil yang terdeprotonasi ke Au 3+ ion. Sebagai produk reaksi reduksi oksida, Au 3+ ion direduksi menjadi atom logam Au 0 dan cincin polifenol yang menyumbang 2 elektron teroksidasi. Prosesnya dijelaskan di sisipan File tambahan 1:Gambar S1.

Uji Spektrum UV-Vis, DPPH, dan Uji Polifenol Total

Spektrum UV-Vis ekstrak kulit gunung ditunjukkan pada Gambar 1a, di mana sinyal terdiri dari pita yang terdefinisi dengan baik dengan maksimum 280 nm dan lebar 50 nm. Spektrum ini sangat mirip dengan yang dilaporkan untuk Rumex hymenosepalus ekstrak akar, yang memiliki kandungan senyawa polifenol yang tinggi [49]. Menentukan kandungan polifenol dalam ekstrak kulit Mt adalah penting karena molekul ini dapat berkontribusi secara signifikan sebagai agen pereduksi dalam sintesis AuNPs, menyediakan elektron yang diperlukan untuk reduksi Au 3+ ion menjadi emas metalik (Au 0 ). Setelah NP terbentuk, senyawa polifenol diserap pada permukaannya memberikan stabilitas pada bahan nano.

Karakterisasi Ekstrak Mt. a Ekstrak Mt spektrum UV-Vis dan b Penghambatan DPPH dengan analisis ANOVA satu arah (*p < 0,05)

Untuk uji DPPH, diamati bahwa untuk 12,5 mg/L ekstrak Mt, kami memperoleh penghambatan 50% (L50), sama seperti nilai yang dilaporkan untuk Vitamin C dan katekin (masing-masing 46 dan 58%). Hal ini menunjukkan bahwa ekstrak Mt memiliki kapasitas antioksidan yang sangat mirip dengan senyawa murni yang digunakan sebagai kontrol, Gambar 1b dengan perbedaan yang signifikan (*p < 0,05) dari nilai kontrol ditandai dengan tanda bintang. Nilai 425 mg/g yang diperoleh dari uji polifenol total menunjukkan bahwa hampir setengah dari massa yang diekstraksi setara dengan asam galat. Kapasitas antioksidan yang tinggi dan kandungan polifenol yang tinggi dalam ekstrak Mt menunjukkan bahwa itu dapat digunakan sebagai sintesis bahan nano bahan pereduksi dan penstabil yang baik dalam kerangka kimia berkelanjutan [50, 51].

Karakterisasi

Kinetika Formasi dan Spektrum UV-Vis AuMt

Gambar 2a menunjukkan evolusi temporal absorbansi pada puncak SPR AuNPs (masing-masing 550 dan 560 nm untuk AuMt1 dan AuMt2) saat reaksi sintesis nanomaterial berlangsung. Data eksperimen sesuai dengan fungsi sigmoidal Boltzmann [52], di mana setidaknya tiga tahap pertumbuhan diamati. Yang pertama, absorbansi tumbuh perlahan pada awal reaksi sintesis ketika Au 3+ ion direduksi menjadi Au 0 dan membentuk agregat dari beberapa atom yang bergabung untuk membentuk NP kecil. Pada tahap kedua, NP kecil meningkatkan ukurannya dengan pertumbuhan autokatalitik dan absorbansi tumbuh dengan cepat. Pada tahap terakhir, dalam rekristalisasi NP, absorbansi mencapai fase diamnya. Seperti dapat dilihat pada Gambar. 2, absorbansi maksimum dicapai dalam 60 detik untuk AuMt1 dan 120 detik untuk AuMt2. Menariknya, tahap pertama pertumbuhan adalah 20 detik untuk AuMt1, sementara itu hampir nol (kurang dari 1 detik) untuk AuMt2, yang dijelaskan karena proporsi yang lebih tinggi dari molekul pereduksi (ekstrak Mt) sehubungan dengan prekursor logam. Ini mendukung pembentukan nukleus yang cepat dalam NP AuMt2 sehubungan dengan AuMt1; namun demikian, tahap berikutnya dari pertumbuhan NP rendah untuk AuMt2, dan NP dengan ukuran yang lebih besar diperoleh. Telah dilaporkan bahwa sintesis AuNPs, menggunakan maltosa dan tween80 sebagai penstabil, menunjukkan kinetika pertumbuhan dengan waktu reaksi yang sangat mirip dengan yang dilaporkan dalam penelitian ini [53]. Dalam laporan sintesis hijau lainnya [54], ditunjukkan bahwa proporsi terendah dari agen pereduksi/prekursor menghasilkan NP ukuran yang lebih kecil.

Karakterisasi UV-Vis AuMt1 dan AuMt2. a Formasi kinetik dan b Spektrum UV-Vis

Gambar 2b menunjukkan spektrum serapan karakteristik AuMt di wilayah yang terdiri dari 250–875 nm. SPR untuk AuMt1 menunjukkan pita simetris dengan serapan maksimum pada 550 nm dan lebar 200 nm. Puncak plasmon AuMt2 mengalami sedikit pergeseran merah yang terlokalisasi sekarang di 560 nm dengan pita asimetris dan lebar yang lebih besar dari 300 nm, yang disebabkan oleh perbedaan ukuran antara kedua nanomaterial (dAuMt1 AuMt2 )1 2 . Perilaku serupa telah dilaporkan dalam sintesis AuNPs dengan natrium citratum sebagai agen pereduksi, di mana pergeseran merah dan pelebaran plasmon dikaitkan dengan mode osilasi yang lebih tinggi yang mempengaruhi penampang kepunahan dengan meningkatkan ukuran NP [55]. Selain itu, kedua spektrum menunjukkan pita penyerapan pada 280 nm yang sesuai dengan molekul polifenol ekstrak, yang menunjukkan bahwa ekstrak Mt bertindak sebagai penstabil AuMtNP.

Ukuran, Potensi Zeta, dan Stabilitas AuMtNPs

Ukuran AuMtNP oleh DLS dan Z-potensial diuji pada kondisi yang berbeda untuk satu konsentrasi (50 μg/mL) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1. AuMt1 dan AuMt2 menunjukkan nilai negatif yang tinggi (≤ 30 mV) dalam air, yang mendukung stabilitas elektrostatik kedua nanopartikel sistem. Menurut Qu et al. [56], ζ nilai secara bertahap meningkat dengan ukuran NP; dalam kasus kami, AuMt1 memiliki ukuran lebih kecil dari AuMt2 dalam air, ukuran yang dikendalikan oleh sintesis NP. Nilai ukuran ini cocok dengan NP ζ nilai, di mana semakin tinggi ζ sesuai dengan NP ukuran yang lebih tinggi. Potensi Zeta (ζ ) AuMtNP yang tersebar di s-DMEM menunjukkan nilai negatif yang lebih sedikit dibandingkan dengan yang diperoleh dalam air ultra murni (Tabel 1). Pengurangan ini dapat dikaitkan dengan kation yang ada DMEM dan protein yang ada di FBS yang menutupi permukaan AuMtNP yang menyebabkan penurunan interaksi elektrostatik. Meskipun demikian ζ reduksi, nilainya tetap mendekati 25 mV untuk kedua sistem yang menunjukkan bahwa nanopartikel mempertahankan stabilitas elektrostatiknya setelah inkubasi s-DMEM [57]. Selain itu, Tabel 1 menunjukkan hasil yang diperoleh DLS untuk diameter hidrodinamik AuMtNP (2RH ) diukur pada 37 °C dalam air ultra murni dan media kultur. Dalam s-DMEM, ukuran kedua sistem meningkat karena adsorpsi protein pada permukaan nanopartikel [58]. Untuk AuMt1, pertumbuhan 2RH karena korona protein adalah 33,8 nm dan untuk AuMt2 adalah 42,9 nm. Diharapkan semakin besar ukuran nanopartikel maka akan semakin besar pula permukaan untuk penyerapan protein [59]. Ini bisa menjelaskan nilai yang sedikit lebih kecil pada ζ untuk AuMt2 dibandingkan dengan AuMt1 di s-DMEM. Untuk AuMt1 dan AuMt2, interaksi dengan protein s-DMEM disebabkan oleh molekul ekstrak yang menempel pada permukaan nanopartikel. Molekul-molekul ini sedikit berbeda antara AuMt1 dan AuMt2, seperti yang ditunjukkan pada hasil XPS. Kami juga mengukur pH larutan dalam rentang konsentrasi yang sama. Ditemukan bahwa tidak ada perubahan pH dan yang nilai rata-ratanya sekitar 7,5 untuk AuMt dalam air ultra murni dan 7,2 dalam s-DMEM (Tabel 1).

File tambahan 1:Gambar S2 menunjukkan diameter hidrodinamik AuMtNP saat terdispersi dalam air ultra murni dan s-DMEM pada 37 °C, dalam kisaran konsentrasi antara 25 dan 200 μg/mL. Untuk setiap sistem yang dipelajari, diameter hidrodinamika tidak berubah dengan konsentrasi nanopartikel, dan hanya untuk, AuMt2 s-DMEM pada 100 μg/mL, ukuran partikel meningkat sehubungan dengan konsentrasi terendah yang dievaluasi, yang mungkin mengindikasikan proses agregasi NP pada konsentrasi ini [32].

Spektroskopi Inframerah Transformasi Empat (FTIR)

Spektrum FTIR, ditunjukkan pada Gambar. 3, sesuai dengan ekstrak Mt, AuMt1, dan AuMt2. Pita lebar khas yang berpusat di sekitar 3250 cm −1 terkait dengan OH fenolik dari tanin dan flavonoid terutama. Puncak pada 1594 cm −1 sesuai dengan getaran lentur N-H, pada 1705 cm −1 untuk peregangan asiklik keton dan daerah antara 1000 dan 1300 cm −1 untuk meregangkan C–O. Puncak berkisar antara 1600 hingga 500 cm −1 diidentifikasi dengan polifenol, sinyal pada 1235 dan 1160 cm −1 terkait dengan regangan ikatan C–O aromatik, dan pada 1020 cm −1 terhadap regangan pita C–O alifatik dan pada 1235 cm −1 secara khusus terkait dengan karakteristik sifat siklik eter. Sinyal ini dapat dikaitkan dengan senyawa yang paling melimpah dalam ekstrak Mt seperti tanin Mimosa, flavon sakuranetin, saponin triterpenoid, kalkon, dan N ,T -dimethyltryptamine alkaloid (File tambahan 1:Gambar S3). Sampel AuMt1 dan AuMt2 menunjukkan puncak karakteristik yang sama di wilayah polifenol mengkonfirmasikan bahwa NP distabilkan oleh molekul ekstrak Mt [60]. Kami mengamati perubahan 1331 cm −1 di pita lebar dan penurunan intensitas puncak untuk AuMt1 dan AuMt2 sesuai dengan ikatan antara AuNPs dan kelompok C-H polifenol; 1723 cm −1 digeser oleh oksidasi polifenol menjadi senyawa karboksilat selama reduksi Au 3+ ke Au 0 [51, 61, 62].

spektrum FTIR. Ekstrak gunung (hijau), AuMt1 (hitam) dan AuMt2 (merah)

Spektroskopi Fotoelektron Sinar-X (XPS)

Dalam analisis pemindaian survei XPS untuk AuMt1 dan AuMt2, sampel telah dengan jelas menunjukkan adanya oksigen (O 1s ), karbon (C 1s ) dan emas (Au 4f ), yang puncaknya berpusat di sekitar 532, 284, dan 85 eV, masing-masing, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4a, b. Eksperimen XPS resolusi tinggi dibuat untuk menetapkan kelimpahan relatif berbagai kelompok fungsional molekul yang melapisi permukaan AuNP. Au4f spektrum XPS resolusi tinggi untuk AuMt1 dan AuMt2 terdiri dari dua puncak simetris yang dipisahkan oleh 3,7 eV (Gbr. 4b, e). Peaks associated with 4f 5/2 spin-orbital coupling are located on binding energy (BE) of 88.6 and 87.7 eV for AuMt1 and AuMt2, respectively. For 4f 7/2, spin-orbital coupling peaks are located on 84.9 and 84.0 eV. The link of intensities (I4f 7/2  > I4f 5/2 ) and location and separation (ΔBE = 3.7 eV) between peaks confirm that gold ions (Au 3+ ) are reduced completely to metallic gold Au 0 [63]. Au4f signals, for AuMt1, are slightly shifted (~ 0.9 eV) at higher energies with respect to sample AuMt2. This can be explained in terms of NP size differences between samples. AuMt1 has a half population of NPs with size less to 40 nm, while AuMt2 NPs have a mean diameter of 150 nm, determined by TEM. Peak shift for Au4f signals, due to the presence of small NPs, has been reported by other authors who relate the Au4f BE increase with decreasing NP size [64, 65]. Also, the shift effect could be due to the interaction of functional groups capped on surfaces of AuNPs [66]. In Fig. 4c, f, the high-resolution XPS spectra of C1s are shown for AuMt1 and AuMt2. Spectra were deconvoluted by 3 Gaussian bands associated with C=O, C–O, and C–C or C=C. For AuMt1, peaks are centered on 286.9, 286.1, and 284.5 eV, for AuMt2 on 287.0, 286.3, and 284.7 eV, respectively. Comparing the experimental XPS curves for C 1s , we see appreciable differences between AuMt1 and AuMt2. The main difference comes from a significant decrease in AuMt1 of the signal associated with C–O group. Comparing the percentage contributions of each group, obtained from the deconvolutions (Additional file 1:Table S2), we see that in AuMt2 contribution of C–O signal is 27.8% while in AuMt1 is 16.6%. This difference can be explained in terms of the oxide-reduction reaction that gives rise to the process of AuNP formation. The synthesis of AuMt1 is added twice the metal precursor (HAuCl4 is 0.01 M) than in synthesis of AuMt2. In both cases, the same amount of extract is used as a reducing agent, so in AuMt1, more hydroxyl groups (−C–OH) are consumed to reduce a greater number of Au 3+ ion. Thus, a decrease of C–O signal in AuMt1 confirms that hydroxyl groups participate in the synthesis reaction. High-resolution XPS of O 1s revealed that carbonyl C=O is the most abundant group (Additional file 1:Figure S4 and Table S2). In addition, the content of the C=O group is higher in the AuMt1 sample, which confirms what was previously discussed.

XPS spectra of AuMt1 and AuMt2. a , d Survey spectra, b , e Au4f resolusi tinggi, dan c , f C1s high resolution

XPS and FTIR indicate that AuMtNPs interact mainly with carbonyl groups (ketones) in addition to hydroxyl groups of Mimosa tannins, saponins, and other molecules that participate in the reduction of Au 3+ to Au 0 and stabilization of AuMtNPs [63, 67, 68].

Transmission Electron Microscopy

AuMt1 TEM micrographs are shown in Fig. 5a, b and AuMt2 in Fig. 5d, e showing products’ shape distribution. AuMt1 has the biggest diversity in shapes. AuMt shape is determined by the relationship between the variation of metal precursor concentration and Mt extract at a fixed concentration. In this case, NPs were observed without cleaning the extract to observe the interaction that forms around the AuMt. As observed in the micrographs, an extract is placed on the surface; however, NPs are kept dispersed and no aggregation is shown. Figure 5c, f show size distribution for each sample, and AuMt1 have an average size dispersion of 40 nm and AuMt2 of 150 nm.

Size distributions by TEM. a , b , c AuMt1 and d , e , f AuMt2

In Fig. 6a, AuMt TEM micrographs were also analyzed by EDS (Fig. 6b), which showed Au presence. Other chemical elements such as Cl, O, and Ca, on EDS spectrum, come from the extract that surrounds NPs. According to the crystallographic tab (JCPDS file:04-0784), the obtained distances between 2.35 and 2.03 Å (Fig. 6c) correspond to Au crystalline planes (111) and (200).

Nanostructural characterization of AuMt. a TEM, b EDS, c single HRTEM, and FFT and d XRD

X-ray Diffraction (XRD)

Figure 6d shows the characteristic AuMt XRD diffraction peak at 2Ɵ , which are in 38.17, 44.37, 64.81, and 77.66 o corresponding with the planes (111), (200), (220), and (311), respectively; these planes correspond with the face-centered cubic Au (space group Fm 3 m, JCPDS File No. 89-3722). High Score Plus and Origin software were used for the analysis [69].

Biological Tests

Cytotoxicity by MTT and Live/Dead Assay

To evaluate AuMt1 and AuMt2 toxicity, tests were performed on HUVEC cells using MTT. Four concentrations and two times for both materials were evaluated. In Fig. 7a, it is observed that at 24 h for AuMt1, cell viability decreases between 10 and 20%, only in concentrations higher than 25 μg/mL. For AuMt2, a similar effect is obtained in cell viability; however, the concentration of 100 μg/mL seems to have no effect on these tests. In Fig. 7b, MTT tests at 48 h for AuMt1 and AuMt2 are shown. For AuMt1, it is easy to notice that concentration with the greatest effect is 50 μg/mL, where the viability drops almost 30% compared to the control. The concentration of 50 μg/mL seems to be the concentration with the highest toxic effect; however, when the obtained data were analyzed, it is found that there is no significant difference between the obtained data on 24 and 48 h, a similar result obtained for 100 and 200 μg/mL, Fig. 7c. For AuMt2, a toxic effect between 20 and 30% is observed only on 100 and 200 μg/mL, while 25 and 50 μg/mL show no significant difference, compared to the observed effect at 24 h, Fig. 7d. This seems to correlate with AuMt2 size growth in s-DMEM (Additional file 1:Figure S2) where at a concentration of 100 μg/mL, they begin to aggregate. In the work published by Chandran et al. [70], they used gold nanoparticles coated with branched polyethyleneimine (BPEI), lipoic acid (LA), and polyethylene glycol (PEG), where they see an important toxicity in HUVEC cells by nanoparticles coated with BPEI, which have sizes of 40 and 80 nm, where viability is between 20 and 30%. When these particles are covered with human serum proteins, it is found that toxicity decreases; this is due to the corona effect. Recently, Zhaleh et al. [71] have reported the biogenic synthesis of 40-nm gold nanoparticles using leaf extracts from Gundelia tournefortii L. tanaman. Interestingly and in contrast to our results, the authors indicate that MTT cell viability tests for these particles in HUVEC, the cell viability was 95% at 1000 μg/mL; however, they do not establish if the low cytotoxicity is due to the fact that there is no material internalization or if the particles are harmless due to protein corona. In this sense, bioreductive compounds present in Gundelia tournefortii L extract are different from those reported for Mimosa tenuiflora extract (Additional file 1:Figure S3). Thus, the interactions of these two nanoparticle systems with proteins present in FBS are very different, which may explain the differences in cytotoxic responses.

Viability assay using MTT in HUVEC cell. a For 24 h and b 48 h. 0ne-way ANOVA analysis with (*p < 0,05). Comparison between 24 and 48 h for c AuMt1 and d AuMt2 with ANOVA analysis with Tukey tests (n.s. no significance and (*p  < 0.05))

As mentioned above, AuMt1at a 50-μg/mL concentration shows the highest toxicity and cellular uptake. We believe that toxicity may be due to the fact that the nanomaterial has a low affinity to s-DMEM proteins, since it has only 16.6% of hydroxyl groups on the surface to promote hydrogen bonding with S-DMEM proteins. The fact that the material toxicity decreases as AuMt1 concentration increases may be due to a cellular detoxification response, like an exocytosis caused by high intracellular content of gold [70]. For AuMt2, the toxicity effect at 100 and 200 μg/mL may be due to nanomaterial agglomeration, which could be attaching to the membrane causing adverse effects for the cells; however, more experiments are required to confirm this hypothesis.

Only one concentration (50 μg/mL) was chosen to be evaluated by live/dead fluorescent dye; this is due to the purpose of confirming the MTT results and later analyzing the metallic NP internalization in HUVEC cells, avoiding a field saturation by NPs. When cells were stained with live/dead fluorescent dye kit, it was found that a large part of the cell population favorably marked for calcein and just a few for ethidium homodimer, indicating that cell culture is viable, as shown in Fig. 8.

Live/dead assay in HUVEC cells. a , d , dan g with calcein; b , e , dan h with ethidium homodimer; dan c , f , dan i merge by confocal microscopy

Confocal Laser Scanning Microscopy:Fluorescence of AuMt

In Fig. 9a, d are shown micrographs of AuMt1 and AuMt2 in bright field and in Fig. 9b, e, their corresponding fluorescence, captured by confocal microscopy. Red fluorescence of AuMt (collected emission 650–700 nm) was excited employing 640 nm diode laser, and a mayor size of NPs can be appreciated in AuMt2 sample than AuMt1. In the merge images in Fig. 9c, f, it can be observed how the luminescence comes exclusively from the dark points associated with the NPs. This indicates that the cleaning process effectively removed the extract that is not complexed to the nanomaterial, so there is no background emission. It is interesting to observe that an intense fluorescence of the NPs captured by the confocal system is achieved at a very low excitation power of the laser (below 0.5 mW). So, this NPs system can be fluorescently traced efficiently in cellular systems with little risk of phototoxicity. Some authors have reported fluorescent emission about 610 nm, suggesting intrinsic Au fluorescence [72, 73]. AuNPs emission is related to the core size confinement effect that generates discreet electronic states [74]. However, in our case, the metal surface is covered with flavonoids, which show fluorescence, and when complexing with AuNPs, the fluorescence of both is enhanced. Different authors have reported that fluorescence is largely enhanced by charge transfer from the surface ligands to the metal core via S–Au bonds [75]. It has also been reported that ligands (thiol molecules, DNA oligonucleotides, dendrimers, polymers, peptides, and proteins) affect AuNPs optical and electronic properties since its fluorescent properties can be significantly affected by their surface chemistry [76].

AuMt1 and AuMt2 fluorescence. a , d Bright field. b , e Confocal. c , f Merge

Cellular Internalization

Cells were also analyzed, by confocal microscopy, after 24 h incubation, with AuMt1 and AuMt2 at a concentration of 50 μg/mL. The nucleus is shown in blue color using DAPI Fig. 10a, and the cytoskeleton structure was stained with anti-beta actin in green color Fig. 10b and merge Fig. 10c. The observed micrographs were obtained through 3 different channels on separate tracks, where the excitation wavelengths were 405, 488, and 640 nm for DAPI, anti-beta actin, and AuMt, respectively.

AuMt1 and AuMt2 cellular internalization. a , d , dan g with DAPI; b , e , dan h with beta-actin; dan c , f , dan i merge by confocal microscopy

As previously described, cells were also analyzed by confocal microscopy, for AuMt1 and AuMt2 internalization, at a concentration of 50 μg/mL. Confocal micrographs show that AuMt are internalized in HUVEC cells cytosolic space, and many of these particles are surrounding the nucleus, without being internalized in it. When not observing particles in the nucleus, a more meticulous analysis was carried out, by cell orthogonal projection and a 3-D reconstruction. Observing the micrographs of both reconstructions, it is possible to notice that AuMt is distributed differentially. In Fig. 11a, b for AuMt1, it can be observed that a material is dispersed in the cytoplasm, while in AuMt2, the material is concentrated in the nuclear periphery, as shown in Fig. 11c, d. We were not able to find NPs in the nucleus, and this suggests that the nanomaterial has little or no genotoxic potential, since it has no way of interacting with nuclear DNA, which is a quality for a nanocarrier. Efficient cellular uptake depends on NP size, shape, charge, and coating, the parameters that can affect their interactions with cell proteins. The fact that polyphenolic compounds are found on AuMt surface could facilitate the nanomaterial internalization, which would make it a candidate as a possible pharmacological nanocarrier [77,78,79].

Orthogonal projections and 3-D images. a , c AuMt1 and AuMt2 cellular internalization analysis through orthogonal projection and b , d 3-D reconstruction by confocal microscopy

The obtained results for an AuMtNP cellular uptake in HUVEC by a confocal microscopy at 50 μg/mL suggests that AuMt1 interacts with the cells in a greater quantity than AuMt2 in a 3:1 ratio, as seen in Additional file 1:Figures S5–S7. If we consider that protein corona in AuMt1 is 9.1 nm smaller than in AuMt2, we can suggest that AuMt1-efficient internalization by HUVEC cells is given by a combination of factors such as AuMt1 smaller size, the highest absolute value of z potential and the lower thickness of protein corona. This indicates a poor protein coverage that allows partial exposure of the nanoparticle surface, which is rich in extract molecules. Therefore, nanoparticles can interact by means of extract molecules with surface-specific membrane receptors that facilitate the internalization of AuMt1.

Catalytic Tests

Catalysis

Analysis of catalytic reaction was realized to calculate the degradation percentage ( %D) using the Eq. (5):

$$ \%D=\frac{\left({A}_0-A\right)}{A_0}x100 $$ (5)

using the A 0 absorbance at t  = 0 and A is the absorbance at time t . Langmuir-Hinshelwood equation was used to calculate the slope of the regression plot \( \ln \left(\frac{A}{A_0}\right) \) versus irradiation time [80], which is expressed in Eq. (6) and K is the first-order rate constant of the degradation ratio:

$$ \ln \left(\frac{A}{A_0}\right)=Kt $$ (6)

For the analysis of catalytic activity on MB degradation, the absorbance at 660 nm was monitored. Figure 12 shows the AuMt1 and AuMt2 catalytic activity, where a decrease on maximum absorption of MB is observed as time progresses Fig. 12a, d. MB degradation and its conversion to leucomethylene is confirmed by progressive decreases of the absorbance at 292, 614, and 660 nm correspond to MB and by the increase in time of the absorbance at 256 nm associated with leucomethylene. Homogeneous catalysis reaches a 50% MB degradation at 190 s Fig. 12b, while the degradation ratio K for the total process is 8.24 × 10 −3 s to AuMt1 Fig. 11c. AuMt2 reaches a 50% of MB degradation in 400 s, Fig. 12e, and K takes the value of 3.54 × 10 −3 /s, Fig. 12f.

AuMt1 and AuMt2 Catalysis. a , d UV-Vis spectra. b , e Percentage. c , f Ratio of MB degradation

On this way, AuMt1 have a more efficient response than AuMt2. We observed a size-dependent effect (AuMt) in degradation ratio [81], and a total surface area of NPs is inversely proportional to the NP size [37]. Table 2 shows a comparison between different green syntheses of AuNPs and their K obtained in size function.

Conclusions

In this work, we show for the first time that the extracts of bark of Mimosa tenuiflora allow the production at room temperature of gold nanoparticles by means of one-pot synthesis. AuNP sizes are easily controlled by regulating a metal precursor/reducing an extract ratio. It was observed that AuMt1 and AuMt2 cellular uptakes generate a moderate cytotoxic effect at 24 and 48 h post exposition. However, toxicity does not behave in a dose-dependent manner, which suggests different action mechanisms for AuMt1 and AuMt2. XPS and FTIR indicate that AuMtNPs interact mainly with carbonyl groups (ketones) in addition to hydroxyl groups of Mimosa tannins, saponins, and other molecules that participate in the reduction of Au 3+ to Au 0 and stabilization of nanomaterials. Polyphenols adsorbed on AuMtNPs facilitate nanoparticle internalization. AuMt2 were located near the nuclear periphery, but for AuMt1, it was observed that nanoparticles distribute on the whole cell and present a 3 fold uptake in comparison to AuMt2. Due to the fluorescence property at low excitation power and a high cellular uptake, AuMtNPs synthesized with Mt bark extracts are candidates for its implementation as drug nanocarriers and fluorescent probes in cells. However, other strategies must be addressed, in order to reduce the nanomaterial toxicity. Finally, it was observed that AuMtNPs showed a relevant catalytic activity on MB degradation using NaBH4 as a reducing agent.

Ketersediaan Data dan Materi

All datasets are presented in the main paper.

Singkatan

ANOVA:

Analysis of variance

AuMt:

Colloids formed by AuNPs and molecules of Mt

AuNP:

Nanopartikel emas

CLSM:

Confocal laser scanning microscopy

DLS:

Hamburan cahaya dinamis

DMEM:

Dulbecco’s modified Eagle medium

DMSO:

Dimetil sulfoksida

DPPH:

2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl

EDS:

Energy dispersive X-rays spectroscopy

FTIR:

Spektroskopi inframerah transformasi Fourier

HAuCl4 :

Tetracloroauric acid

HRTEM:

TEM resolusi tinggi

HUVEC:

Sel endotel vena umbilikalis manusia

MB:

Biru metilen

Mt:

Mimosa tenuiflora

MTT:

3-(4,5-Dimethylthiazolyl-2)-2,5-diphenyltetrazolium bromide

NaBH4 :

Sodium borohydride

PBS:

Garam dengan buffer fosfat

PdI:

Indeks polidispersitas

PMT:

Photomultiplier tube

ROI:

Region of interest

SD:

Standard deviations

SPR:

Resonansi plasmon permukaan

TEM:

Mikroskop elektron transmisi

UV-Vis:

Terlihat ultraviolet

XPS:

Spektroskopi fotoelektron sinar-X

XRD:

difraksi sinar-X


bahan nano

  1. Nanopartikel plasmonik
  2. Nanopartikel emas untuk sensor kemo
  3. Nanopartikel Emas Multifungsi untuk Aplikasi Diagnostik dan Terapi yang Lebih Baik:Tinjauan
  4. Sintesis dan Sifat Optik dari Nanocrystals dan Nanorods Selenium Kecil
  5. Sintesis Mudah Komposit CuSCN Berwarna dan Konduktor Dilapisi Nanopartikel CuS
  6. Studi In Vitro Pengaruh Nanopartikel Au pada Garis Sel HT29 dan SPEV
  7. Sifat Sintesis dan Luminescence dari Larut Air α-NaGdF4/β-NaYF4:Yb,Er Core–Shell Nanoparticles
  8. Silika Nanopartikel untuk Pengiriman Protein Intraseluler:Pendekatan Sintesis Baru Menggunakan Green Fluorescent Protein
  9. Aktivitas Sintesis dan Oksidasi CO dari Oksida Biner Campuran 1D CeO2-LaO x Katalis Emas yang Didukung
  10. Kecakapan Hijau dalam Sintesis dan Stabilisasi Nanopartikel Tembaga:Aktivitas Katalitik, Antibakteri, Sitotoksisitas, dan Antioksidan