Sintesis Hijau Nanopartikel Perak dengan Ekstrak Ragi: Morfologi Terkontrol dan Aktivitas Antibakteri yang Ditingkatkan
Abstrak
Biosintesis untuk persiapan nanopartikel perak antimikroba (Ag NPs) adalah metode hijau tanpa penggunaan agen pengurang dan tensioaktif sitotoksik. Di sini, Ag NPs yang terkontrol bentuknya dan terdistribusi dengan baik disintesis biosintesis menggunakan ekstrak ragi sebagai agen pengurang dan capping. Ag NPs yang disintesis menunjukkan bentuk bola yang seragam dan ukuran halus, dengan ukuran rata-rata 13,8 nm. Biomolekul asam amino reduktif, asam alfa-linolenat, dan karbohidrat dalam ekstrak ragi memainkan peran signifikan dalam pembentukan Ag NPs, yang terbukti oleh analisis spektroskopi inframerah transformasi Fourier. Selain itu, asam amino pada permukaan Ag NPs membawa muatan bersih negatif yang memaksimalkan interaksi repulsif elektrostatis dalam larutan alkalik, memberikan stabilitas yang menguntungkan selama lebih dari setahun tanpa endapan. Ag NPs dalam pengobatan kombinasi dengan ampisilin membalikkan resistensi pada sel E. coli yang resistent ampisilin. Ag NPs yang monodisperse ini dapat menjadi alternatif yang menjanjikan untuk desinfeksi strain bakteri multidrug-resisten, dan mereka menunjukkan sitotoksisitas yang kecil serta kompatibilitas biologis yang baik terhadap sel Cos-7.
Pendahuluan
Infeksi yang resistent obat adalah penyebab utama kematian dan telah mengakibatkan risiko serius terhadap kesehatan masyarakat. Selain itu, resistensi yang meningkat terhadap obat antimikroba muncul sebagai masalah mendesak dalam obat [1]. Banyak strain Staphylococcus aureus resistent metisilin dan merupakan penyebab utama infeksi yang didapat di rumah sakit. Selain itu, bakteri lain yang resistent obat termasuk Neisseria gonorrhoeae yang resistent penisilin dan Escherichia coli (E. coli) multidrug-resisten [2, 3]. Mekanisme resistensi utama adalah peningkatan efflux dan penyerapan antibiotik yang berkurang [4]. Mekanisme resistensi obat lainnya adalah ekspresi enzim yang memodifikasi struktur molekular antibiotik [5]. Meskipun banyak upaya telah difokuskan pada pengembangan agen antimikroba generasi berikutnya, ada kebutuhan yang meningkat untuk metode desinfeksi yang lebih unggul.
Nanopartikel perak (Ag NPs) telah digunakan dalam banyak aplikasi, seperti penawa protein, radiosensitizer, peningkatan efisiensi sel bahan bakar surya, dan agen antibakteri [6,7,8]. Nanopartikel, termasuk nanopartikel logam, Ag NPs adalah yang paling banyak digunakan sebagai agen antimikroba [9]. Dalam kenyataannya, nanopartikel perak telah menunjukkan aktivitas antimikroba yang signifikan terhadap strain bakteri tetapi sitotoksisitas yang kecil terhadap sel hewan [10, 11]. Selain itu, Ag NPs telah menunjukkan aktivitas antimikroba terhadap jamur, virus tertentu, dan strain bakteri yang resistent obat. Terkait dengan mekanisme tindakannya, penekanan replikasi DNA, pemblokiran selisih potensi listrik yang diperlukan pada selpitoplasma sel, dan penekrante rantai pernapasan adalah mekanisme tindakan utama Ag NPs. Oleh karena itu, ukuran, struktur permukaan, dan bentuk yang terkontrol dari Ag NPs memainkan peran krusial dalam aktivitas antimikroba dan aplikasi lainnya. Metode umum untuk persiapan Ag NPs melibatkan pengurangan ion perak kehadiran tensioaktif yang sesuai untuk mencapai pertumbuhan yang terkontrol dari Ag NPs [12]. Mayoritas agen pengurang dan tensioaktif menunjukkan sitotoksisitas pada sel jaringan manusia dan berpotensi menyebabkan kontaminasi lingkungan. Oleh karena itu, lebih banyak upaya dalam mengembangkan metode hijau untuk persiapan Ag NPs yang terkontrol bentuknya adalah esensial.
Dalam karya ini, kami menyajikan jalur baru untuk biosintesis Ag NPs dengan memanfaatkan ekstrak ragi. Selama proses, ekstrak ragi menyediakan agen pengurang dan capping, termasuk asam amino, vitamin, dan karbohidrat, sedangkan ion perak berfungsi sebagai penerima elektron. Akibatnya, stabilitas yang menguntungkan yang disediakan oleh agen capping organik pada permukaan, Ag NPs yang monodisperse, dapat dipertahankan selama lebih dari setahun tanpa endapan. Terjumpa bahwa Ag NPs menampilkan aktivitas antibakteri yang unggul dibandingkan ampisilin terhadap sel E. coli yang resistent ampisilin. Dibandingkan dengan metode sintesis konvensional, pendekatan biosintesis yang disajikan di sini kompatibel biologis, hemat biaya, dan ramah lingkungan. Selain itu, Ag NPs yang terkontrol bentuknya dan terdistribusi dengan baik menunjukkan efek antibakteri yang baik terhadap E. coli.
Metode
Bahan
Nitrat perak (AgNO3), sukrosa (C12H22O11), klorida natrium (NaCl), dan hidroksida natrium (NaOH) dibeli dari Sinopharm Co., Ltd. Ragi kering untuk roti diperoleh dari AB/MAURI Co., Ltd. E. coli dibeli dari TransGen Biotech Co., Ltd. Kit Cell Proliferation Assay CellTiter 96® Aqueous One Solution (MTS) dibeli dari Promega Biotech Co., Ltd. Plasmida pcDNA3.4, 1 × NuPAGE® LDS sample buffer, medium Dulbecco’s modified Eagle (DMEM) dan serum fetus sapi (FBS) dibeli dari Thermo Fisher Scientific Inc. Ampisisilin dan medium Luria-Bertani (LB) dibeli dari Sangon Biotech Co., Ltd. Semua kimia adalah reagen analitis dan digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut. Air deionis ultrapurn (18,2 MΩ.cm) digunakan selama eksperimen.
Sintesis Ag NPs
Sel ragi yang tersimpan diinokulasi ke dalam medium Luria-Bertani (LB) dan diaduk sekitar 150 rpm selama semalam pada 25 °C untuk aktivasi. Kemudian, sel ragi yang diaktivasi dicuci dengan larutan salin 0,9% dan dispersi dalam larutan sukrosa 2% dengan pengadukan sekitar 150 rpm selama 6 jam pada 25 °C. Akhirnya, ekstrak ragi bebas sel dikumpulkan untuk biosintesis Ag NPs dengan sentrifugasi 2000 rpm selama 5 menit. Selama proses biosintesis, nilai pH ekstrak ragi disesuaikan menjadi 10 dengan larutan NaOH, dan kemudian, larutan AgNO3 ditambahkan secara bertahap ke larutan di atas di bawah pengadukan magnet yang kuat. Terakhir, Ag NPs yang diperoleh didialisis dengan membran dialisis 1 kDa selama 5 hari dan dikeringkan beku untuk karakterisasi lebih lanjut.
Karakterisasi
Gambar mikroskopi elektron transmisi (TEM) Ag NPs diamati pada mikroskop JEM-2100 dengan tegangan percepatan 200 kV (JEOL, Jepang). Gambar mikroskopi elektron pemindai (SEM) diperoleh pada mikroskop elektron pemindai Carl Zeiss ULTRA plus (Carl Zeiss, Jerman) yang dilengkapi dengan spektrometer energi dispersif (EDS) yang dioperasikan pada 20 kV. Spektra penyerapan UV-Vis direkam pada spektrofotometer UV/Vis/NIR Lambda 950 (Perkin-Elmer, AS). Pola difraksi bubuk X (XRD) diperoleh menggunakan instrumen D8 Advance (Bruker, Jerman). Spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR) direkam dari 4000-500 cm−1 dengan sampel disiapkan sebagai pelet KBr pada spektrometer FTIR Vertex 70 (Bruker, Jerman). Potensial zeta Ag NPs diukur dengan Malvern Zeta Nano ZS-90 (Malvern, Inggris) pada 25 °C. Elemen permukaan Ag NPs diidentifikasi oleh spektroskopi fotoelektron X (XPS) menggunakan instrumen Kratos AXIS Ultra DLD dengan sumber Al Kα monokromatik (1486,6 eV) (Shimadzu, Jepang). Komponen asam amino dianalisis dengan analyzer asam amino kecepatan tinggi L-8900 (Hitachi, Jepang).
Uji Sitotoksisitas Sel
Untuk menjelajahi kompatibilitas biologis Ag NPs yang disiapkan, uji MTS digunakan untuk mengevaluasi sitotoksisitas Ag NPs [13]. Sel Cos-7 dibudidayakan dalam DMEM yang dilengkapi dengan 10% FBS medium lengkap dalam inkubator atmosfer lembap yang mengandung 5% CO2 pada 37 °C. Sel ditanam ke dalam plates 96-lubang datar pada kepadatan 10000 sel per lubang dan dibudidayakan selama 24 jam. Kemudian, medium pertumbuhan diganti dengan medium DMEM segar yang mengandung konsentrasi berbeda Ag NPs. Setelah inkubasi selama 24 jam lagi, sel yang relatif hidup ditentukan oleh MTS. Absorbansi diukur pada 490 nm menggunakan pembaca plates mikro SpectraMax® M5 (Molecular Devices, AS). Sel yang tidak diobati dalam medium DMEM digunakan sebagai kontrol.
Uji SDS-PAGE
SDS-PAGE standar dilakukan dengan gel pemisah 10% (b/v) dan gel pengumpil 4%. Sampel direbus selama 5 menit dengan 1 × NuPAGE® LDS Sample Buffer dan difugasi pada 12000 rpm selama 5 menit sebelum diterapkan ke gel. Markern protein standar digunakan sebagai kontrol referensi. Gel diwarnai dengan 0,5% Coomassie Blue. Gambar gel direkam dengan sistem citra gel GelDoc XR+ (Bio-Rad, AS).
Studi Aktivitas Antimikroba
Untuk menentukan aktivitas antimikroba, Ag NPs yang disintesis diuji untuk aktivitas bakterisida terhadap E. coli [14]. Koloni tunggal E. coli ditumbuhkan selama semalam pada 37 °C dalam medium LB pada guncangan orbital pada 150 rpm. Koloni disesuaikan ke OD 0,01–0,02 pada 600 nm dengan medium LB segar. Kemudian, 100 μL deret pengenceran Ag NPs diisi ke dalam plates mikro 96-lubang. Plates mikro kemudian diinokulasi dengan 100 μL larutan E. coli yang dicairkan dan diinkubasi selama 16 jam pada 37 °C. Keberadaan E. coli ditentukan dengan pengukuran absorbansi pada 600 nm dengan pembaca plates mikro SpectraMax® M5 (Molecular Devices, AS). Analisis deret waktu dilakukan untuk mengevaluasi sensitivitas antibakteri terhadap E. coli seiring waktu. Akhirnya, 100 μL larutan E. coli ditambahkan ke tabung steril yang mengandung 10 dan 20 μg/mL Ag NPs, masing-masing. Absorbansi pada 600 nm diukur dengan pembaca plates mikro SpectraMax® M5 (Molecular Devices, AS) setelah 1, 2, 4, dan 6 jam.
Uji unit pembentukan koloni diperkenalkan untuk menyelidiki Ag NPs terhadap sel bakteri yang resistent antibiotik. E. coli yang secara stabil mengekspresi plasmida pcDNA3.4 yang mengandung gen beta-laktamase yang memberikan resistensi terhadap ampisilin digunakan sebagai model. Saat sel E. coli yang resistent ampisilin (E. coli-Amp+) mencapai fase pertumbuhan logarit, sel E. coli-Amp+ ditumbuhkan di papan agar LB dalam pengobatan dengan ampisilin saja atau dalam pengobatan kombinasi dengan Ag NPs dan diinkubasi pada 37 °C selama 18 jam. Jumlah koloni E. coli-Amp+ yang terbentuk di papan LB dihitung. Semua uji dilakukan setidaknya tiga kali.
Hasil dan Pembahasan
Sintesis Ag NPs
Seperti diilustrasikan secara skematis dalam Skema 1, persiapan Ag NPs dimulai dengan self-assembly biomolekul dalam ekstrak ragi untuk membentuk mikel ragi. Kemudian, Ag+ direduksi in situ oleh agen pengurang dalam ekstrak ragi, termasuk asam amino, vitamin, dan karbohidrat. Nanopartikel Ag yang terbentuk stabilized oleh biomolekul. Lapisan pelindung pada permukaan Ag NPs meningkatkan afinitas terhadap membrana bakteri, meningkatkan permeabilitas dinding sel. Interaksi antara Ag NPs dan peptidoglikan mengubah konfigurasi peptidoglikan, yang akhirnya mengarah pada proses apoptosis untuk merusak bakteri.
Ilustrasi skematis yang diusulkan dari biosintesis Ag NPs
Karakterisasi Struktural Ag NPs
Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1a, gambar SEM tipikal menunjukkan bahwa Ag NPs yang disintesis memiliki bentuk bola dan ukuran halus. EDX mengonfirmasi pembentukan Ag NPs (Gambar 1b). Puncak penyerapan optik yang kuat teramati pada sekitar 3 keV, yang merupakan puncak penyerapan optik tipikal dari kristal nano perak untuk resonansi plasmon permukaan. Jumlah kecil oksigen dan karbon dapat dikaitkan dengan lapisan capping organis tipis pada Ag NPs yang disintesis. Reaksi larutan AgNO3 dengan NaOH mengarah pada pembentukan jumlah kecil Ag2O. Oleh karena itu, jumlah kecil O juga dapat dikaitkan dengan kehadiran Ag2O. Morfologi dan ukuran Ag NPs lebih lanjut dikarakterisasi dengan TEM resolusi tinggi (HRTEM). Ag NPs bervariasi dalam diameter dari 10,3 hingga 18,9 nm (Gambar 1c), dengan ukuran rata-rata 13,8 nm (Gambar 1d). Ukuran, bentuk, dan kimia permukaan Ag NPs menunjukkan efek penting terhadap aktivitas antimikroba. Ukuran yang lebih kecil dan luas permukaan yang lebih tinggi memungkinkan Ag NPs untuk berinteraksi lebih baik dengan membrana bakteri untuk aktivitas antimikroba yang lebih ditingkatkan [15,16,17]. Fring latis yang jelas dalam gambar HRTEM menunjukkan spasi fring 0,15 nm (Gambar 2a), yang sesuai dengan bidang (220) perak. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2b, sifat kristal Ag NPs ditunjukkan oleh pola difraksi area terpilih (SAED) tipikal, di mana cincin lingkaran cerah sesuai dengan bidang (311), (220), (200), dan (111) [18, 19].
a Gambar SEM emisi medan Ag NPs, b Spektra EDX Ag NPs, c Gambar TEM Ag NPs, dan d distribusi ukuran Ag NPs
a Fring latis Ag NPs dalam gambar HR-TEM, b cincin lingkaran Ag NPs dari pola difraksi area terpilih (SAED) tipikal
Spektrum UV-Vis Ag NPs menunjukkan puncak yang kuat pada 418 nm, yang disebabkan oleh resonansi plasmon permukaan (Gambar 3a). Larutan kuning Ag NPs yang disintesis ditunjukkan dalam Gambar 3b, yang menunjukkan pembentukan Ag NPs. Analisis pola XRD dari Ag NPs yang disintesis menunjukkan empat puncak intens pada 77,36°, 64,30°, 43,52°, dan 38,16°, yang sesuai dengan bidang (311), (220), (200), dan (111) perak, masing-masing (Gambar 3c). Data ini dikonfirmasi oleh data perak standar dari kartu JCPDS No. 04-0783 [20]. Pola XRD menunjukkan sifat kristal Ag NPs yang disintesis, sesuai dengan laporan sebelumnya [21]. Analisis FTIR digunakan untuk mengkarakterisasi dan mengidentifikasi biomolekul potensial pada Ag NPs yang disintesis (Gambar 3d). Pita lebar pada 3405 cm−1 sesuai dengan gerangan −OH [22]. Puncak yang lebih lemah pada 2915 cm−1 dikaitkan dengan gerangan −CH2. Pita pada 1655 cm−1 dalam ekstrak ragi disebabkan oleh gerangan C=O dari grup karboksil, dan pita ini bergeser menjadi 1573 cm−1 dalam Ag NPs, karena interaksi antara grup karboksil dan Ag NPs [23]. Puncak tajam pada 1375 cm−1 dikaitkan dengan gerangan C–N. Pita pada 1048 cm−1 dan 1083 cm−1 dikaitkan dengan gerangan C–O–C dan C–OH, masing-masing [24, 25]. Hasil ini menunjukkan bahwa biomolekul ekstrak ragi bertanggung jawab atas biosintesis Ag NPs. Lapisan pelindung pada Ag NPs mempengaruhi afinitas terhadap membrana bakteri [26, 27]. Keadaan Ag NPs lebih lanjut dikarakterisasi oleh XPS. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4a, skan lengkap spektrum XPS dengan puncak yang jelas dikaitkan dengan C 1s, Ag 3d, Ag 3p, Ag 3s, dan O 1s. Puncak Ag 3d (5/2) dan Ag 3d (3/2) teramati pada energi ikatan sekitar 368,5 dan 374,5 eV, masing-masing (Gambar 4b). Nilai pemisahan energi sebesar 6,0 eV ini menunjukkan pembentukan Ag NPs [28, 29].
a Spektrum UV-Vis Ag NPs, b foto Ag NPs yang disintesis, c pola XRD Ag NPs, dan d spektrum FTIR Ag NPs dan ekstrak ragi
a Skan lengkap spektrum XPS Ag NPs dan b spektrum XPS Ag 3d
Muatan permukaan Ag NPs ditentukan dengan instrumen Malvern Zeta Nano ZS-90, yang merupakan parameter penting stabilitas dan dispersi larutan koloid. Potensial zeta adalah potensial elektrostatis permukaan pada batas antara lapisan difusi dan lapisan padat nanopartikel, dan merupakan indikator untuk aplikasi polimer biomedis [30]. Seperti yang ditunjukkan dalam Berkas Tambahan 1: Gambar S1, pada nilai pH lebih rendah 3, potensial zeta Ag NPs menunjukkan muatan negatif sedikit (−3,2 mV). Potensial zeta Ag NPs menurun secara monoton dari −12,1 mV pada pH 7,0 hingga −24,4 mV pada pH 11,0, yang mengonfirmasi kehadiran grup bermuatan negatif pada permukaan Ag NPs. Gao et al. melaporkan bahwa dispersi dan stabilitas Ag NPs terutama dikaitkan dengan muatan permukaan [31]. Kehadiran grup bermuatan negatif meningkatkan stabilitas dan dispersi Ag NPs dalam larutan air [32].
Sitotoksisitas Ag NPs dan Analisis Biomolekul
Kompatibilitas biologis Ag NPs yang disintesis sangat penting untuk aplikasi biomedisnya lebih lanjut. Untuk menyelidiki sitotoksisitas Ag NPs, keberadaan sel Cos-7 terdeteksi dengan uji MTS. Sel Cos-7 diinkubasi dengan Ag NPs pada konsentrasi yang berbeda selama 24 jam. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 5a, tidak ada sitotoksisitas yang signifikan terungkap ketika sel diobati dengan Ag NPs pada konsentrasi setinggi 200 μg/mL. Dapat disimpulkan bahwa Ag NPs menunjukkan sitotoksisitas yang kecil dan kompatibilitas biologis yang baik terhadap sel Cos-7.
a Sitotoksisitas Ag NPs dalam sel Cos-7 dan, b analisis SDS-PAGE. Jalur 1: kontrol buffer beban. Jalur 2–4: Ag NPs yang disintesis. Jalur 5: ekstrak ragi yang difugasi dengan 8000 rpm
Untuk menjelajahi mekanisme sintesis Ag NPs yang disintesis, kami menganalisis biomolekul pada permukaan Ag NPs dan ekstrak ragi. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 5b, analisis SDS-PAGE menunjukkan tidak ada protein yang terdeteksi atau sangat sedikit pada permukaan Ag NPs yang disintesis atau dalam ekstrak ragi. Kami lebih lanjut menentukan biomolekul dalam ekstrak ragi dengan analyzer asam amino kecepatan tinggi. Seperti diringkas dalam Berkas Tambahan 1: Tabel S1 informasi pendukung, terdapat sekitar 22 jenis asam amino dalam ekstrak ragi yang kaya asam gluatam, asam gamma-aminobutirat, ornithin, dan asam alfa-linolenat. Titik isoelektrik asam amino ini sekitar 6, kecuali lisin dan arginine sekitar 10~11. Selain itu, berbagai komponen yang mengandung −NH2, seperti urea, amonia, asparagin, dan glutamin, dapat ditemukan. Biomolekul asam amino reduktif, asam alfa-linolenat, dan karbohidrat dalam ekstrak ragi memainkan peran signifikan dalam pembentukan Ag NPs. Terjadi laporan bahwa redutase bergantung NADH [33, 34] atau enzim redutase nitrat terlibat dalam proses pengurangan [35,36,37] dalam biosintesis Ag NPs melalui ekstrak mikroorganisme.
Biomolekul ekstrak ragi memainkan peran penting dalam pembentukan Ag NPs dengan melindunginya dari agregasi. Stabilisator biomolekul membantu mencegah reaksi berlebih antara Ag NPs [38]. Molekul amfoterek asam amino mengandung grup basa dan asam. Muatan bersih dari senyawa asam amino ini dapat negatif atau positif tergantung pada perubahan pH larutan ekstrak ragi, yang lebih lanjut mempengaruhi kemampuan ikatan selama sintesis Ag NPs [39]. Dalam larutan alkalik, asam amino pada permukaan Ag NPs membawa muatan bersih negatif yang memaksimalkan interaksi repulsif elektrostatis [40,41,42]. Biomolekul dari ekstrak ragi bertindak sebagai agen capping dan memainkan peran kunci dalam mengontrol distribusi ukuran, bentuk, dan morfologi dalam pembentukan Ag NPs. Nilai pH adalah faktor penting yang mempengaruhi sintesis yang terkontrol Ag NPs dalam studi ini. Saat nilai pH di bawah 7, nukleasi terjadi pada laju rendah. Ag NPs dapat terbentuk dalam beberapa menit pada nilai pH yang lebih tinggi, dan ukuran partikel menurun seiring meningkatnya nilai pH larutan. Kesetimbangan optimal telah ditunjukkan antara proses pertumbuhan dan nukleasi [43]. Ag NPs yang tidak stabil dan teragregat selalu muncul dalam proses pengurangan larutan dengan nilai pH ekstrem (> 11) [44].
Aktivitas Antibakteri
E. coli telah dievaluasi secara luas untuk aktivitas antimikroba Ag NPs. Pertumbuhan E. coli dengan atau tanpa Ag NPs membuktikan kemampuan antimikroba. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 6a, Ag NPs yang disintesis menunjukkan aktivitas antibakteri yang signifikan secara bergantung pada konsentrasi terhadap E. coli. Uji inhibisi pertumbuhan menunjukkan pengurangan lengkap E. coli pada konsentrasi Ag NPs di atas 20,0 μg/mL dibandingkan dengan kontrol negatif. Konsentri inhibi setengah (EC50) Ag NPs adalah 13,4 μg/mL. Dosis 20,0 μg/mL Ag NPs menunjukkan efek antibakteri yang signifikan terhadap E. coli selama waktu yang diuji, sedangkan 10,0 μg/mL Ag NPs menunjukkan efek inhibisi parsial (Gambar 6b).
a Inhibisi pertumbuhan E. coli dan b analisis deret waktu efek antibakteri
Untuk menyelidiki apakah Ag NPs benar-benar mempengaruhi sel bakteri yang resistent antibiotik, kami mengevaluasi aktivitas antibakteri Ag NPs terhadap E. coli yang resistent ampisilin dengan uji unit pembentukan koloni. E. coli-Amp+ secara stabil mengekspresi jumlah salinan plasmida pcDNA3.4 yang tinggi yang mengandung gen beta-laktamase yang memberikan resistensi ampisilin kepada E. coli [45]. Sel E. coli-Amp+ ditumbuhkan di papan agar LB dalam pengobatan dengan ampisilin saja atau dalam pengobatan kombinasi dengan Ag NPs. Aktivitas inhibisi Ag NPs yang disiapkan ditunjukkan dalam Gambar 7. Terjumpa bahwa Ag NPs dalam pengobatan kombinasi dengan ampisilin menunjukkan aktivitas antibakteri yang unggul dibandingkan ampisilin saja. Di sisi lain, pengobatan ampisilin saja tidak memiliki aktivitas inhibisi pada E. coli-Amp+. Terapi kombinasi antibiotik dan Ag NPs menyediakan strategi komplementer untuk mengatasi sel bakteri yang resistent antibiotik, yang lebih lanjut meningkatkan pendekatan terapeutik saat ini. Hasil keseluruhan yang disajikan dalam studi ini berkontribusi pada pengembangan inhibitor antibakteri alternatif untuk mengobati infeksi bakteri yang disebabkan oleh strain bakteri multidrug-resisten.
Pertumbuhan E. coli-Amp+ dalam pengobatan dengan ampisilin saja (50 μg/mL) atau dalam kombinasi dengan Ag NPs (25 μg/mL). a Kepadatan tinggi dan b kepadatan rendah sel E. coli-Amp+
Ada kebutuhan besar untuk obat baru dengan mekanisme berbeda untuk mengatasi resistensi bakteri. Karena aktivitas antimikroba yang kuat, Ag NPs telah digunakan dalam produk medis, produk perawatan pribadi, dan tekstil. Ada beberapa mekanisme di mana Ag NPs melawan resistensi mikroba [46]. Ag NPs menumpuk pada permukaan membrana bakteri, meningkatkan permeabilitas dinding sel. Interaksi antara Ag NPs dan peptidoglikan mengubah konfigurasi peptidoglikan dan sehingga merusak membrana bakteri [47]. Karakteristik bentuk, struktur permukaan, morfologi, dispersitas, dan kompatibilitas biologis Ag NPs memainkan peran signifikan dalam aktivitas antimikroba mereka.
Kesimpulan
Di sini, kami melaporkan metode biosintesis baru untuk persiapan Ag NPs menggunakan ekstrak ragi. Mikel ragi terbentuk saat larutan Ag+ dicampur dengan ekstrak ragi. Biomolekul bioreduktif memainkan peran utama dalam pengurangan Ag+. Selain itu, biomolekul menyediakan stabilitas yang menguntungkan, monodispersitas, dan distribusi ukuran yang dapat dikontrol untuk Ag NPs yang disintesis, yang menunjukkan stabilitas yang baik selama lebih dari setahun tanpa endapan. Analisis asam amino kecepatan tinggi menunjukkan bahwa ekstrak ragi kaya biomolekul, termasuk asam amino, asam alfa-linolenat, dan asam aminobutirat. Ag NPs menunjukkan aktivitas antibakteri yang signifikan secara bergantung pada konsentrasi terhadap E. coli. Uji inhibisi pertumbuhan menunjukkan pengurangan lengkap E. coli pada konsentrasi Ag NPs di atas 20,0 μg/mL. Ag NPs dalam pengobatan kombinasi dengan ampisilin menunjukkan aktivitas antibakteri yang unggul dibandingkan ampisilin saja terhadap sel E. coli yang resistent ampisilin (E. coli-Amp+). Lapisan pelindung pada Ag NPs meningkatkan afinitas terhadap membrana bakteri dan meningkatkan permeabilitas dinding sel. Interaksi antara Ag NPs dan peptidoglikan mengubah konfigurasi peptidoglikan dan akhirnya mengarah pada apoptosis bakteri. Selain itu, Ag NPs ini yang stabilized oleh biomolekul menunjukkan sitotoksisitas rendah dan kompatibilitas biologis yang baik terhadap sel Cos-7.
Ketersediaan Data dan Bahan
Data yang mendukung kesimpulan studi saat ini tersedia dari penulis yang sesuai atas permintaan yang wajar.
