Синтез та антимікробні властивості Cu, Zn-легованих кальцію фосфатів апатитового типу
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2021.05.075Ключові слова:
наночастинки, апатит, цинк, купрум, антимікробна активністьАнотація
Синтезовано наночастинки (30—50 нм) кальцію фосфатів апатитового типу в умовах співосадження з водних розчинів при мольних співвідношеннях Са/Р = 1,67, CО32–/РО43–= 1 та (Cu2+, Zn2+) : Ca = 1 : 50 і температурі 25 0C. Згідно з даними хімічного аналізу, синтезовані кальцію фосфати містять катіонні та аніонні допанти: Na+ (0,19—0,21 % мас.), Cu2+ (0,42 % мас.) і Zn2+ (0,36 % мас.) та C (0,98—1,02 % мас.). В ІЧ-спектрах модифікованих кальцію фосфатів положення коливальних смуг карбонатних груп (при 870, 1430 та 1450 см–1) вказують на реалізацію часткового заміщення фосфат-аніона карбонатними групами (Б-тип) в апатитовій матриці. Встановлено, що легування кальцію фосфатів апатитового типу катіонами Cu2+ та Zn2+ сприяє підвищенню їх пригнічувальної дії щодо грампозитивних (Staphylococcus aureus) і грамнегативних (Pseudomonas aeruginosa) мікроорганізмів. Відмічено десятикратне інгібування росту клітин S. aureus у разі додавання 5 мМ (Na+, Cu2+, Zn2+, CO32–)-вмісного кальцію фосфату, тоді як помітна його дія на грамнегативні бактерії (P. аeruginosa) спостерігається лише при кількості 10 мМ зразка. Одержані результати вказують на перспективність використання синтезованих наночастинок (Na+, Cu2+, Zn2+, CO32–)-вмісного кальцію фосфату для розробки матеріалів з антибактеріальними властивостями.
Завантаження
Посилання
Gomes, D. S., Santos, A. M. C., Neves, G. A. & Menezes, R. R. (2019). A brief review on hydroxyapatite production and use in biomedicine. Cerâmica, 65, No. 374, pp. 282-302. https://doi.org/10.1590/0366-69132019653742706
Naga, S. M., Hassan, A. M., Awaad, M., Killinger, A., Gadow, R., Bernstein, A. & Sayed, M. (2020). Forsterite/ nano-biogenic hydroxyapatite composites for biomedical applications. J. Asian Ceram. Soc., 8, No. 2, рр. 373-386. https://doi.org/10.1080/21870764.2020.1743416
Yeo, I.-S. L. (2019). Modifications of dental implant surfaces at the micro- and nano-level for enhanced osseointegration. Materials (Basel), 13, No. 1, 89. https://doi.org/10.3390/ma13010089
Predoi, D., Iconaru, S. L., Predoi, M. V., Motelica-Heino, M., Guegan, R. & Buton, N. (2019). Evaluation of antibacterial activity of zinc-doped hydroxyapatite colloids and dispersion stability using ultrasounds. Nanomaterials (Basel), 9, No. 4, 515. https://doi.org/10.3390/nano9040515
Lu, S., McGough, M. A. P., Rogers, B. R., Wenke, J. C., Shimko, D. & Guelcher, S. A. (2017). Resorbable nanocomposites with bone-like strength and enhanced cellular activity. J. Mater. Chem. B, 5, No. 22, рр. 4198-4206. https://doi.org/10.1039/c7tb00657h
McGough, M. A. P., Boller, L. A., Groff, D. M., Schoenecker, J. G., Nyman, J. S., Wenke, J. C., Rhodes, C., Shimko, D., Duvall, C. L. & Guelcher, S. A. (2020). Nanocrystalline hydroxyapatite-poly(thioketal urethane) nanocomposites stimulate a combined intramembranous and endochondral ossification response in rabbits. ACS Biomater. Sci. Eng., 6, No. 1, рр. 564-574. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.9b01378
Jin, S.-E. & Jin, H.-E. (2021). Antimicrobial activity of zinc oxide nano/microparticles and their combinations against pathogenic microorganisms for biomedical applications: from physicochemical characteristics to pharmacological aspects. Nanomaterials (Basel), 11, No. 2, 263. https://doi.org/10.3390/nano11020263
Kolmas, J., Groszyk, E. & Kwiatkowska-Różycka, D. (2014). Substituted hydroxyapatites with antibacterial properties. BioMed Res. Int., 2014, 178123. https://doi.org/10.1155/2014/178123
Ge, X. (2019). Antimicrobial biomaterials with non-antibiotic strategy. Biosurf. Biotribol., 5, No. 3, рр. 71-82. https://doi.org/10.1049/bsbt.2019.0010
Zhou, G., Li, Y., Xiao, W., Zhang, L., Zuo, Y., Xue, J. & Jansen, J. A. (2008). Synthesis, characterization, and antibacterial activities of a novel nanohydroxyapatite/zinc oxide complex. J. Biomed. Mater. Res., 85, No. 4, pp. 929-937. https://doi.org/10.1002/jbm.a.31527
Strutynska, N., Zatovsky, I., Slobodyanik, N., Malyshenko, A., Prylutskyy, Y., Prymak, O., Vorona, I., Ishchenko, S., Baran, N., Byeda A. & Mischanchuk, A. (2015). Preparation, characterization, and thermal transformation of poorly crystalline sodium- and carbonate-substituted calcium phosphate. Eur. J. Inorg. Chem., 2015, No. 4, pp. 622-629. https://doi.org/10.1002/ejic.201402761
Stewart, L. J., Ong, C.-L. Y., Zhang, M. M., Brouwer, S., McIntyre, L., Davies, M. R., Walker, M. J., McEwan, A. G., Waldron, K. J. & Djoko, K. Y. (2020). Role of glutathione in buffering excess intracellular copper in Streptococcus pyogenes. mBio, 11, No. 6, e02804-20. https://doi.org/10.1128/mBio.02804-20
Tsou, C.-C., Chiang-Ni, C., Lin, Y.-S., Chuang, W.-J., Lin, M.-T., Liu, C.-C. & Wu, J.-J. (2010). Oxidative stress and metal ions regulate a ferritin-like gene, dpr, in Streptococcus pyogenes. Int. J. Med. Microbiol., 300, No. 4, рр. 259-264. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2009.09.002
Stanić, V., Dimitrijević, S., Antić-Stanković, J., Mitrić, M., Jokić, B., Plećaš, I. B., & Raičević, S. (2010). Synthesis, characterization and antimicrobial activity of copper and zinc-doped hydroxyapatite nanopowders. Appl. Surf. Sci., 256, No. 20, рр. 6083-6089. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.03.124
Sirelkhatim, A., Mahmud, S., Seeni, A., Kaus, N. H. M., Ann, L. C., Bakhori, S. K. M., Hasan, H. & Mohamad, D. (2015). Review on zinc oxide nanoparticles: Antibacterial activity and toxicity mechanism. Nano-Micro Lett., 7, рр. 219-242. https://doi.org/10.1007/s40820-015-0040-x
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Доповіді Національної академії наук України
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
