Funkcjonalne nano- i mikrocząstki dla zastosowań w biologii, medycynie i analityce

Transkrypt

1 Funkcjonalne nano- i mikrocząstki dla zastosowań w biologii, medycynie i analityce dr Magdalena Oćwieja (ncocwiej@cyf-kr.edu.pl) Prace prowadzone w ramach projektu Funkcjonalne nano i mikrocząstki synteza oraz zastosowania w innowacyjnych materiałach i technologiach (FUNANO) PEOIG /09 realizowanego w latach w ramach Programu Innowacyjna Gospodarka finansowanego z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. Kierownik naukowy projektu: prof. dr hab. inż. Zbigniew Adamczyk (ncadamcz@cyf-kr.edu.pl)

2 Podstawowe cele 4.Opracowanie podstaw technologicznych wytwarzania nowych materiałów dla celów biomedycznych, analitycznych i katalizy. 3. Modelowanie procesów tworzenia materiałów warstwowych. 2. Opracowanie metod modyfikacji powierzchniowych mikrocząstek w celu poprawy ich użyteczności 1.Opracowanie metod syntezy nano i mikrocząstek o kontrolowanej architekturze oraz właściwościach powierzchniowych

3 Preparatyka nano- i mikrocząstek TEM, AuNP 15 nm SEM, mikrosfery polistyrenowe, 800 nm Chemiczne metody syntezy: redukcja, hydroliza, polimeryzacja emulsyjna TEM, AgNP 28 nm Wielkość, kształt oraz właściwości powierzchniowe nanocząstek i mikrocząstek kontrolowane za pomocą niskocząsteczkowych reagentów organicznych i nieorganicznych SEM, AuNP (15 nm) osadzone na mikrosferach polistyrenowych (800 nm) Suspensje nanocząstek i mikrocząstek o wysokim stopniu czystości uzyskiwanym przy pomocy indywidualnie opracowanych procedur oczyszczania TEM, Fe 2 O 3 60 nm

4 Monowarstwy nanocząstek srebra o kontrolowanym stopniu pokrycia Warunki pomiarowe: c= 50 mg L -1, ph 5,5 T=293 K. Stężenie powierzchniowe - N S [µm -2 ] SEM - AFM ---- teoria I=0.03 M I=0.01 M I=0.001 M I= M Czas osadzania t=60 min. Stężenie powierzchniowe: 334 μm t 1/2 [min] 1/2 Czas osadzania t=1260 min. Stężenie powierzchniowe: 1384 μm -2

5 Monowarstwy nanocząstek srebra o kontrolowanej stabilności AFM, AgNP 54 nm Warunki pomiarowe: I=0.01 M, ph 5,5 T=298 K AFM, AgNP 28 nm θ/θ nm, kt 28 nm, kt 15 nm, kt teoria,,, - punkty eksperymentalne 0.0 I [M] t 1/2 [min 1/2 ] AFM, AgNP 15 nm K d p [nm] a [cm] ϕ m [kt] K a [cm] ϕ m [kt] K a [cm] ϕ m [kt]

6 Uwalnianie nanocząstek srebra w testach biologicznych Strefy zahamowania wzrostu Candida albicans dla spieków tytanowych modyfikowanych AgNPs (15 nm). wraz ze wzrostem stopnia pokrycia monowarstw AgNPs zwiększa się strefa zahamowania wzrostu bakterii i grzybów Strefy zahamowania wzrostu E. coli dla monowarstw AgNPs (15 nm) o określonym stopniu pokrycia. a) b) Komórki E. Coli a) przed oraz b) po traktowaniu AgNPs.

7 Wpływ właściwości powierzchniowych nanocząstek srebra na ich aktywność biologiczną kiełkowanie [%] Wpływ wybranych typów AgNP ( ok.15 nm) na kiełkowanie pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum ). 180 Określenie wpływu AgNPs (15 nm) o ujemnym ładunku powierzchniowym i zróżnicowanej chemicznie warstwie stabilizującej na: kiełkowanie, wzrost, morfologię i fizjologię pszenicy zwyczajnej (T. aestivum). długość korzeni [mm] Wpływ wybranych typów AgNP ( ok.15 nm) na wzrost korzeni pszenicy zwyczajnej T. aestivum ).

8 Wpływ właściwości powierzchniowych nanocząstek srebra na ich cytotoksyczność względem komórek nowotworowych AgNPs (chlorowodorek cysteaminy) nm [mv] AgNPs (borowodorek sodu) Zdjęcia AFM komórek U-937 traktowanych AgNPs AgNPs (cytrynian trisodu) Stężenie srebra jonowego uwolnionego ph z suspensji AgNPs o stężeniu 15 mg L -1, ph , T = 298 K (25 o C), DO =7.4 mg L 1 Czas AgNPs (cysteamina) AgNPs (borowodorek) AgNPs (cytrynian) 5 min <0 <0 <0 AgNPs (chlorowodorek cysteaminy) AgNPs (cytrynian trisodu) AgNPs (borowodorek sodu) 14 dni 4,13± ±0,03 0,58± dni 6.27± ±0,01 0,63±0.03

9 Zastosowanie nanocząstek srebra w powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii Ramanowskiej (SERS) Wzór strukturalny rodaminy R6G. SERS stężenie rodaminy R6G 10-6 M Intensywność 10-2 M 10-3 M Intensywność Ag, R6G, I=0.1M KCl 10-4 M Ag, R6G, I=0.02M KCl AgNPs, R6G 10-5 M AgNPs Przesunięcie ramanowskie [cm -1 ] Przesunięcie ramanowskie [cm -1 ]

10 Katedra Entomologii, Fitopatologii i Diagnostyki Molekularnej, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski Wydział Chemii Uniwersytet Sheffield Wydział Chemii Uniwersytetu Wileńskiego Instytut Fizyki Jądrowej PAN Firma FINEA Sp.z.o.o IBSS Biomed Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza Uniwersytet Pedagogiczny, Instytut Biologii Firma Smart Nanotechnoloogies Sp.z.o.o Wydział Rolniczo Ekonomiczny, Uniwersytet Rolniczy Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński Instytut Chemii i Technologii Organicznej, Politechnika Krakowska Zachęcamy do współpracy!