1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Коллоидный журнал
  4. T. 85, № 4, 2023

Коллоидный журнал, 2023, T. 85, № 4, стр. 443-452

Бикомпонентные серебросодержащие наночастицы: связь морфологии и электрокинетического потенциала

М. И. Лернер 1, 2, О. В. Бакина 1, *, С. О. Казанцев 1, Е. А. Глазкова 1, Н. В. Сваровская 1

1 Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
634021 Томск, пр. Академический 2/4, Россия

2 Севастопольский государственный университет
299053 Севастополь, ул. Университетская, 33, Россия

* E-mail: ovbakina@ispms.tsc.ru

Поступила в редакцию 29.04.2023
После доработки 24.05.2023
Принята к публикации 24.05.2023

Аннотация

В настоящей работе исследованы химический состав, структура и электрокинетические характеристики содержащих серебро наночастиц ZnO/Ag с морфологией янус-наночастиц, гетерофазных наночастиц Cu/Ag с равномерным распределением компонентов в частице и наночастиц TiO2/Ag с поверхностью, декорированной Ag. Проанализировано влияние структуры поверхности на положение изоэлектрической точки и величины электрокинетического потенциала для образцов наночастиц, полученных совместным электрическим взрывом двух проводников. Изучено влияние расположения серебра на электрокинетические характеристики наночастиц и проведено сравнение данных характеристик с механическими смесями, взятыми в том же массовом соотношении.

Список литературы

  1. Murray C.J., Ikuta K.S., Sharara F. et al. Global burden of bacterial antimicrobial resistance in 2019: A systematic analysis // Lancet. 2022. V. 399. P. 629–655. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)02724-0

  2. Frei A., Verderosa A.D., Elliott A.G. et al. Metals to combat antimicrobial resistance// Nature Review Chemistry. 2023. V. 7. P. 202–224. https://doi.org/10.1038/s41570-023-00463-4

  3. Arora N., Thangavelu K., Karanikolos G.N. Bimetallic nanoparticles for antimicrobial applications // Frontiers in Chemistry. 2020. V. 8. P. 412. https://doi.org/10.3389/fchem.2020.00412

  4. Padilla-Cruz A.L., Garza-Cervantes J.A., Vasto-Anzaldo X.G. et al. Synthesis and design of Ag−Fe bimetallic nanoparticles as antimicrobial synergistic combination therapies against clinically relevant pathogens // Scientific Reports. 2021. V. 11. № 1. P. 1–10. https://doi.org/10.1038/s41598-021-84768-8

  5. Akter M., Sikder M.T., Rahman M.M. et al. A systematic review on silver nanoparticles-induced cytotoxicity: Physicochemical properties and perspectives // Journal of Advanced Research. 2017. V. 2. № 9. P. 1–16. https://doi.org/10.1016/j.jare.2017.10.008

  6. Chen M., Shou Z., Jin X. et al. Emerging strategies in nanotechnology to treat respiratory tract infections: Realizing current trends for future clinical perspectives // Drug Delivery. 2022. V. 29. № 1. P. 2442–2458. https://doi.org/10.1080/10717544.2022.2089294

  7. Ferrando R., Jellinek J., Johnston R.L. Nanoalloys: From theory to applicalions of alloy clusters and nanoparticles // Chemical Review. 2008. V. 108. № 3. P. 845‒910. https://doi.org/10.1021/cr040090g

  8. Nasrabadi H.T., Abbasi E., Davaran S. et al. Bimetallic nanoparticles: Preparation, properties, and biomedical applications // Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology. 2016. V. 44. № 1. P. 376‒380. https://doi.org/10.3109/21691401.2014.953632

  9. Belenov S.V., Volochaev V.A., Pryadchenko V.V. et al. Phase behavior of Pt−Cu nanoparticles with different architecture upon their thermal treatment // Nanotechnologies in Russia. 2017. V. 12. P. 147–155. https://doi.org/10.1134/S1995078017020033

  10. Banerjee M., Sharma S., Chattopadhyay A. et al. Enhanced antibacterial activity of bimetallic gold-silver core-shell nanoparticles at low silver concentration // Nanoscale. 2011. V. 3. № 12. P. 5120‒5125. https://doi.org/10.1039/C1NR10703H

  11. Alonso A., Vigués N., Muñoz-Berbel X. et al. Microbial growth inhibition caused by Zn/Ag‒Y zeolite materials with different amounts of silver // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2016. V. 142. P. 141‒147. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2016.02.042

  12. Ferreira L., Guedes J.F., Almeida-Aguiar C. et al. Microbial growth inhibition caused by Zn/Ag−Y zeolite materials with different amounts of silver // Colloids and Surface 2016. V. 142. P. 141‒147. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2016.02.042

  13. Markova Z., Šišková K.M., Filip J. et al. Air stable magnetic bimetallic Fe–Ag nanoparticles for advanced antimicrobial treatment and phosphorus removal // Environmental Science & Technology. 2013. V. 47. № 10. P. 5285‒5293. https://doi.org/10.1021/es304693g

  14. Taner M., Sayar N., Yulug I.G. et al. Synthesis, characterization and antibacterial investigation of silver–copper nanoalloys // Journal of Materials Chemistry. 2011. V. 21. № 35. P. 13150‒13154. https://doi.org/10.1039/C1JM11718A

  15. Gupta A., Mumtaz S., Li C.H. et al. Combatting antibiotic-resistant bacteria using nanomaterials // Chemical Society Reviews 2019. V. 48. № 2. P. 415–427 https://doi.org/10.1039/C7CS00748E

  16. Rajchakit U., Sarojini V. Recent developments in antimicrobial-peptide-conjugated gold nanoparticles // Bioconjugate Chemistry. 2017. V. 15. № 28. P. 2673‒2686. https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.7b00368

  17. Букина Ю.А., Сергеева Е.А. Антибактериальные свойства и механизм бактерицидного действия наночастиц и ионов серебра // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 14. С. 170‒172.

  18. Pillai P., Kowalczyk P.B., Kandere-Grzybowska K. et al. Engineering gram selectivity of mixed-charge gold nanoparticles by tuning the balance of surface charges // Angewandte Chemie International Edition. 2016. V. 55. № 30. P. 8610‒8614. https://doi.org/10.1002/anie.201602965

  19. Huo S., Jiang Y., Gupta A. et al. Fully zwitterionic nanoparticle antimicrobial agents through tuning of core size and ligand structure // ACS Nano. 2016. V. 10. № 9. P. 8732‒8737. https://doi.org/10.1021/acsnano.6b04207

  20. Krishnan G., de Graaf S., Gert H. et al. Strategies to initiate and control the nucleation behavior of bimetallic nanoparticles // Nanoscale. 2017. V. 9. № 24. P. 8149‒8156. https://doi.org/10.1039/C7NR00916J

  21. Langlois C., Li Z.I., Yuan J. et al. Transition from core–shell to Janus chemical configuration for bimetallic nanoparticles // Nanoscale. 2012. V. 4. № 11. P. 3381‒3388. https://doi.org/10.1039/C2NR11954D

  22. Bakina O.V., Glazkova E.A., Svarovskaya N.V. et al. “Janus”-like Cu−Fe bimetallic nanoparticles with high antibacterial activity // Materials Letters. 2019. V. 242. P. 187‒190. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.01.105

  23. Lozhkomoev A.S., Kazantsev S.O., Kondranova A.M. et al. Design of antimicrobial composite nanoparticles ZnxMe (100 – x)/O by electrical explosion of two wires in the oxygen-containing atmosphere // Materials & Design. 2019. V. 183. P. 108099. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108099

  24. Bakina O.V., Glazkova E.A., Pervikov A.V. et al. Electric explosion of wires as versatile method for antibacterial Janus-like ZnO–Ag nanoparticles preparation // J. Mater. Sci. Materials in Electronics. 2021. V. 32. P. 10623‒10634. https://doi.org/10.1007/s10854-019-01684-4

  25. Bakina O., Glazkova E., Pervikov A. et al. Design and preparation of silver–copper nanoalloys for antibacterial applications // Journal of Cluster Science. 2021. V. 32. P. 779‒786. https://doi.org/10.1007/s10876-020-01844-1

  26. Chace W.G. Exploding wires // Phisics Today. 1964. V. 17. № 8. P. 19. https://doi.org/10.1063/1.3051737

  27. Кузнецова А.С., Ермакова Л.Э., Антропова Т.В. и др. Химический состав, структура и электрокинетический потенциал никель- и железосодержащих стеклообразных материалов // Коллоидный журнал. 2021. Т. 83. № 3. С. 311‒319. https://doi.org/10.31857/S0023291221030101

  28. Balouiri M., Sadiki M., Ibnsouda S.K. Methods for in vitro evaluating antimicrobial activity: A review // Journal of Pharmaceutical Analysis. 2016. V. 6. № 2. P. 71‒79. https://doi.org/10.1016/j.jpha.2015.11.005

  29. Lerner M.I., Svarovskaya N.V., Psakhie S.G. et al. Production technology, characteristics, and some applications of electric-explosion nanopowders of metals // Na-notechnologies in Russia. 2009. V. 4. № 11–12. P. 741–757. https://doi.org/10.1088/09574484/27/20/205603

  30. Диаграммы состояния двойных металлических систем / под общей редакцией Лякишева. Т. 1. М.: Машиностроение, 1996. 996 с.

  31. Чудненко К.В., Пальянова Г.А. Термодинамические свойства твердых растворов в системе Ag–Au–Сu // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 3. С. 449‒463.

  32. Liu X., Wu Y., Xie G. et al. New green soft chemistry route to Ag−Cu bimetallic nanomaterials // International Journal of Electrochemical Science. 2017. V. 12. P. 3275‒3282. https://doi.org/10.20964/2017.04.61

  33. Williamson G.K., Hall W.H. X-ray line broadening from filed aluminium and wolfram // Acta Metallurgica. 1953. V. 1. P. 22‒31. https://doi.org/10.1016/0001-6160(53)90006-6

  34. Kushwah M., Gaur M.S., Berlina A.N. et al. Biosynthesis of novel Ag@ Cu alloy NPs for enhancement of methylene blue photocatalytic activity and antibacterial activity // Materials Research Express. 2019. V. 6. № 11. P. 116561. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab485e

  35. Ni Z., Wan M., Tang G. et al. Synthesis of CuO and PAA-regulated silver-carried CuO nanosheet composites and their antibacterial properties // Polymers. 2022. V. 14. № 24. P. 5422. https://doi.org/10.3390/polym14245422

  36. Kaushik V.K. XPS core level spectra and Auger parameters for some silver compounds // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 1991. V. 56. № 3. P. 273‒277. https://doi.org/10.1016/0368-2048(91)85008-H

  37. Rajendran R., Mani A. Photocatalytic, antibacterial and anticancer activity of silver-doped zinc oxide nanoparticles // Journal of Saudi Chemical Society. 2020. V. 24. № 12. P. 1010‒1024. https://doi.org/10.1016/j.jscs.2020.10.008

  38. Parvin T., Keerthiraj N., Ibrahim I.A. et al. Photocatalytic degradation of municipal wastewater and brilliant blue dye using hydrothermally synthesized surface-modified silver-doped ZnO designer particles // International Journal of Photoenergy. 2012. V. 2012. P. 670610. https://doi.org/10.1155/2012/670610

  39. Chan Y.Y., Pang Y.L., Lim S. et al. Biosynthesized Fe-and Ag-doped ZnO nanoparticles using aqueous extract of Clitoria ternatea Linn for enhancement of sonocatalytic degradation of Congo red // Environmental Science and Pollution Research. 2020. V. 27. P. 34675‒34691. https://doi.org/10.1007/s11356-019-06583-z

  40. Azouri A., Ge, M., Xun K. et al. Zeta potential studies of titanium dioxide and silver nanoparticle composites in water-based colloidal suspension // Multifunctional Nanocomposites and Nanomaterials International Conference. 2008. V. 47616. P. 221–223. https://doi.org/10.1115/MN2006-17072

  41. Ren Y., Wang C., Chen Z. et al. Emergent heterogeneous microenvironments in biofilms: substratum surface heterogeneity and bacterial adhesion force-sensing // FEMS Microbiology Reviews. 2018. V. 42. № 3. P. 259‒272. https://doi.org/10.1093/femsre/fuy001

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Коллоидный журнал

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал