Fotosintesi facile di nuove porfirine

May 01, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8580 (2023) Citare questo articolo

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In questa ricerca, la sintesi in un'unica fase di nuovi nanocompositi a base di porfirina è stata eseguita facilmente utilizzando una strategia fotochimica con illuminazione a luce visibile. Di conseguenza, il focus di questa ricerca è sulla sintesi e l'utilizzo di nanoparticelle decorate di ZnTPP (zinco(II)tetrakis(4-fenil)porfirina) con nanostrutture Ag, Ag/AgCl/Cu e Au/Ag/AgCl come agenti antibatterici. Inizialmente, le NP ZnTPP sono state sintetizzate come risultato dell'autoassemblaggio di ZnTPP. Nella fase successiva, in un processo fotochimico di irradiazione con luce visibile, le nanoparticelle di ZnTPP autoassemblate sono state utilizzate per produrre NC ZnTPP/Ag, NC ZnTPP/Ag/AgCl/Cu e NC ZnTPP/Au/Ag/AgCl. È stato condotto uno studio sull'attività antibatterica dei nanocompositi per Escherichia coli e Staphylococcus aureus come microrganismi patogeni mediante il metodo del conteggio su piastra, test di diffusione in pozzetto, determinazione dei valori di concentrazione minima inibente (MIC) e concentrazione battericida minima (MBC). Successivamente, le specie reattive dell'ossigeno (ROS) sono state determinate mediante il metodo della citometria a flusso. Tutti i test antibatterici e le misurazioni dei ROS tramite citometria a flusso sono stati eseguiti sotto luce LED e al buio. Il test (3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolio bromuro (MTT) è stato applicato per studiare la citotossicità dei NC ZnTPP/Ag/AgCl/Cu contro i fibroblasti del prepuzio umano (HFF- 1) cellule normali.A causa delle proprietà specifiche come le proprietà fotosensibilizzanti ammissibili della porfirina, condizioni di reazione blande, elevate proprietà antibatteriche in presenza di luce LED, struttura cristallina e sintesi verde, questi nanocompositi sono stati riconosciuti come tipi di materiali antibatterici che sono attivato alla luce visibile, ha il potenziale per l'uso in un'ampia gamma di applicazioni mediche, terapia fotodinamica e trattamento dell'acqua.

Negli ultimi anni, i risultati sperimentali e industriali nel campo delle nanotecnologie hanno dato vita a un nuovo approccio nelle scienze applicate, con conseguente crescita di attività interdisciplinari nelle industrie, nell’ambiente e nella medicina1,2,3. Data l’importanza di prevenire danni batterici dannosi, vengono sviluppati agenti antibatterici. Di conseguenza, i nanomateriali sono trattamenti molto utili considerati per le loro particolari qualità contro le infezioni batteriche causate dall’uso improprio di antibiotici, che ha portato alla resistenza batterica e ad una minaccia globale per la salute umana. Inoltre, la creazione di agenti antibatterici biocompatibili è uno dei temi più urgenti per gli scienziati4,5. E. coli è un patogeno pernicioso e un bacillo gram-negativo. Inoltre, l’eradicazione dell’E. coli sta diventando sempre più impegnativa. Gli esseri umani contraggono la diarrea da batteri Staphylococcus aureus (Gram-positivi) ed Escherichia coli (Gram-negativi) dopo aver bevuto acqua contaminata. Di conseguenza, una fornitura sana di acqua potabile è fondamentale per la salute umana6,7.

La robusta struttura macrociclica del nucleo porfina lo rende un buon punto di ancoraggio per la complessazione degli atomi metallici8,9. Gli studi sulla sintesi, struttura, assemblaggi e applicazioni delle porfirine hanno sempre affascinato la comunità scientifica10. Le porfirine sono specie di supramolecole e hanno un'ampia gamma di proprietà fotofisiche e fotochimiche, elevata efficienza fotosensibilizzante, energia superiore, capacità di trasferimento di elettroni ed eccellente potenziale di raccolta della luce compreso un forte assorbimento della luce nella regione visibile mentre i loro livelli di energia possono essere facilmente regolati per abbinare quelli dei materiali donatori utilizzando un design molecolare adeguato11,12. Le porfirine sono ampiamente utilizzate anche nella terapia fotodinamica antimicrobica13,14,15.

I radicali liberi, o più probabilmente l'ossigeno singoletto, possono essere generati dalla porfirina esposta alla luce. Questo processo dipende dal tipo di porfirina utilizzata come fotosensibilizzatore e fonte di luce. Queste specie sono estremamente reattive e possono interagire con quasi tutti i componenti cellulari, comprese proteine, lipidi e acidi nucleici. Alcuni sottoprodotti reattivi, come le specie reattive dell'ossigeno, possono essere prodotti come risultato di questa interazione (ROS). Queste specie possono causare ulteriori danni e morte cellulare16.