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Nanopartículas metálicas Preparação, Caracterização e Aplicação Nelson Durán Instituto de Química, Biological Chemistry Laboratory, Universidade Estadual.

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1 Nanopartículas metálicas Preparação, Caracterização e Aplicação Nelson Durán Instituto de Química, Biological Chemistry Laboratory, Universidade Estadual de Campinas Campinas, Brazil Aula 8- QF-933, IQ-UNICAMP-2008

2 A IMPORTÂNCIA DAS NANOESTRUTURAS METALICAS EM SISTEMAS BIOLÓGICOS

3 Elechiguerra et al. J. Nanobiotechnol. 396) 2005

4 NANOPARTICULAS METALICAS COMO CARREGADORES

5 Gimenez et al. J. Biomed. Nanotechnol. 1, 1-7 (2005) Lewin et al. Nat. Biotechnol. 18, 410 (2000) HAuCl4 + NaHB4 Ho et al. Anal. Chem. 2004, 76, Li et al. Nanotechnology 2005, 16,

6 BIOSSINTESE DE NANOPARTICULAS DE PRATA POR FUNGOS

7 Fusarium oxysporum Ahmad et al. Colloids Surf. B. Biointerfaces 2003, 28, Mukherjee et al. ChemBioChem. 2002, 3, Pune-India ESI Ag ESI N Phanerochaete chrysoporium Vigneshwaran et al. Colloids Surf. B. Biointerfaces, 2006, 53, Munbai-India Aspergillus flavus Vigneshwaran et al. Mat. Lett. 2007, 61, Munbai-India Pleurotus sajor-caju Vigneshwaran et al. Indian Pat. Appl. 2007: Aspergillus fumigatus Bhaisa and D´Souza, Colloids Surf. B. Bio- interfaces 2006, 47, Munbai-India Phoma sp Chen et al. Lett. Appl. Microbiol. 2003, 37, Beijing, China

8 Fusarium oxysporum Durán et al. J. Nanobiotechnol :8, 1-7. Campinas-SP-Brazil Durán et al. J. Biomed. Nanotechnol. 2007, 3, Campinas, SP-Brazil

9 BIOSSINTESE DE NANOPARTICULAS DE PRATA POR BACTERIAS E LEVEDURAS

10 Enterobacter clocae Shahverdi et al. Process Biochem. 2007, 42, Teheran-Iran Aeromonas sp. Fu et al. Chin.J. Chem. Eng. 2006, 14, Xiamen, China Yeast strain Kowshik et al. Nanotechnology 2003, 14, Berlin, Germany

11 BIOSINTESE DE NANOPARTICULAS DE PRATA POR EXTRATOS DE PLANTAS

12 Geranium (Pelargonium graveolens) Shankar et al. Biotechnol Prog. 2003, 19, Pune, India Neem leaf broth Shankar et al.J. Colloid Interf. Sci. 2004, 275, Pune,India

13 Cinnamomum camphora leaf Huang et al. Nanotechnology, 2007, 18, 1-11 Xiamen, China Alfalfa grass Gardea-Torresdey, Langmuir 2003, 19, Texas, USA/Mexico, Mexico Aloe vera plant extract Chandran et al., Biotechnol Prog. 2006, 22, Pune, India Emblica Officinalis Ankamwar et al. J. Nanosc. Nanotechnol. 5, Pune, India

14 ASPECTOS MECANISTICOS DE BIOSSINTESE DE NANOPARTICULAS DE PRATA

15 The silver-binding peptides from Pseudomonas stutzeriAG259 cells were obtained by using a combinatorial approach to identify these peptides from a phage display library of random peptides. The interaction of peptide with the metal clusters provides a chemically reducing environment around the cluster, thereby allowing further accelerated reduction of silver ions at the interface between peptide and metal. Naik et al. Nature Mater. 2002, 1, Ohio, USA

16 Si and Mandal, Chem Eur. J. 2007, 13, Kolkata, India Similar results with tryptophan and gold Selvakannan et al. J. Colloids Interf. Sci. 2004, 269, Bhattacharjee et al. J. Nanosci. Nanotechnol. 2005, 5, Selvakannan et al. Langmuir 2004, 20, Pune, India Specific for Au Stacik et al. J. Mater Chem. 2005, 15,

17 Fusarium oxysporum Durán et al. J. Nanobiotechnol :8, 1-7. Campinas-SP-Brazil Durán et al. J. Biomed. Nanotechnol. 2007, 3, Campinas, SP-Brazil Fusarium moniliforme was negative in quinone production

18 NANOPARTICULAS METALICAS COMO CARREGADORES DE ANTIBIOTICOS

19 SINTESE DE NANOPARTCIULAS METALICAS 85 o C FeCl 3 + 6H 2 O + FeCl 2. 4H 2 O + NH 4 OH HAuCl 4 + NaBH [Ag(NH 3 ) 2 ]+ Ascorbic acid/1 h r.t

20 PREPARAÇÃO Sintese química de nanoparticulas de prata

21 Preparação Método Químico – Oxido- Redução – Citrato de sódio Problemas Resíduos na dispersão final Estabilização das partículas Larga Faixa de diâmetro de Partículas Método Biológico – Fungos- Fusarium oxysporium

22 PREPARAÇÃO Biossintese de nanoparticulas de prata Fusarium oxysporum crescido por 7 dias Absorção foi medida em UV-Vis A biosmassa foi filtrada e AgNO 3 (10 mM) foi adiconada no liquido fungico A biomassa foi filtrada e ressupensa em água esteril

23 Durán et al., Journal of Nanobiotechnology, 1 (2005) 24 h Fusarium oxysporium em água Líquido Fungal antes da adição do Nitrato de Prata Líquido Fungal 24h após a adição do Nitrato de Prata Fusarium oxysporium

24 Durán et al. J. Nanobiotechnol h

25 Biossíntese

26 A) Bright field image of the silver nanoparticles, B) ESI map for Ag atoms, C) ESI map for N atoms and D) ESI map for S atoms.- Durán et al. - J. Biomed. Nanotecnol. 3(2) Biossíntese

27 Silver nanoparticles Size: 1,6 nm (biosynthesis) Durán et al. J. Nanobiotechnol Silver nanoparticles Size: 175 nm (Chemical synthesis)

28 Tratamento de efluentes com C. violaceum

29 PointCOSAg Durán et al. - J. Biomed. Nanotecnol. 3(2) 2007.

30 Incorporação de nanoparticulas de prata Durán et al. - J. Biomed. Nanotecnol. 3(2) 2007.

31 Tecido de Algodão Tecido de algodão no teste de atividade antibacteriana Durán et al., Journal of Biomedical Nanotecnology 3, 203 (2007)

32 Microscopia Eletrônica de Varredura do tecido sem prata (Controle) após o contato com Bactéria Observa-se bactéria no tecido Microscopia Eletrônica de Varredura do tecido contendo nanopartículas de prata após o contato com Bactéria Não se Observa nenhum crescimento bacteriano

33 AATC 147 Método Padrão de traços paralelos Resultados contra S aureus: não tratada (esquerda) e tratadas com nanoparticulas de prata (direita)

34 EFEITO ANTIBACTERIANO DE NANOPARTICULAS DE PRATA Silver nanoparticles from Aspergillus niger Gade et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., submitted (2007) (Amravati-India/Campinas SP-Brazil)

35 NANOPARTICULAS DE PRATA COMO CARRGADORES DE ANTIBIOTICOS

36 Without any antibiotics 5 ug/mL of silver nanoparticles 150 ug/mL of amoxicillin 150 ug/mL of amoxicillin + 5 ug/mL of silver nanoparticles P. Li, J. Li, C. Wu, Q. Wu,J. Li. Synergistic antibacterial effects of β-lactam antibiotic combined with silver nanoparticles. Nanotechnology 16, 1912–1917 (2005)

37 E. coli 5 x 10 6 cfu bac., a) 5 ug mL -1 silver nanoparticles b) ug mL -1 antibiotic, c) ug mL -1 antibiotic + a), d) b) + 10 ug mL -1 silver nanoparticles

38 MECANISMO DE AMOXICILINA Li et al., Nanotechnology 16, 1912 (2005).

39 CLINDAMYCIN

40 CLIN Chemical and fungal synthesis NANOPARTICULAS DE PRATA COMO CARREGADORES DE FARMACEUTICOS Brocchi et al. J. Nanosci. Nanotechnol., submitted (2008)

41 CONCENTRAÇÃO INIBITORIA MINIMA (MIC) Durán et al., Crit. Rev. Microbiol. Submitted (2007).

42 VANCOMICINA EM NANOPARTICULAS PARA AUMENTAR SUA ATIVIDADE ANTIMICROBIANA Gu et al. Nano Lett. 3, (2003)

43

44 SINTESE DE NANOPARTICULAS DE OURO COM VANCOMICINA

45

46

47 Ver também: Gu et al., Chem. Commun., 2006, 941–949.

48 SINTESE DE NANOPARTICULAS DE OURO ASSOCIADA A IgG IgG de soro humano HAuCl4 + NaBH4

49 MAGNETITA CARREGADA COM BIOATIVOS BIOACTIVE Esta metodologia aplica tambem a nanoparticulas de ouro N. Durán, 2º Reunião Ciência Tecnologia Sociedade Buenos Aires-Argentina, 5-8 de Junho, 2006.

50 BACTERIA

51 Imã SEPARAÇÃO ANALISE

52 TEM images of S. saprophyticus obtained after incubating these bacteria with: a)Metallic-IgG nanoparticles b)Unmodified metallic nanoparticles c)Metallic-BSA nanoparticles N. Durán, 2º Reunião Ciência Tecnologia Sociedade Buenos Aires-Argentina, 5-8 de Junho, 2006.

53 MLDI Analysis: (H. Steen and M. Mann. The abcs (and xyzs) of peptide sequencing. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 5, (2003)).

54 Staphylococcus saprophyticus were collected from patients at the Hospital, Streptococcus pyogenes JRS 75 and JRS 4 were from collections S. pyogenes JRS 75 was obtained by mutating M protein from the strain of S. pyogenes JRS 4.29 The lowest cell concentration that was detected for both Staphylococcus saprophyticus and Staphylococcus aureus in aqueous sample solutions (0.5 mL) was 3 x 10(5) cfu/mL, while the detectable cell concentration for S. saprophyticus in a urine sample was 3 x 10(7) cfu/mL

55 Absorption and desorption of chemotherapeutic drugs from a magnectically targeted carrier (MTC). Rudger et al. J. Control. Releae 74, (2001).

56 Doxorubicin follows the Langmuir theory for milling, particles are resuspended and dispersed, adsorption to MTCs. The Langmuir theory holds that the solute adsorbs to sites on the carbon surface in a discrete one to one correspondence. ACTIVATED CARBON MAGNETICALLY TARGETED CARRIER (MTC)

57 Rudger et al. J. Control. Releae 74, (2001) ALVOS NAO ESPECIFICOS

58 Treatment of a hepatocellular carcinoma by MTCs in clinical human trials As shown in the left panel following the treatment of a HCC tumor with MCT-DOX the hepatic arteries Remain patent, demonstrating particles toletaribility as evidenced by the lack of trombosis and/or embolization of the arteries. Localization and retention of the particles in the target tumor are showed in the the righ papel by magnetic resonant imagins (MIR) (the particles were in the local after 28 days)


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