Estudio del mecanismo de citotoxicidad en levaduras como modelo eucariota de nanopartículas y nanoensambles (Ag), sintetizados por medio de Sedum praealtum

Abstract

Nanotechnology has been responsible for achieving important advances in the synthesis and applications of nanoparticles with outstanding properties in optics, electronics, catalysis, and biomedicine. However, the foray into assembling these nanomaterials has drawn attention to potentially different characteristics from nanoparticles alone. This work shows that by using the aqueous extract of the Sedum praealtum plant it was possible to synthesize Ag nanoparticles (AgNPs) and self-assemblies (AgNEs) of different morphologies and sizes through the variation of parameters such as extract concentration, salt precursor (AgNO3), temperature and magnetic stirring. The characterization was carried out using scanning electron microscopy (SEM) and transmission (TEM), X-ray diffraction (XRD) and UV-Vis, FTIR infrared, and hydrogen nuclear magnetic resonance (1H NMR) spectroscopy. In addition, the catalytic properties in the degradation of methylene blue in the presence and absence of NaBH4 were evaluated comparatively concerning AgNEs; antibacterial activity against Escherichia coli (Gram-negative) and Staphylococcus aureus (Gram-positive) and cytotoxic against the yeast Saccharomyces cerevisiae W303-1. The results obtained indicated the formation of spherical AgNPs with an average size of 17 nm and micrometric AgNEs with spherical and flower-like morphology of different sizes and roughness. The spectroscopic analysis indicated that glycosylated glycosides and flavonoids are the main participants in the formation of AgNEs. Likewise, both the AgNEs and the AgNPs showed catalytic activity for the degradation of the organic dye independent of the morphology and use of NaBH4 after 24 h of reaction. While, in the biological activity against bacteria and yeasts, the AgNEs did not show apparent toxicity, only the AgNPs show low toxicity generated by oxidative stress.

La nanotecnología se ha encargado de lograr avances importantes en la síntesis y aplicaciones de nanopartículas con propiedades sobresalientes en óptica, electrónica, catálisis, biomédicas. Sin embargo, la incursión del ensamblaje de estos nanomateriales ha llamado la atención por las características potencialmente diferentes a las nanopartículas por si solas. En este trabajo se muestra que mediante la utilización del extracto acuoso de la planta Sedum praealtum fue posible sintetizar nanopartículas de Ag (AgNPs) y autoensambles (AgNEs) de diferentes morfologías y tamaños a través de la variación de parámetros como la concentración de extracto, sal precursora (AgNO3), temperatura y agitación magnética. La caracterización se realizó mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) y transmisión (MET), difracción de rayos X (DRX) y espectroscopías UV-Vis, de infrarrojo FTIR y resonancia magnética nuclear de hidrógeno (1H RMN). Además, se evaluó de forma comparativa de las AgNPs respecto a las AgNEs las propiedades catalíticas en la degradación de azul de metileno en presencia y ausencia de NaBH4; actividad antibacterial contra Escherichia coli (Gram negativa) y Staphylococcus aureus (Gram positiva) y, citotóxica sobre la levadura Saccharomyces cerevisiae W303-1. Los resultados obtenidos indicaron la formación de AgNPs esférica con tamaño promedio de 17 nm, y AgNEs micrométricas de morfología esférica y de tipo flor de diferentes tamaños y rugosidad. El análisis espectroscópico indicó que los glucósidos y flavonoides glicosilados son los principales participantes en la formación de los AgNEs. Asimismo, tanto los AgNEs como las AgNPs mostraron actividad catalítica para la degradación de colorante orgánico independiente de la morfología y uso de NaBH4 a los 24 h de reacción. Mientras que, en la actividad biológica contra bacterias y levaduras, los AgNEs no presentaron toxicidad aparente, sólo las AgNPs presentan baja toxicidad generado por estrés oxidativo.