Sintesi e caratterizzazione di nanoparticelle di selenio stabilizzate con cocamidopropil betaina

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 21975 (2022) Citare questo articolo

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In questo lavoro, sono state sintetizzate per la prima volta nanoparticelle di selenio (Se NP) stabilizzate con cocamidopropil betaina. È stato osservato che le NP Se sintetizzate in eccesso rispetto all'acido selenico avevano una carica negativa con potenziale ζ di -21,86 mV e in eccesso rispetto a cocamidopropil betaina, una carica positiva con ξ = + 22,71 mV. Le NP Se risultanti con cariche positive e negative avevano una forma sferica con una dimensione media di circa 20–30 nm e 40–50 nm, rispettivamente. Secondo i dati di TEM, HAADF-TEM che utilizza EDS, spettroscopia IR e modellazione chimica quantistica, le nanoparticelle di selenio caricate positivamente hanno un guscio di cocamidopropilbetaina mentre lo strato che forma potenziale di nanoparticelle di selenio caricate negativamente è formato da ioni SeO32−. L’influenza di vari ioni sulla stabilità del sol delle NP di Se ha mostrato che gli ioni SO42− e PO43− hanno avuto un effetto sulle NP di Se positive, e gli ioni Ba2+ e Fe3+ hanno avuto un effetto sulle NP di Se negative, che corrispondeva alla regola di Schulze-Hardy . È stato inoltre presentato il meccanismo dell'azione coagulante di vari ioni sulle NP Se positive e negative. Inoltre, è stata studiata l'influenza dell'acidità attiva del mezzo sulla stabilità delle soluzioni di Se NP. I sol positivi e negativi delle NP Se hanno avuto elevati livelli di stabilità nell'intervallo considerato di acidità attiva del mezzo compreso tra 1,21 e 11,98. La stabilità delle Se NP sintetizzate è stata confermata nel sistema reale (sapone liquido). Un esperimento con l'aggiunta di NP di Se stabilizzate con cocamidopropil betaina al sapone liquido ha mostrato che le particelle delle fasi disperse mantengono le loro distribuzioni iniziali, il che ha rivelato la stabilità delle NP di Se sintetizzate.

Come risultato dell'autorganizzazione e dell'autoassemblaggio si possono formare strutture supramolecolari di diverse morfologie, ad esempio nanostrutture del tipo "nucleo-guscio"1. Di particolare interesse sono i nanosistemi basati sull'elemento biogenico selenio. Le nanoparticelle di selenio (NP Se) vengono già utilizzate come biosensori altamente sensibili per test immunologici e reagenti di affinità cromatograficamente mobili2,3,4. Anche a concentrazioni molto basse di Se NP nell'acqua (0,005–0,1%), queste nanoparticelle possono adsorbire antigeni e anticorpi sulla loro superficie5,6,7. Le NP del Se possono stimolare la germinazione dei semi delle colture8,9. È noto che le NP del Se, presenti nei prodotti alimentari, hanno un effetto antiblastico10,11 ed esiste una relazione inversamente proporzionale tra il contenuto di selenio nell'ambiente esterno e l'incidenza dei tumori maligni nella popolazione12,13. Le NP Se hanno un'elevata attività antitumorale e biologica, grazie alla quale partecipano alla regolazione della formazione di antiossidanti e prevengono la crescita e lo sviluppo delle cellule tumorali14,15,16. È anche noto che in condizioni di carenza di selenio si osserva lo sviluppo di miocardiodistrofia, aterosclerosi, malattia coronarica, infarto miocardico, epatite cronica di varie etimologie e infezioni virali17,18,19,20,21.

Una delle attuali direzioni della ricerca sulle Se NP è la stabilizzazione nello stato su scala nanometrica. Il lavoro di molti autori sulla stabilizzazione delle NP del Se si basa sull'uso di polisaccaridi e di vari polimeri e tensioattivi ionici e non ionici22,23,24,25,26,27,28,29. I metodi noti per stabilizzare le NP di Se in mezzo acquoso utilizzando polimeri presentano uno svantaggio comune. La matrice polimerica molto spesso non fornisce la necessaria stabilità aggregata del sistema a causa della natura idrofobica del selenio. Il raggiungimento di un'elevata stabilità aggregata del sistema è accompagnato da una diminuzione dell'attività delle NP Se5,30,31,32.

Per la stabilizzazione qualitativa delle Se NP è necessario utilizzare tensioattivi aventi sia componenti idrofobi che idrofili. In determinate condizioni fisico-chimiche, tali tensioattivi, quando interagiscono con le Se NP idrofobe, possono cambiare la loro natura superficiale da idrofobica a idrofila, ed è noto che i colloidi idrofili sono molto più stabili nei mezzi acquosi33,34,35,36. Attualmente, uno dei tensioattivi anfifilici più importanti a livello industriale è la cocamidopropil betaina (CAPB)37. L'uso diffuso del CAPB nel settore è dovuto alle sue proprietà antisettiche, nonché alla sua capacità di agire come tensioattivo, addensante ed emulsionante38,39.