Дослідження токсичної дії наночастинок міді: вплив на електроповерхневі та біохімічні показники бактеріальних клітин
This research is aimed at the investigation the electrosurface and biochemical parameters of bacterial cells B. cereus B4368, L. plantarum, E. coli K-A, P. fluorescens B5040 under the influence of copper in ionic form and as nanoparticles in order to determine the nature and level of their toxic eff...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/686 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543949694435328 |
|---|---|
| author | Gruzina, T. G. Rieznichenko, L. S. Yakubenko, L. M. Podolska, V. I. Grishchenko, N. I. Ulberg, Z. R. Dybkova, S. M. |
| author_facet | Gruzina, T. G. Rieznichenko, L. S. Yakubenko, L. M. Podolska, V. I. Grishchenko, N. I. Ulberg, Z. R. Dybkova, S. M. |
| author_sort | Gruzina, T. G. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-09-13T11:17:44Z |
| description | This research is aimed at the investigation the electrosurface and biochemical parameters of bacterial cells B. cereus B4368, L. plantarum, E. coli K-A, P. fluorescens B5040 under the influence of copper in ionic form and as nanoparticles in order to determine the nature and level of their toxic effect on bacteria. Copper nanoparticles synthesized in aqueous solution with NaBH4 and stabilized with dextran were used. Changes in membrane transport parameters were assessed by the value of ATPase activity; changes in transmembrane potential were assessed by the method of penetrating tetraphenylphosphonium cations (TPP+); and bacterial integrity was assessed by UV spectroscopy of cellular metabolites. A concentration-dependent inhibition of the membrane ATPase reaction and dissipation of the transmembrane potential under the action of both forms of copper was found, and the inhibitory effect in the case of the nanoparticles was on average 20 % higher than in the ionic form. As a result of heterocoagulation of dextran-stabilized copper nanoparticles and bacteria, a decrease in the negative ? - potential of bacteria was observed, which was 40 % more effective under the action of copper nanoparticles compared to Cu2+ ions. The most significant changes in membrane parameters were observed in the range 10–60 ?M of copper concentrations. With B. cereus B4368 cells taken as an example, we found a violation of the barrier function of their cell membrane under the influence of both copper preparations. In the case of copper nanoparticles, nucleic acid leakage from the bacterial cytoplasm was detected, which was confirmed by the absorption band at 260 nm. The results obtained indicate a high level of sensitivity of the studied electrosurface and biochemical parameters of bacterial cells to the effects of ionic and nanoparticle copper, which allows them to be used as indicators of the toxicity of metal nanoparticles in the development of metal-containing probiotic preparations. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:01Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-686 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:34Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6862023-09-13T11:17:44Z Research of toxic behavior of copper nanoparticles: effect on electrosurface and biochemical parameters of bacterial cells Дослідження токсичної дії наночастинок міді: вплив на електроповерхневі та біохімічні показники бактеріальних клітин Gruzina, T. G. Rieznichenko, L. S. Yakubenko, L. M. Podolska, V. I. Grishchenko, N. I. Ulberg, Z. R. Dybkova, S. M. copper nanoparticles bacteria electrokinetic potential transmembrane potential ATPase activity cell integrity наночастинки міді бактерії електрокінетичний потенціал трансмембранний потенціал АТФазна активність цілісність клітин This research is aimed at the investigation the electrosurface and biochemical parameters of bacterial cells B. cereus B4368, L. plantarum, E. coli K-A, P. fluorescens B5040 under the influence of copper in ionic form and as nanoparticles in order to determine the nature and level of their toxic effect on bacteria. Copper nanoparticles synthesized in aqueous solution with NaBH4 and stabilized with dextran were used. Changes in membrane transport parameters were assessed by the value of ATPase activity; changes in transmembrane potential were assessed by the method of penetrating tetraphenylphosphonium cations (TPP+); and bacterial integrity was assessed by UV spectroscopy of cellular metabolites. A concentration-dependent inhibition of the membrane ATPase reaction and dissipation of the transmembrane potential under the action of both forms of copper was found, and the inhibitory effect in the case of the nanoparticles was on average 20 % higher than in the ionic form. As a result of heterocoagulation of dextran-stabilized copper nanoparticles and bacteria, a decrease in the negative ? - potential of bacteria was observed, which was 40 % more effective under the action of copper nanoparticles compared to Cu2+ ions. The most significant changes in membrane parameters were observed in the range 10–60 ?M of copper concentrations. With B. cereus B4368 cells taken as an example, we found a violation of the barrier function of their cell membrane under the influence of both copper preparations. In the case of copper nanoparticles, nucleic acid leakage from the bacterial cytoplasm was detected, which was confirmed by the absorption band at 260 nm. The results obtained indicate a high level of sensitivity of the studied electrosurface and biochemical parameters of bacterial cells to the effects of ionic and nanoparticle copper, which allows them to be used as indicators of the toxicity of metal nanoparticles in the development of metal-containing probiotic preparations. Дане дослідження спрямовано на вивчення електроповерхневих і біохімічних показників бактеріальних клітин B.cereus B4368, L.plantarum, E.coli К-А, P.fluorescens B5040 при дії міді в іонній і колоїдній формі з метою встановлення природи та рівня їхнього токсичного впливу на бактерії. Використано наночастинки міді, синтезовані у водному розчині за допомогою NaBH4 і стабілізовані декстраном. Зміни в показниках мембранного транспорту оцінювали за величиною АТФазної активності; зміни трансмембранного потенціалу оцінювали методом проникаючих катіонів тетрафенілфосфонію (TPP+); порушення цілісності бактерій оцінювали методом спектроскопії клітинних метаболітів в УФ-діапазоні. Встановлено концентраційно-залежне пригнічення мембранної АТФазної реакції і дисипацію трансмембранного потенціалу під дією обох форм міді, причому у випадку наночастинок інгібуючий вплив виявився в середньому на 20 % вищим порівняно з іонною формою. В результаті гетерокоагуляції стабілізованих декстраном наночастинок міді і бактерій відмічене зменшення значень негативного ? - потенціалу бактерій, яке під дією наночастинок міді було на 40 % ефективніше, порівняно з іонами Cu2+. Найбільш суттєві зміни мембранних показників спостерігалися в інтервалі концентрацій міді 10–60 мкМ. На прикладі клітин В. cereus B4368 встановлено порушення бар’єрної функції їхньої клітинної оболонки під впливом обох препаратів міді. У випадку наночастинок міді зафіксований витік нуклеїнових кислот із цитоплазми бактерій, що підтверджено смугою поглинання при 260 нм. Отримані результати свідчать про високий рівень чутливості досліджених електроповерхневих та біохімічних параметрів бактеріальних клітин до впливу іонів та наночастинок міді, що дозволяє використовувати їх як індикатори токсичності наночастинок металів при розробці металовмісних пробіотичних препаратів. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2023-08-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/686 10.15407/hftp14.03.372 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 14 No. 3 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 372-382 Химия, физика и технология поверхности; Том 14 № 3 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 372-382 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 14 № 3 (2023): Хімія, фізика та технологія поверхні; 372-382 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp14.03 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/686/702 Copyright (c) 2023 T. G. Gruzina, L. S. Rieznichenko, L. M. Yakubenko, V. I. Podolska, N. I. Grishchenko, Z. R. Ulberg, S. M. Dybkova |
| spellingShingle | наночастинки міді бактерії електрокінетичний потенціал трансмембранний потенціал АТФазна активність цілісність клітин Gruzina, T. G. Rieznichenko, L. S. Yakubenko, L. M. Podolska, V. I. Grishchenko, N. I. Ulberg, Z. R. Dybkova, S. M. Дослідження токсичної дії наночастинок міді: вплив на електроповерхневі та біохімічні показники бактеріальних клітин |
| title | Дослідження токсичної дії наночастинок міді: вплив на електроповерхневі та біохімічні показники бактеріальних клітин |
| title_alt | Research of toxic behavior of copper nanoparticles: effect on electrosurface and biochemical parameters of bacterial cells |
| title_full | Дослідження токсичної дії наночастинок міді: вплив на електроповерхневі та біохімічні показники бактеріальних клітин |
| title_fullStr | Дослідження токсичної дії наночастинок міді: вплив на електроповерхневі та біохімічні показники бактеріальних клітин |
| title_full_unstemmed | Дослідження токсичної дії наночастинок міді: вплив на електроповерхневі та біохімічні показники бактеріальних клітин |
| title_short | Дослідження токсичної дії наночастинок міді: вплив на електроповерхневі та біохімічні показники бактеріальних клітин |
| title_sort | дослідження токсичної дії наночастинок міді: вплив на електроповерхневі та біохімічні показники бактеріальних клітин |
| topic | наночастинки міді бактерії електрокінетичний потенціал трансмембранний потенціал АТФазна активність цілісність клітин |
| topic_facet | copper nanoparticles bacteria electrokinetic potential transmembrane potential ATPase activity cell integrity наночастинки міді бактерії електрокінетичний потенціал трансмембранний потенціал АТФазна активність цілісність клітин |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/686 |
| work_keys_str_mv | AT gruzinatg researchoftoxicbehaviorofcoppernanoparticleseffectonelectrosurfaceandbiochemicalparametersofbacterialcells AT rieznichenkols researchoftoxicbehaviorofcoppernanoparticleseffectonelectrosurfaceandbiochemicalparametersofbacterialcells AT yakubenkolm researchoftoxicbehaviorofcoppernanoparticleseffectonelectrosurfaceandbiochemicalparametersofbacterialcells AT podolskavi researchoftoxicbehaviorofcoppernanoparticleseffectonelectrosurfaceandbiochemicalparametersofbacterialcells AT grishchenkoni researchoftoxicbehaviorofcoppernanoparticleseffectonelectrosurfaceandbiochemicalparametersofbacterialcells AT ulbergzr researchoftoxicbehaviorofcoppernanoparticleseffectonelectrosurfaceandbiochemicalparametersofbacterialcells AT dybkovasm researchoftoxicbehaviorofcoppernanoparticleseffectonelectrosurfaceandbiochemicalparametersofbacterialcells AT gruzinatg doslídžennâtoksičnoídíínanočastinokmídívplivnaelektropoverhnevítabíohímíčnípokaznikibakteríalʹnihklítin AT rieznichenkols doslídžennâtoksičnoídíínanočastinokmídívplivnaelektropoverhnevítabíohímíčnípokaznikibakteríalʹnihklítin AT yakubenkolm doslídžennâtoksičnoídíínanočastinokmídívplivnaelektropoverhnevítabíohímíčnípokaznikibakteríalʹnihklítin AT podolskavi doslídžennâtoksičnoídíínanočastinokmídívplivnaelektropoverhnevítabíohímíčnípokaznikibakteríalʹnihklítin AT grishchenkoni doslídžennâtoksičnoídíínanočastinokmídívplivnaelektropoverhnevítabíohímíčnípokaznikibakteríalʹnihklítin AT ulbergzr doslídžennâtoksičnoídíínanočastinokmídívplivnaelektropoverhnevítabíohímíčnípokaznikibakteríalʹnihklítin AT dybkovasm doslídžennâtoksičnoídíínanočastinokmídívplivnaelektropoverhnevítabíohímíčnípokaznikibakteríalʹnihklítin |