Bimetallic gold/silver alloy nanoparticles prepared in the presence of tryptophan

The stable colloidal solutions of monometallic and bimetallic gold and silver nanoparticles (NPs) have been obtained in the presence of amino acid tryptophan. For the synthesis of bimetallic composition the metals were used in a molar ratio of Ag:Au = 3:1, 1:1 and 1:3. The only one plasmon resonance band in absorption spectra was located between the bands inherent to the individual metals and it was characteristic for “alloy” type bimetallic AgAu NPs. The position of its maximum strongly depends on the Ag:Au molar ratio. The surface of all synthesized nanoparticles carries a negative charge due to the stabilizing shell consisted of amino acid. In the paper we usedUV/visible spectroscopy and dynamic light scattering method to analyze the effect of experimental procedure on the properties of obtained NPs.Стабільні колоїдні розчини наночастинок (НЧ) срібла та золота та їх біметалічні композити зі співвідношенням металів Ag:Au = 3:1, 1:1, 1:3 синтезовані у присутності амінокислоти триптофану. В спектрах поглинання присутня лише одна смуга поглинання плазмонного резонансу НЧ, характерна для біметальних наночастинок сплаву AgAu, розташована між смугами індивідуальних металів. Положення максимуму поглинання дуже залежить від мольного співвідношення Ag:Au. Поверхня всіх синтезованих наночастинок має негативний заряд за рахунок стабілізуючою оболонки амінокислоти. Проаналізовано вплив експериментальних методик на властивості одержаних НЧ за допомогою УФ / видимої спектроскопії і методу динамічного світлорозсіювання.Стабильные коллоидные растворы наночастиц (НЧ) серебра и золота, а так же их биметаллические композиты с соотношением металлов Ag:Au = 3:1, 1:1, 1:3 синтезированы в присутствии аминокислоты триптофана. В спектрах поглощения присутствует только одна полоса плазмонного резонанса НЧ, характерная для биметаллических наночастиц сплава AgAu, находящаяся между полосами НЧ отдельных металлов. Положение ее максимума сильно зависит от мольного соотношения Ag:Au. Поверхность всех синтезированных наночастиц имеет отрицательный заряд за счёт стабилизирующей оболочки аминокислоты. Проанализировано влияние экспериментальных методик на свойства полученных НЧ с помощью УФ/видимой спестроскопии и метода динамического светорассеивания

Kisspeptin-mediated regulation of testicular activity of rats under the effect of gold nanoparticles

З’ясовано особливості впливу наночастинок золота на функціональну активність сім’яників щурів різного віку. За інтраперитонеального уведення наночастинок золота в дозі 0,1 мг/100 г маси тіла гістологічна структура сім’яника залишається в межах норми. Встановлено пригнічувальний вплив нанозолота на ендокринну та сперматогенну активність сім’яників дорослих тварин, хоча змін морфометричних параметрів у молодих тварин не виявлено. За дії нанорозмірного золота активація кіспептинергічної системи гіпоталамуса шляхом інтрацеребровентрикулярного уведення кіспептину в бічний шлуночок мозку не викликає підвищення функціональної активності сім’яників тварин обох вікових груп. Блокування кіспептин-опосередкованої регуляції посилює пригнічувальний вплив нанозолота, при цьому в сім’яниках з’являються морфологічні ознаки пригнічення сперматогенезу. Вплив нанорозмірного золота на регуляцію активності сім’яників не залежить від віку тварини. Наші дані свідчать, що наночастинки золота порушують систему регуляторних взаємодій репродуктивної системи самців щурів, що необхідно брати до уваги у подальшому практичному застосуванні цих наноматеріалів. З’ясовано особливості впливу наночастинок золота на функціональну активність сім’яників щурів різного віку. За інтраперитонеального уведення наночастинок золота в дозі 0,1 мг/100 г маси тіла гістологічна структура сім’яника залишається в межах норми. Встановлено пригнічувальний вплив нанозолота на ендокринну та сперматогенну активність сім’яників дорослих тварин, хоча змін морфометричних параметрів у молодих тварин не виявлено. За дії нанорозмірного золота активація кіспептинергічної системи гіпоталамуса шляхом інтрацеребровентрикулярного уведення кіспептину в бічний шлуночок мозку не викликає підвищення функціональної активності сім’яників тварин обох вікових груп. Блокування кіспептин-опосередкованої регуляції посилює пригнічувальний вплив нанозолота, при цьому в сім’яниках з’являються морфологічні ознаки пригнічення сперматогенезу. Вплив нанорозмірного золота на регуляцію активності сім’яників не залежить від віку тварини. Наші дані свідчать, що наночастинки золота порушують систему регуляторних взаємодій репродуктивної системи самців щурів, що необхідно брати до уваги у подальшому практичному застосуванні цих наноматеріалів. There are a variety of biomedical applications of nanoparticles. They can be used as drug carriers, anti-tumor agents, biosensors and modulators of immune response. But full-scale real clinical application of nanomaterials requires a great deal of information on their safety and biotoxicity. Even traditionally harmless materials, like gold, can obtain toxic features when scaled to the nanosize. In vitro studies showed that nanoparticles can be geno- and cytotoxic, but their effects on the body as a whole remain largely a mystery. To shed some light on this, our study focused on the reproductive toxicity of nanomaterials. We synthesized 10–15 nm gold nanoparticles through the reduction of sodium tetrachloroaurate (III) in an alkaline medium with the addition of sodium polyphosphate as a stabilizing agent. Next, these particles were administered intraperitoneally to young and old rats for 10 days. To test functional capabilities of the testes, we injected kisspeptin-10 or its antagonist peptide-234 intracerebroventricularly. These substances are known to stimulate or inhibit the central component of the hypothalamic-pituitary-gonadal axis respectively. After the routine histological procedures, we measured the diameter of seminiferous tubules and the nuclear cross-sectional area of Sertoli cells as markers of testicular spermatogenic activity and a cross-sectional area of the Leydig cells’ nuclei as a marker of testicular steroidogenesis. We found that injections of nanogold caused no significant changes in the young animals. At the same time, morphometric parameters of adult animals were significantly lower compared to control, although we observed no pathological changes in the tissue. Combined administration of gold nanoparticles and kisspeptin showed that the stimulatory effect of the latter was not observed at all. This is a specific feature of toxicants called “endocrine disruptors”. Moreover, we found morphological signs of testicular degeneration, which are characteristic of the low-testosterone state. Simultaneous injections of gold and peptide-234 resulted in the highest degree of testicular functional downregulation, regardless of age. Taken as a whole, our data indicates that gold nanoparticles disrupt the regulatory network of the hypothalamic-pituitary-gonadal axis, possibly due to direct action on the interstitial cells and spermatogenic epithelium.

Anticancer effect of Ag, Au, and Ag/Au bimetallic nanoparticles prepared in the presence of tryptophan

The use of metal nanoparticles (NPs) in cancer managment has gained great attention the last decade. However a lot of research is needed to be conducted regarding the targeting potential, the therapeutic effects, their stability in vitro and in vivo and their cytotoxicity effects in order to be successfully incorporated in the clinical management of cancer. Previous studies in our lab, suggested the bimetallic AgAu NPs stabilized with aminoacid tryptophan as effective in attenuating potential hepatotoxicity and nephrotoxicity of NPs during their in vivo application. In the present study, we aimed to study the fabrication of bimetallic “alloy” AgAu nanoparticles with the specific aim to define the optimal metal composition in bimetallic NPs with maximal antitumor effect. To this end we also measured the cytotoxicity of the bimetallic NPs in cancer cell lines. From the study, it is outlined that the ratio Ag:Au = 3:1 is suggested to be the optimal metal composition in bimetallic AgAu NPs with maximal antitumor effect for their use as “chemotherapeutic agents,” while the bimetallic AgAu NPs with metal ratio 1:3 seems to be the less toxic, suggesting this ratio to be the optimal for future in vivo assays, such as targeted localized therapy. Additionally, taking into consideration localized surface plasmon resonance absorption of bimetallic NPs, their use is also suggested for various methods that include irradiation and/or heating. Copyright © 2017 American Scientific Publishers All rights reserved