Noncovalent interactions of tiopronin-protected gold nanoparticles with DNA: two methods to quantify free energy of binding

The binding of gold nanoparticles capped with N-(2-mercaptopropionyl)glycine (Au@tiopronin) with double-stranded DNA has been investigated and quantified in terms of free energies by using two different approaches. The first approach follows the DNA conformational changes induced by gold nanoparticles using the CD technique. The second methodology consists in the use of pyrene-1-carboxaldehyde as a fluorescent probe. This second procedure implies the determination of the “true” free energy of binding of the probe with DNA, after corrections through solubility measurements. Working at different salt concentrations, the nonelectrostatic and electrostatic components of the binding free energy have been separated.The results obtained revealed that the binding is of nonelectrostatic character, fundamentally.The procedure used in this work could be extended to quantify the binding affinity of other AuNPs/DNA systems.Junta de Andalucia, Ministerio de Educación y Ciencia DIGYT CTQ2008-0008/BQ

Citrate and Polyvinylpyrrolidone Stabilized Silver Nanoparticles as Selective Colorimetric Sensor for Aluminum (III) Ions in Real Water Samples

The use of silver nanoparticles stabilized with citrate and polyvinylpyrrolidone as a sensor for aluminum ions determination is proposed in this paper. These non-functionalized and specific nanoparticles provide a highly selective and sensitive detection system for aluminum in acidic solutions. The synthesized nanoparticles were characterized by transmission electron microscopy. Surface plasmon band deconvolution analysis was applied to study the interaction between silver nanoparticles and aluminum ions in solution. The interaction band in the UV-visible region was used as an analytical signal for quantitation purposes. The proposed detection system offers an effective AND wide linearity range (0.1-103 nM), specificity for Al(III) in THE presence of other metallic ions in solution, as well as high sensitivity (limit of detection = 40.5 nM). The proposed silver-nanoparticles-based sensor WAS successfully used for detecting Al(III) in real water samples.Spanish Ministerio de Economía y Competitividad, MinECo, CTQ2016-78703-P (AEI/FEDER, UE)España, Universidad de Sevilla ,V Plan Propio Grupos Emergentes (PP2016-5937)Junta de Andalucía (2017/FQM-386)CITIUS VI PP USO SSGG (1804031606

AuNPs-DNA non-covalent interactions: improve of some studies and new avenues of research from negative results

Due to their chemical stability, high biocompatibility, excellent structural, optical, magnetic and catalytic properties, gold nanoparticles (AuNPs) have been widely used as therapeutics, delivery agents and transfection vectors. Since successful therapy for curing cancer, and other genetic diseases, requires the transport of DNA into the cell by delivery vehicles, the effective complexation of the DNA is a subject of great interest. In this sense, increasing concerns have been raised in regards to the thermodynamics and kinetics of non-covalent interactions of AuNPs with DNA. Although insights have been gained into the effects of AuNPs on DNA systems, there is still much ground to be covered, particularly in respect to our knowledge of the binding modes, conformational changes, the salt effects and the aggregation properties of these systems. This review highlights recent progress in the study of the interactive effects of AuNPs with DNA and the factors that influence the kinetics and thermodynamic of this interaction.Oficina de Transferencia de los Resultados de la Investigación 2010/00000762Dirección General de Investigación Científica y Técnica CTQ2008- 00008/BQ

Aprendizaje significativo del alumnado de física aplicada del grado en farmacia: evaluación basada en el empleo de cuestionarios

Objetivos: Se han detectado claras deficiencias en el proceso de enseñanza-aprendizaje en las prácticas de la asignatura de “Física Aplicada a Ciencias de la Salud” del primer curso del Grado en Farmacia. Por tanto, el objetivo de este trabajo es desarrollar un sencillo programa de evaluación que permita extraer información inmediata sobre la práctica docente, permitiendo modificar la secuencia de actividades y la metodología. Material y Métodos: Se emplearon idénticos cuestionarios iniciales y finales a la práctica docente que fueron diseñados en base a problemas y/o preguntas clave, trabajadas en clase. Los resultados fueron clasificados en distintos modelos y representados, de acuerdo con su complejidad, en escaleras de aprendizaje. Resultados: La clasificación de los resultados de los cuestionarios inicial y final en modelos de pensamiento mostró una evolución positiva del aprendizaje del alumnado. En concreto, el 57% de los alumnos evolucionó hacia esquemas de pensamientos más complejos en el caso de la práctica del Calor Específico, mientras que un 60% de los alumnos lo hicieron en el caso de la Práctica de Arquímedes. Conclusiones: Profesores y alumnos coinciden en que el proceso de enseñanza-aprendizaje resulta mucho más completo y atractivo cuando se fomenta la participación del alumno y la reflexión. Un objetivo en un futuro próximo es tratar de repetir esta experiencia en diferentes grupos de alumnos para comparar resultados, analizar con más profundidad las dificultades en la asimilación de conceptos y diseñar nuevas estrategias docentes.Aim: It have been detected clearly deficiencies in the teaching-learning process for the practice subject of “Physics Applied Health Sciences” which is taught in the first course of the Degree in Pharmacy. Therefore, the motivation of this work is the development of a simple evaluation program that permits to gain prompt information about the teaching process which allows the modification of the activities sequence and methodology. Materials and Methods: Identical initial and final questionnaires were employed in the teaching practice based on problems and/or key questions worked in class. The results were classified in different models and represented, according to their complexity, in stairs of learning. Results: The classification of the questionnaires results in model thinking denoted a positive evolution of the student learning. In particular, in the case of the Determination of the Specific Heat around a 57 % of the students evolved into more complex thoughts schemes, while a 60% of the students did the same for the Archimedes practice. Conclusion: Teachers and students concur that the teaching-learning process is much more complete and attractive when student participation and reflection was encouraged. A goal in the near future could be try to repeat this experience with students of different groups to compare results, analyze in depth the difficulties in the assimilation of concepts and the design of new teaching strategies

Gold Nanosystems Covered with Doxorubicin/DNA Complexes: A Therapeutic Target for Prostate and Liver Cancer

Different gold nanosystems covered with DNA and doxorubicin (Doxo) were designed and synthesized for cancer therapy, starting from Au@16-Ph-16 cationic nanoparticles and DNA–Doxo complexes prepared under saturation conditions. For the preparation of stable, biocompatible, and small-sized compacted Au@16-Ph-16/DNA–Doxo nanotransporters, the conditions for the DNA–Doxo compaction process induced by gold nanoparticles were first explored using fluorescence spectroscopy, circular dichroism and atomic force microscopy techniques. The reverse process, which is fundamental for Doxo liberation at the site of action, was found to occur at higher CAu@16-Ph-16 concentrations using these techniques. Zeta potential, dynamic light scattering and UV–visible spectroscopy reveal that the prepared compacted nanosystems are stable, highly charged and of adequate size for the effective delivery of Doxo to the cell. This fact is verified by in vitro biocompatibility and internalization studies using two prostate cancer-derived cell lines (LNCaP and DU145) and one hepatocellular carcinoma-derived cell line (SNU-387), as well as a non-tumor prostate (PNT2) cell line and a non-hepatocarcinoma hepatoblastoma cell line (Hep-G2) model used as a control in liver cells. However, the most outstanding results of this work are derived from the use of the CI+NI combined treatments which present strong action in cancer-derived cell lines, while a protective effect is observed in non-tumor cell lines. Hence, novel therapeutic targets based on gold nanoparticles denote high selectivity compared to conventional treatment based on free Doxo at the same concentration. The results obtained show the viability of both the proposed methodology for internalization of compacted nanocomplexes inside the cell and the effectiveness of the possible treatment and minimization of side effects in prostate and liver cancer

Design of highly stabilized nanocomposite inks based on biodegradable polymer-matrix and gold nanoparticles for Inkjet Printing

Nowadays there is a worldwide growing interest in the Inkjet Printing technology owing to its potentially high levels of geometrical complexity, personalization and resolution. There is also social concern about usage, disposal and accumulation of plastic materials. In this work, it is shown that sugar-based biodegradable polyurethane polymers exhibit outstanding properties as polymer-matrix for gold nanoparticles composites. These materials could reach exceptional stabilization levels, and demonstrated potential as novel robust inks for Inkjet based Printing. Furthermore, a physical comparison among different polymers is discussed based on stability and printability experiments to search for the best ink candidate. The University of Seville logo was printed by employing those inks, and the presence of gold was confirmed by ToF-SIMS. This approach has the potential to open new routes and applications for fabrication of enhanced biomedical nanometallic-sensors using stabilized AuNP

DNA Surface Recognition: Non-Covalent DNA-AuNPs Interactions

DNA Binding and DNA Extraction: Methods, Applications and Limitations https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?cPath=23_29&products_id=22500&osCsid=fe8d9e32d1db320afd5d5ae2e4f85aecThe biological activity of nucleic acids not only depends on the thermodynamic properties of DNA-ligand complexes. It can be conditioned by the kinetics of formation of these complexes. Therefore, it seemed interesting to address the thermodynamic and kinetic study of the interactions of DNA with nanoparticles acting as small ligands. Between nanoparticles, this book focuses on gold nanoparticles (AuNPs) due to an improvement in fabrication methods for both monolayer-stabilized clusters (MPCs) and mixed monolayer protected gold clusters (MMPCs).Junta de Andalucía. Consejería de Educación y Cienci

Reacciones de transferencia electrónica en sistemas micelares

El trabajo que a continuación se presenta es un intento de realizar un estudio de los efectos de los campos eléctricos sobre la cinética de las reacciones químicas. En particular, nos interesaba estudiar los efectos del campo eléctrico en el proceso de transferencia electrónica que se produce en el complejo binuclear en el que un electrón se transfiere desde el centro de Fe (II) al de Co (III). En principio, el estudio no parecía presentar mayores dificultades: ese proceso había sido estudiado, en ausencia de campos permanentes; por otros miembros de nuestro grupo. Además, desde el punto de vista teórico el efecto der los campos eléctricos en procesos de transferencia electrónica está relativamente bien estudiado. Desde esta perspectiva, también ha interesado a otro grupo de nuestro Departamento. En consecuencia, parecía abordable el estudio que nos proponíamos realizar.Debe señalarse que para que exista un influencia marcada del campo eléctrico en la cinética de una reacción de transferencia electrónica, dicho campo ha de ser muy intenso, del orden de 107-108 V/m. Campos de esa magnitud existen, por ejemplo, en la superficie de un electrodo, con la suficiente polarización, y en la superficie de micelas formadas por tensioactivos iónicos. Eran los campos existentes en estas micelas los que pensábamos utilizar para influenciar la cinética de la transferencia electrónica en el complejo binuclear anterior. Teniendo en cuenta nuestra experiencia en los estudios de reactividad química en sistemas micelares, parecía razonable el intento.En la práctica, sin embargo, las cosas no fueron como habíamos previsto. En efecto, el complejo binuclear se prepara "in situ" , mezclando disoluciones que contienen [Fe(CN)5H2O]3- y [Co(NH3)4pzCO2]2+. En agua, la reacción de formación del complejo binuclear a partir de sus precursosres es mucho más rápida que la de transferencia electrónica y, consiguientemente, las dos cinéticas, la de formación del complejo binuclear y la de transferencia electrónica, pueden separarse sin dificultad no sucede lo mismo en disoluciones micelares. En éstas, s las micelas tienen carga negativa, el reactivo de cobalto tiende a situarse cerca de la superficie micelar que, debido a su carga, repele al reactivo de hierro y, por tanto, se produce una notable disminución de la velocidad de formación del complejo binuclear, que disminuye varios órdenes de magnitud. En estas condiciones la formación de dicho complejo y la transferencia electrónica se producen a velocidades comparables, lo que complica el análisis cinético del sistema. En principio, podría pensarse que el problema puede resolverse haciendo más rápida la velocidad del proceso de formación, lo que puede lograrse aumentando las concentraciones de los reactivos. Esta solución, en la práctica, no resultó viable: Si se aumenta la concentración del complejo de cobalto, la interacción de éste con las micelas inestabiliza al sistema. En esas condiciones la reacción sólo puede estudiarse para concentraciones de tensiactivo superiores a 3*10-2 mol dm-3 para una concentración de [Fe(CN)5H2O]3- tampoco existe como solución práctica debido a los fenómenos de dimerización de este ión, que desaconsejan trabajar a concentraciones superiores a 10-4 mol dm-3.Por todo lo anterior, nuestro problema no parecía tener solución. Afortunadamente, en la época en que se iniciaba este trabajo, en otoño de 1995, Norris y colaboradores, publicaron unos trabajos que resolvieron nuestras dificultades. Los trabajos de Norris y colaboradores fueron fundamentales para nosotros. Dichos autores resolvieron el problema de la dimerización del Fe(CN)5H2O3- añadiendo acetonitrilo a las disoluciones que contienen dicho complejo. No obstante, así el complejo [Fe(CN)5ACN]3-, que no se dimeriza. No obstante, como el enlace ACN-FE es lábil, es posible sustituir con facilidad este ligando, por lo que el complejo que lo contiene produce las mismas reacciones que el acuocomplejo. Otra modificación respecto del proyecto inicial fue la sustitución del complejo de cobalto por su homólogo con etilendiamina. En este caso, la reacción de transferencia electrónica es mucho más lenta que la que tiene lugar en el caso del complejo con ligandos NH3, lo que permite separar mejor la cinética de formación del complejo binuclear y de transferencia electrónica. Pero eso sólo puede demostrarse tras el estudio separado de ambos procesos.Por eso, en este trabajo, antes del estudio de la reacción de transferencia electrónica propiamente dicha nos hemos ocupado de los procesos de formación (y disociación) del complejo binuclear, para comprobar, que, en efecto, esos procesos no están interferidos por la (mucho más lenta) transferencia electrónica posterior.Por otra parte, como luego se verá, la obtención de la energía libre de reacción correspondiente al proceso de transferencia electrónica, es un dato de importancia. Para obtenerla necesitamos conocer los potenciales redox tanto del centro de hierro como del centro de cobalto. La determinación del potencial redox de este último ha sido nuestro caballo de batalla pues dicho potencia no se puede medir experimentalmente mediante ninguna técnica electroquímica convencional, ya que es químicamente (y electroquímicamente) irreversible. Sin embargo, el problema se ha subsanado (aunque como se verá sólo en parte) utilizando un métodos indirecto que nos permitió conocer el potencial redox de este centro metálico en agua

Método para la detección y/o cuantificación de polielectrolitos aniónicos.

La presente solicitud de patente se refiere a un método calorimétrico y kit para la detección y cuantificación de receptores aniónicos de alta carga, como ADN de doble cadena y micelas aniónicas de SDS, mediante agregados de nanopartículas de oro protegi