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Jun 14, 2023

Nanohojas de óxido de grafeno funcionalizadas con ácido fólico y fibroína de seda como un nuevo nanobiocompuesto para aplicaciones biomédicas

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 6205 (2022) Cita este artículo 3126 Accesos 10 Citas 9 Detalles de Altmetric Metrics En este artículo, un nuevo óxido de grafeno-ácido fólico/fibroína de seda

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 6205 (2022) Citar este artículo

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9 altmétrica

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En este artículo, se diseñó y fabricó un nuevo andamio nanobiocompuesto de óxido de grafeno, ácido fólico y fibroína de seda (GO-FA/SF) utilizando materiales asequibles y no tóxicos. El GO se sintetizó utilizando el método hummer, se funcionalizó covalentemente con FA y luego se conjugó fácilmente con SF extraído mediante el proceso de liofilización. Para la caracterización del andamio, se emplearon varias técnicas: transformada de Fourier infrarroja (FT-IR), microscopía electrónica de barrido por emisión de campo (FE-SEM), rayos X de energía dispersiva (EDX) y análisis termogravimétrico (TGA). Se realizaron el método de viabilidad celular, hemólisis y ensayos de antibiopelícula, explorando la capacidad biológica del nanobiocompuesto. Los porcentajes de viabilidad celular fueron 96,67, 96,35 y 97,23% durante 24, 48 y 72 h, respectivamente, y su efecto hemolítico fue inferior al 10%. Además, se demostró que este nanobiocompuesto previene la formación de biopelícula de Pseudomonas aeruginosa y tiene actividad antibacteriana.

El grafeno, una estructura en capas 2D de átomos de carbono, dispuestos hexagonalmente con una gran superficie, ha sido ampliamente estudiado durante las últimas décadas. Ha generado un interés considerable debido a sus propiedades químicas únicas1,2,3,4,5. El grafeno es estructuralmente capaz de modificar y funcionalizar su plataforma de carbono para producir productos análogos, incluidas nanoláminas de grafeno, óxido de grafeno (GO) y óxido de grafeno reducido (rGO)6. Según el método de Hummers, el grafito reacciona con agentes oxidantes fuertes, como el permanganato de potasio y el ácido sulfúrico concentrado, para producir una dispersión coloidal amarilla denominada GO, por lo que se puede decir que GO es el producto de oxidación del grafito7. Existe una relación directa entre la estructura final y las propiedades químicas del grafeno y su método de síntesis y grado de oxidación8,9. Existen similitudes y diferencias entre GO y grafeno. Ambos tienen estructuras en capas con una red en forma de panal de átomos de carbono unidos entre sí con enlaces σ en los que los orbitales π de los átomos de carbono proporcionan una red deslocalizada de electrones a través de la red. A diferencia del grafeno, la presencia de grupos funcionales que contienen oxígeno en la superficie del GO, como epóxidos, alcoholes, cetonacarbonilos y grupos carboxílicos10,11,12, permiten que el GO se disperse en medios acuosos debido a la formación de enlaces de hidrógeno entre polos. grupos funcionales y moléculas de agua13,14. Además, propiedades únicas como la procesabilidad acuosa, el efecto de inhibición del crecimiento bacteriano, la capacidad de extinción de la fluorescencia, la fácil escalabilidad, la síntesis económica y la capacidad de preparar la suspensión coloidal estable hacen de GO un candidato potencial para diversas aplicaciones15,16,17,18. 19,20,21,22,23,24. Existe un amplio espectro de bioaplicaciones de GO y sus derivados, incluida la administración de fármacos dependiente del pH, la biodetección, la bioimagen y la ingeniería de tejidos óseos y cutáneos25,26,27,28,29,30,31,32.

GO se puede combinar con materiales sintéticos o naturales como polímeros, proteínas y vitaminas para mejorar sus imperfecciones, por ejemplo, resistencia a la tracción, elasticidad y conductividad. El ácido fólico (AG), una vitamina soluble en agua, se usa comúnmente en biomateriales con posibles bioaplicaciones, como sistemas de imágenes33,34, agentes terapéuticos35 y portadores de medicamentos 36 debido a su bajo costo, compatibilidad en un medio biológico y no toxicidad37. . La conjugación de la plataforma FA a GO mediante amidación condujo a la preparación de materiales biocompatibles con una amplia gama de aplicaciones, desde biosensores hasta la administración dirigida de agentes terapéuticos para el tratamiento del cáncer, incluidos los de mama, ovario, pulmón y colon38,39,40.

La fibroína de seda (SF) de los gusanos de seda es una proteína natural muy conocida que consta de fibroína y sericina. El primero construye estructuralmente las fibras de seda y el segundo actúa como pegamento y une las fibras de fibroína41. Durante siglos, el SF se utilizó como sutura y hoy en día se considera un candidato potencial para biomateriales y andamios para la ingeniería de tejidos, ya que tiene una importante resistencia mecánica, elasticidad, biocompatibilidad y biodegradabilidad42,43,44. En comparación con otras proteínas, la seda tiene ventajas tales como bajo riesgo de infección, procesamiento de bajo costo, fácil aislamiento y purificación, disponibilidad a gran escala, excelentes propiedades mecánicas, biodegradación y, sobre todo, la presencia de grupos químicos de fácil acceso para modificaciones funcionales con preservación. sus ventajosas propiedades intrínsecas45,46,47,48,49.

Se ha informado que los nanobiomateriales muestran un potencial favorable en diferentes bioaplicaciones, incluidas la nanomedicina50, la farmacología51 y los campos biomédicos. A pesar de las destacadas ventajas de los nanobiomateriales, existen ciertos desafíos en sus aplicaciones. Por ejemplo, pueden provocar efectos secundarios biológicos notables, como una reacción inflamatoria y, finalmente, la muerte celular52. Para utilizar las bioaplicaciones de estos nanomateriales, se debe evaluar y considerar su toxicidad y sus interacciones con los sistemas biológicos. Debido a estos problemas, en este estudio se sintetizó GO usando el método hummer, luego se funcionalizó con FA a través de enlaces covalentes y finalmente, para mejorar su durabilidad y preparar un compuesto, se mezcló con SF para construir el nanobiocompuesto final (GO-FA/SF). con propiedades previstas como biocompatibilidad y no toxicidad.

A excepción de los capullos de gusanos de seda, los reactivos químicos que incluyen ácido dimetilsulfúrico, grafito en polvo, permanganato de potasio, carbonato de sodio anhidro, nitrato de sodio, bromuro de litio, N,N′-diciclohexilcarbodiimida (DCC), 4-(dimetilamino)piridina (DMAP), hidrógeno El peróxido, el cloruro de sodio y la membrana de diálisis (límite de peso molecular = 14 kDa) se adquirieron de la empresa química Sigma-Aldrich. Todos los disolventes utilizados en este estudio y el ácido clorhídrico fumante (37%) también se obtuvieron de la empresa Merck. La cepa de microorganismo Pseudomonas aeruginosa (ATCCR 27853TM) se obtuvo de la Colección de cultivos tipo persa (PTCC, Karaj, Irán). El medio de crecimiento Roswell Park Memorial Institute 1640 (RPMI) se adquirió de Gibco BRL Life Technologies.

Los espectros infrarrojos por transformada de Fourier (FT-IR) se registraron en un espectrómetro japonés modelo Shimadzu FT-8400 s en la región 400–4000 cm-1 utilizando gránulos de KBr. Las características morfológicas, la distribución de tamaño y el análisis elemental porcentual de las muestras se realizaron mediante microscopía electrónica de barrido de emisiones de campo (FE-SEM); (modelo ZEISS-Sigma VP, Alemania) funcionando a 15 kV. Antes del examen, las muestras se montaron en un trozo de metal utilizando cinta adhesiva de carbono de doble cara y se cubrieron con una fina capa de oro, con la ayuda de una técnica de pulverización catódica de corriente continua (modelo Agar Sputter Coater, Agar Scientific, Inglaterra). Además, la composición elemental de la muestra se caracterizó mediante un dispositivo de rayos X de dispersión de energía (EDX) (modelo SAMx, Francia). Además, el patrón de distribución de los elementos estructurales se determinó mediante imágenes de mapeo elemental. El patrón de difracción de rayos X (DRX) se analizó utilizando el dispositivo difractómetro de rayos X Brucker (modelo avanzado D8, Alemania), que estaba equipado con radiación Cu-Kα (λ = 0,154 nm, 40 kV, 40 mA). El análisis termogravimétrico (TGA) se realizó utilizando el instrumento Bahr-STA 504 (Alemania) bajo atmósfera de argón. La adsorción de las muestras se midió utilizando un lector de microplacas (STAT FAX 2100, BioTek, Winooski, EE. UU.) en el proceso de investigación de las propiedades biológicas53.

Según nuestros trabajos anteriores, GO se preparó a partir de escamas de grafito nativo y utilizó el método hummer modificado23,24,32,54. Para activar los grupos carboxilo y carbonilo terminales de GO, se agregaron 1,85 g de DCC y 0,3 g de DMAP a 0,5 g de suspensión de GO en 100 ml de DMSO. La mezcla se sonicó durante 20 min. En el siguiente paso, se añadieron 0,3 g de FA al GO activado, la suspensión se sonicó durante 20 minutos más y la mezcla obtenida se agitó durante la noche. Después de eso, la mezcla se centrifugó y se lavó dos veces con agua destilada y dos veces con etanol para eliminar el DMSO y cualquier FA no conjugado de GO-FA. Finalmente, la mezcla se lavó con acetona y se secó a temperatura ambiente para obtener el producto en polvo.

El SF se ha extraído de los capullos basándose en los métodos informados anteriormente mediante pasos de desgomado, rehidratación y diálisis55,56. El GO decorado con FA (GO-FA) (0,2 g) se sonicó en agua destilada durante unos minutos y se mezcló con una solución de SF (5 ml). Posteriormente, la solución de la mezcla se mantuvo en condiciones de agitación durante 4 h. Posteriormente, la mezcla de suspensión obtenida se vertió en una placa de Petri para un proceso adicional de liofilización. Para ello, la muestra se mantuvo en un congelador (-70 °C) durante 24 h. Posteriormente, la placa de Petri se colocó en un dispositivo liofilizador para sublimar el solvente durante 24 h, y el proceso de deshidratación se realizó a -60 °C con una presión constante (0,1 bar)57.

Primero, se dispersaron 50 mg de nanobiocompuesto de óxido de grafeno-ácido fólico/fibroína de seda (GO-FA/SF) en 1 ml de medio RPMI (Roswell Park Memorial Institute) utilizando una incubadora agitadora durante 24 h a 37 °C para obtener el extracto de nanobiocompuesto. A continuación, se realizó un ensayo MTT para determinar la toxicidad del nanobiocompuesto GO-FA/SF. Para ello, se cultivó la línea celular Hu02 (células de fibroblastos de piel humana) obtenida del banco de células del Instituto Pasteur de Irán en placas de 96 pocillos (1 x 105 células/pocillo) en condiciones óptimas (37 °C, 5 % de CO2 en incubadora humidificada). A continuación, se eliminó el medio de crecimiento (FBS al 10%) y las células se lavaron dos veces con solución salina tamponada con fosfato (PBS). Se añadió nuevo medio RPMI de mantenimiento que incluía extracto GO-FA/SF y las células se incubaron durante 24, 48 y 72 h. El RPMI adjunto sin extracto de nanobiocompuesto y células en cada pocillo también se consideró un control negativo. Se añadió a cada pocillo una solución de 10 µl de MTT de 5 mg/ml recién preparado (bromuro de 3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-difenil-2H-tetrazolio) en PBS y se dejó incubar a 37ºC durante 4 h. Después de eso, se eliminó el medio con solución de MTT y se añadió isopropanol a 100 µl/pocillo. A continuación, las placas se agitaron suavemente para facilitar la solubilización de los cristales de formazán58. La absorbancia se midió a 590 nm utilizando un lector de microplacas (STAT FAX 2100, BioTek, Winooski, EE. UU.). Finalmente, el porcentaje de toxicidad celular y viabilidad celular se calculó de la siguiente manera59:

Este estudio se realizó siguiendo los principios descritos en la declaración de Helsinki. Además, los métodos experimentales y el procedimiento para obtener satisfacción informada fueron aprobados por el Comité de Investigación de Ética de la Universidad de Ciencias Médicas de Semnan, y se obtuvo el consentimiento informado de todos los participantes. Primero, se dispersaron 50 mg de nanobiocompuesto GO-FA/SF en 1 ml de PBS usando una incubadora con agitador a 37 °C con dos tiempos de extracción (24 y 72 h). A continuación, se realizó el ensayo hemolítico para medir la hemocompatibilidad del nanobiocompuesto GO-FA/SF en glóbulos rojos (RBC) humanos. Se tomó una muestra de sangre fresca de un voluntario de tipo sanguíneo O negativo. Una muestra de sangre posterior se diluyó en PBS (1:20). A continuación, se agregaron 100 μL del mismo a 100 μL de cada extracto GO-FA/SF (24 y 72 h) en una placa de 96 pocillos con tres repeticiones. En esta prueba, se utilizó como control positivo Triton X-100 al 1%, que lisa casi todos los glóbulos rojos. También se consideró como control negativo una solución de NaCl al 0,9%. La placa se incubó a 37 °C durante 1 h y luego las muestras se recuperaron y se centrifugaron a 3000 rpm durante 15 min60,61. La absorbancia de cada muestra se determinó mediante análisis fotométrico del sobrenadante a 414 nm utilizando un lector de microplacas (STAT FAX 2100, BioTek, Winooski, EE. UU.) para registrar la liberación de hemoglobina, que representa el daño de los glóbulos rojos. Finalmente, utilizando la siguiente fórmula, se calculó el porcentaje de hemólisis de las muestras62:

Se utilizó el ensayo de antibiopelícula en placa de cultivo de tejidos (TCP) para evaluar las propiedades antimicrobianas del GO-FA/SF. Primero, se esterilizaron piezas de nanobiocompuesto y poliestireno (como control positivo) con dimensiones de 1 cm2 en una solución acuosa de etanol al 70% y se secaron en una incubadora esterilizada a 37 °C. Luego, las bacterias seleccionadas (P. aeruginosa ATCC 27,853) a una concentración de 107 unidades formadoras de colonias (UFC)/mL en medio de cultivo caldo nutritivo (NB) se prepararon en tubos esterilizados y se colocó cada pieza en ellos. Ambos tubos se incubaron en una incubadora con agitación a 150 rpm a 37 °C durante 24 h. Luego se retiraron las muestras de los tubos y se lavaron dos veces con solución de PBS. A continuación, ambas muestras se tiñeron con una solución de cristal violeta al 0,1% durante 5 min. Luego se lavó con una solución de ácido acético al 33% para separar las bacterias de su superficie. Finalmente, utilizando un lector de microplacas (STAT FAX 2100, BioTek, Winooski, EE. UU.), se evaluó la absorbancia de las soluciones resultantes a 570 nm63,64.

Una prueba t realizó un análisis estadístico para comparar todos los resultados mediante el software SPSS Statistics 22.0 (SPSS Inc. Chicago, IL, EE. UU.). Los valores de P \(\ge\) 0.05 (*), P \(\le\) 0.05 (**) y P \(\le\) 0.001 (***) se consideraron estadísticamente no significativos, significativos y muy significativos, respectivamente.

Para preparar un biocompuesto GO-FA/SF de tamaño nanométrico, se emplearon nanocopos GO, vitamina FA y proteína SF fresca. Cuatro pasos sintéticos llevaron a cabo el procedimiento de síntesis. Primero, GO se sintetizó utilizando el método hummer modificado. En segundo lugar, se funcionalizó con FA mediante el acoplamiento del ácido carboxílico de GO con el terminal amina de FA. En tercer lugar, la proteína SF se extrajo de los capullos de gusanos de seda mediante el método de desgomado. Finalmente, el GO (GO-FA) funcionalizado en la superficie se mezcló con SF extraído mediante un proceso de liofilización. Todo el procedimiento de síntesis se muestra en la Fig. 1.

Proceso sintético del nanobiocompuesto GO-FA/SF.

Después de la síntesis y preparación del nanobiocompuesto final, también se llevó a cabo su caracterización estructural mediante diversas técnicas, incluidas FT-IR, FE-SEM, EDX, XRD y TGA. En la siguiente sección también se analiza cada análisis.

El éxito de la fabricación de nanobiocompuestos se confirma mediante el análisis de los espectros FT-IR de la plataforma GO inicial, el conjugado GO-FA y el andamio GO-FA/SF final. Como se muestra en el espectro de GO sintético (Fig. 2A), se asignó una banda ancha en la región de 3400 a 3350 cm-1 al modo de vibración de estiramiento de los grupos hidroxilo (–OH) 65. Se atribuyen dos bandas de absorción distintas a 1728 y 1622 cm-1 a los modos de vibración de estiramiento del grupo carboxilo (C=O) y al dominio grafito no oxidado (C=C), respectivamente 66. Además, pequeñas bandas de absorción relacionadas con la vibración de estiramiento El modo de los grupos alcohol (C-OH) y el modo de vibración de estiramiento de los grupos epoxi y alcoxi (CO) se observaron alrededor de 1222 y 1051 cm-167. Con respecto a la Fig. 2B, la formación de enlaces amida durante la conjugación de FA podría caracterizarse por la presencia de vibración de estiramiento de (N – H) en la región de (3470–3320 cm-1), vibración de flexión de (N – H) en 1570 cm-1 y la vibración de estiramiento de (CN) del grupo amina alifática a 1218 cm-168. Los picos característicos relacionados con GO se observaron a 1630, 1238 y 1045 cm-1 atribuidos a las vibraciones C = C, C – OH y C-OR, respectivamente. Con referencia a la literatura, es evidente que SF puede caracterizarse por tres bandas vibratorias en tres regiones que incluyen (1660–1625 cm-1), (1540–1520 cm-1) y (1270–1230 cm-1) relacionadas con (C=O) modo de vibración de estiramiento de la amida I, modo de vibración de flexión (N – H) de la amida II y modo de vibración de estiramiento (CN) de la amida III, respectivamente 54,69. Teniendo esto en cuenta, los picos de SF mencionados anteriormente aparecieron en 1660 cm-1 (bobina aleatoria), 1533 cm-1 (bobina aleatoria) y 1272 cm-1 (hoja β) confirmaron la presencia de hilos SF en la estructura nanobiocompuesta producida. . Como se muestra en la Fig. 2C, la asignación de bandas de absorción a 1280 y 1078 cm-1 se atribuyó a los modos de vibración de estiramiento C-OH y C-OR de GO. Además, es mejor mencionar que los picos característicos de GO relacionados con las vibraciones C = O y C = C se superpusieron con picos agudos atribuidos a vibraciones aleatorias de la bobina SF en la región de 1660-1533 cm-1.

Espectros FT-IR de GO (A), GO-FA (B) y GO-FA/SF andamio de nanobiocompuestos (C).

La caracterización estructural de los compuestos GO-FA y GO-FA/SF sintetizados se llevó a cabo mediante espectroscopía de rayos X de dispersión de energía para obtener la composición elemental. Como se muestra en las figuras 3A y B, la presencia de dos picos fuertes relacionados con los elementos de carbono y oxígeno y la observación de señales de nitrógeno confirman la preparación de GO y su funcionalización con FA, respectivamente. Lo más importante es que el aumento del porcentaje de contenido de nitrógeno de 3,3 a 5,8% en peso (Fig. 3B) reveló que el SF se conjuntó con éxito con el compuesto GO-FA en el paso final, ya que el SF aportó un elemento de nitrógeno adicional al bionanocompuesto final.

Espectro EDX de bionanocompuestos GO-FA (A) y GO-FA/SF (B).

La caracterización morfológica del nanobiocompuesto GO inicial y GO-FA/SF final se realizó mediante microscopía electrónica de barrido por emisión de campo FE-SEM. Como se muestra en la Fig. 4A, la estructura en capas de las escamas GO con morfología ondulada es obvia. Considerando la Fig. 4B, luego de la funcionalización de láminas de GO con cadenas FA y su modificación con polímeros SF, se revela que el GO modificado mostró una morfología unilamelar suave con rugosidad reducida, mientras que conservó su estructura característica observada en las escamas de GO nativas.

Imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) de (A) GO, (B) nanobiocompuesto GO-FA/SF a una escala de 200 nm.

Se utilizó difracción de rayos X (DRX) para investigar la fase cristalina y determinar el espaciado entre capas para GO y el compuesto GO-FA/SF final. Como se muestra en la Fig. 5A, GO mostró un pico característico agudo en 2θ = 10,7º (002) con un espaciado d entre capas de 0,82 nm correspondiente a las láminas de GO70. La Figura 5B muestra la naturaleza semicristalina del compuesto GO-FA/SF cuando GO se funcionalizó con FA y se cargó con SF. Como se ilustra en la Fig. 5B, el pico bien definido de GO se observó en 2θ = 7,8º con un mayor espaciado d entre capas de 11,2 nm, que se desplazó hacia un ángulo de difracción más bajo en comparación con el GO nativo. Según la literatura, el aumento de los grupos que contienen oxígeno en la plataforma GO condujo a un menor grado de ángulo71. Por otro lado, el atrapamiento de moléculas de agua entre las capas de GO puede aumentar el espaciado d de las hojas de GO72. Además, se pueden observar algunas difracciones (2θ = 15,6º, 22,0º, 28,8º), lo que indica la naturaleza semicristalina de los FA presentes en la estructura compuesta73. Además, la observación de los picos cristalinos en 2θ = 9,3°, 20,1° confirma la presencia de SF con su conformación cristalina seda II en el bionanocompuesto preparado74.

Patrón XRD de (A) GO, (B) nanobiocompuesto GO-FA/SF diseñado.

El análisis termogravimétrico se llevó a cabo para inspeccionar la estabilidad térmica del nanobiocompuesto GO-FA/SF preparado. La Figura 6 muestra la pérdida de masa de la muestra en función de la temperatura y se revela que el producto compuesto se degrada principalmente en cuatro pasos. Según los resultados publicados, la primera pérdida de masa significativa a casi 170-260 Cº (≈40%) se debe principalmente a la descomposición de grupos funcionales del GO que contienen oxígeno, como los grupos epóxido, hidroxilo y carboxilo, produciendo CO y CO275. ,76,77. La segunda reducción de masa en un rango de temperatura de 260–310 Cº (≈14%) corresponde a la descomposición de restos de FA que funcionalizaron la plataforma GO73. Entonces, podemos calcular que el compuesto contiene aproximadamente 0,28 mg de FA. El tercer rango de degradación a 310-455 Cº (≈12%) podría explicarse por la escisión de enlaces peptídicos y la ruptura del grupo de cadenas laterales de aminoácidos relacionados con la proteína SF en la estructura nanobiocompuesta78,79. Tras el aumento de temperatura a 800Cº, la pérdida de masa de ≈34% se refiere a la descomposición de todos los restos restantes con casi cualquier residuo.

Curva termogravimétrica del nanobiocompuesto GO-FA/SF.

Como se muestra en la Fig. 7, los porcentajes de viabilidad de las células Hu02 tratadas con el nanobiocompuesto GO-FA/SF, después de 24 y 48 h de incubación fueron 96,67 y 96,35%, respectivamente. Este valor aumentó a 97,23% después de 72 h de incubación. Además, se obtuvieron imágenes del efecto del nanobiocompuesto GO-FA/SF sobre la morfología y la forma de las células Hu02 después de 72 h de incubación con un microscopio inverso. Se indica que las células Hu02 conservan su forma de fibroblasto después del tratamiento con GO-FA/SF. Los resultados son el promedio de tres experimentos independientes. Estos resultados ilustran que el nanobiocompuesto GO-FA/SF no tuvo efectos tóxicos en las células Hu02.

Imagen de una placa de 96 pocillos para el ensayo MTT en la línea celular Hu02 (A) e histograma del porcentaje de viabilidad celular (B) después de diferentes tiempos de incubación del nanobiocompuesto (* = insignificante, P \(\ge\) 0,05 (. Célula Hu02 sin tratar morfología de la línea (C) y morfología de la línea celular Hu02 después del tratamiento con nanobiocompuesto GO-FA/SF después de 72 h de incubación (D).

Los resultados de las pruebas, que promediaron los resultados de los tres experimentos independientes, mostraron que los efectos hemolíticos del extracto de nanobiocompuesto después de diferentes tiempos de extracción (24 y 72 h) estaban por debajo del 10 %, mientras que el 1 % de Triton X-100 lisaba casi todos los glóbulos rojos. (P \(\le\) 0.001) (Figura 8). Con base en los resultados, se puede decir que el nanobiocompuesto GO-FA/SF es hemocompatible.

Histograma de hemólisis de Triton X-100 al 1 % (control positivo), NaCl al 0,9 % (control negativo) y nanobiocompuesto GO-FA/SF después de diferentes tiempos de extracción (24 h y 72 h) (* = insignificante, P \(\ge\ ) 0,05, *** = muy significativo, P \(\le\) 0,001)), viene con una imagen de placa de 96 pocillos.

Como se muestra en la Fig. 9, la tasa de adsorción de poliestireno (como control positivo) a 570 nm fue de 0,76, que se redujo a 0,63 para el nanobiocompuesto GO-FA/SF. Entonces, mostró una pequeña cantidad de efectos anti-biopelículas. Los valores informados son el promedio de tres repeticiones independientes del experimento.

El histograma anti-biopelícula de poliestireno y piezas de nanobiocompuesto GO-FA/SF (* = insignificante, P \(\ge\) 0,05) viene con una imagen de placa de 96 pocillos.

Este estudio diseñó y fabricó un nanobiocompuesto novedoso utilizando materiales de partida económicos y no tóxicos. GO se sintetizó mediante el método hummer modificado, se funcionalizó con FA y luego se conjugó fácilmente con SF extraído para lograr este objetivo. La serie de pruebas biológicas reveló características notables del bionanocompuesto GO-FA/SF obtenido. El ensayo MTT mostró que el tratamiento de células Hu02 con nanobiocompuesto GO-FA/SF durante 24, 48 y 72 h de tiempo de incubación dio como resultado porcentajes de viabilidad del 96,67 %, 96,35 % y 97,23 % manteniendo su forma de fibroblastos, lo que en general confirma la biocompatibilidad y no toxicidad del nanobiocompuesto GO-FA / SF hacia las células Hu02. Para explicar la hemocompatibilidad del nanobiocompuesto producido, se realizó el ensayo de hemólisis y se obtuvo el porcentaje de hemólisis de 7,88 y 8,62% para 24 h y 72 h de tiempos de extracción. Los resultados del ensayo antibiopelícula mostraron que el andamio de nanobiocompuesto fabricado bien podría inhibir la formación de biopelículas de P. aeruginosa en su superficie. Teniendo en cuenta las características estructurales y los resultados satisfactorios de los ensayos biológicos, este novedoso nanobiocompuesto podría considerarse más adecuado para usos biomédicos, como la curación de heridas y la ingeniería de tejidos.

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Los autores agradecen el apoyo parcial del Consejo de Investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Irán. También los autores agradecen al Comité de Investigación de Ética y al Centro de Investigación de Biotecnología de la Universidad de Ciencias Médicas de Semnan.

Laboratorio de Investigación de Catalizadores y Síntesis Orgánica, Departamento de Química, Universidad de Ciencia y Tecnología de Irán, 16846-13114, Teherán, Irán

Reza Eivazzadeh-Keihan, Farkhondeh Alimirzaloo y Ali Maleki

Laboratorio de Química de Proteínas, Departamento de Biotecnología Médica, Centro de Investigación de Biotecnología, Instituto Pasteur de Irán, Teherán, Irán

Hooman Aghamirza Moghim Aliabadi

Laboratorio de Estudios Químicos Avanzados, Departamento de Química, Universidad Tecnológica KN Toosi, Teherán, Irán

Hooman Aghamirza Moghim Aliabadi

Departamento de Química Inorgánica, Facultad de Química, Universidad de Tabriz, Tabriz, Irán

Ehsan Bahojb Noruzi

Departamento de Química, Universidad de Ciencia y Tecnología de Irán, 16846-13114, Teherán, Irán

Ali Reza Akbarzadeh

Departamento de Biotecnología, Facultad de Medicina, Universidad de Ciencias Médicas de Semnan, Semnan, Irán

Hamid Madanchi

Unidad de Diseño de Fármacos y Bioinformática, Departamento de Biotecnología Médica, Centro de Investigación en Biotecnología, Instituto Pasteur de Irán, Teherán, Irán

Hamid Madanchi

Centro de Investigación de Endocrinología y Metabolismo, Instituto de Ciencias Clínicas de Endocrinología y Metabolismo, Universidad de Ciencias Médicas de Teherán, Teherán, Irán

Mohamed Mahdavi

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RE-K.: Contribuciones sustanciales a la concepción, diseño del trabajo, redacción del trabajo, redacción: revisión y edición, análisis e interpretación de datos y redacción del manuscrito principal. FA: Han redactado el trabajo, Análisis e interpretación de datos, lo han revisado sustancialmente. HAMA: Análisis e interpretación de datos, los revisó sustancialmente, redactó el manuscrito principal y preparó figuras; EBN: Análisis e interpretación de datos, lo revisó sustancialmente y redactó el manuscrito principal. ARA: Análisis e interpretación de datos, lo revisó sustancialmente. MM: El autor correspondiente del estudio actual, Análisis e interpretación de datos, lo revisó sustancialmente. AM: El autor principal correspondiente (presentador) del estudio actual, Contribuciones sustanciales a la concepción, Diseño del trabajo, redactó el trabajo, Redacción: revisión y edición, lo revisó sustancialmente. HM: El autor correspondiente del estudio actual, Análisis e interpretación de datos, lo revisó sustancialmente. Todos los autores conocen la aprobación ética, las pautas seguidas en el manuscrito y se obtuvo el consentimiento informado de todos los participantes. La Figura 1 fue dibujada por nuestro coautor (Ehsan Bahojb Noruzid), Figs. 7, 8 y 9: 3er coautor (Hooman Aghamirza Moghim Aliabadi).

Correspondencia a Ali Maleki, Hamid Madanchi o Mohammad Mahdavi.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Eivazzadeh-Keihan, R., Alimirzaloo, F., Aghamirza Moghim Aliabadi, H. et al. Nanohojas de óxido de grafeno funcionalizadas con ácido fólico y fibroína de seda como un nuevo nanobiocompuesto para aplicaciones biomédicas. Representante científico 12, 6205 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-10212-0

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Recibido: 07 de octubre de 2021

Aceptado: 21 de marzo de 2022

Publicado: 13 de abril de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-10212-0

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