アミノ基とフェニル基を有するCu(II)イオン錯体で機能化したシリカ粒子をベースとした抗菌・抗真菌剤の多様な合成法の開発

Diverse Pathway to Obtain Antibacterial and Antifungal Agents Based on Silica Particles Functionalized by Amino and Phenyl Groups with Cu(II) Ion Complexes.

• Veronika V Tomina
• Iryna M Furtat
• Anastasia P Lebed
• Sofiya S Kotsyuda
• Hristo Kolev
• Maria Kanuchova
• Dominika Marcin Behunova
• Miroslava Vaclavikova
• Inna V Melnyk

抄録

環境にやさしい複合材料の創製は、化学・エコテクノロジーの喫緊の課題の一つである。本研究では、ワンポットゾルゲル法を用いて、アミノ/シリカおよびアミノ/フェニル/シリカ粒子を合成した。CHNS分析と滴定の結果、官能基の含有量が高いことが明らかになり、走査型電子顕微鏡では球状でサイズが200nm程度であることが明らかになった。X線光電子分光法のデータは、疎水性基が表面の水分子とプロトン化アミノ基の数を減らし、遊離アミノ基の割合を増やしていることを証明している。また、Cu(II)カチオンとの錯形成により、アミノプロピル基の収着能と反応性を解析し、サンプルの抗菌作用を高めることができた。グラム陽性菌（ATCC 25923）およびグラム陰性菌（ATCC 25922およびATCC 27853）に対して、アミノシリカ粒子およびその誘導体の懸濁液の抗菌活性を測定した。一方、抗真菌活性を真菌（UCM Y-690）に対して試験した。ゼータ電位測定によると、ゼータ電位の値は懸濁液の濃度に依存しており、正に帯電した懸濁液の方が高い抗菌効果があることが示された。また，SiO/CH/NH+Cu(II)水懸濁液(1%)は，固体培地上での細菌培養物の増殖を完全に抑制することができた。この抗菌活性は、粒子表面と細菌や真菌の表層との間に複数の非特異的な相互作用が発生していることに起因すると考えられる。

Production of environmentally friendly multitasking materials is among the urgent challenges of chemistry and ecotechnology. The current research paper describes the synthesis of amino-/silica and amino-/phenyl-/silica particles using a one-pot sol-gel technique. CHNS analysis and titration demonstrated a high content of functional groups, while scanning electron microscopy revealed their spherical form and ∼200 nm in size. X-ray photoelectron spectroscopy data testified that hydrophobic groups reduced the number of water molecules and protonated amino groups on the surface, increasing the portion of free amino groups. The complexation with Cu(II) cations was used to analyze the sorption capacity and reactivity of the aminopropyl groups and to enhance the antimicrobial action of the samples. Antibacterial activities of suspensions of aminosilica particles and their derivative forms containing adsorbed copper(II) ions were assayed against Gram-positive ( ATCC 25923) and Gram-negative bacteria ( ATCC 25922 and ATCC 27853). Meanwhile, antifungal activity was tested against fungi ( UCM Y-690). According to zeta potential measurements, its value could be depended on the suspension concentration, and it was demonstrated that the positively charged suspension had higher antibacterial efficiency. SiO/-CH/-NH + Cu(II) sample's water suspension (1%) showed complete growth inhibition of the bacterial culture on the solid medium. The antimicrobial activity could be due to occurrence of multiple and nonspecific interactions between the particle surfaces and the surface layers of bacteria or fungi.

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