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Jun 14, 2023

Nanofeuilles d'oxyde de graphène fonctionnalisées avec de l'acide folique et de la fibroïne de soie comme nouveau nanobiocomposite pour les applications biomédicales

Scientific Reports volume 12, Numéro d'article : 6205 (2022) Citer cet article 3126 Accès 10 Citations 9 Détails d'Altmetric Metrics Dans cet article, un nouvel oxyde de graphène-acide folique/fibroïne de soie

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 6205 (2022) Citer cet article

3126 Accès

10 citations

9 Altmétrique

Détails des métriques

Dans cet article, un nouvel échafaudage nanobiocomposite oxyde de graphène-acide folique/fibroïne de soie (GO-FA/SF) a été conçu et fabriqué à l’aide de matériaux abordables et non toxiques. Le GO a été synthétisé à l’aide de la méthode Hummer, fonctionnalisé de manière covalente avec FA, puis facilement conjugué au SF extrait via le processus de lyophilisation. Pour la caractérisation de l'échafaudage, plusieurs techniques ont été utilisées : infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), microscopie électronique à balayage à émission de champ (FE-SEM), rayons X à dispersion d'énergie (EDX) et analyse thermogravimétrique (TGA). La méthode de viabilité cellulaire, l’hémolyse et les tests anti-biofilm ont été réalisés, explorant la capacité biologique du nanobiocomposite. Les pourcentages de viabilité cellulaire étaient respectivement de 96,67, 96,35 et 97,23 % pendant 24, 48 et 72 h, et son effet hémolytique était inférieur à 10 %. De plus, il a été démontré que ce nanobiocomposite empêche la formation du biofilm de Pseudomonas aeruginosa et possède une activité antibactérienne.

Le graphène, une structure en couches 2D d'atomes de carbone, disposés de manière hexagonale avec une grande surface, a été largement étudié au cours des dernières décennies. Il a suscité un intérêt considérable en raison de ses propriétés chimiques uniques1,2,3,4,5. Le graphène est structurellement capable de modifier et de fonctionnaliser sa plate-forme carbonée pour produire des produits analogiques, notamment des nanofeuilles de graphène, de l'oxyde de graphène (GO) et de l'oxyde de graphène réduit (rGO)6. Selon la méthode Hummers, le graphite réagit avec des agents oxydants puissants, tels que le permanganate de potassium et l'acide sulfurique concentré, pour produire une dispersion colloïdale jaune appelée GO. On peut donc dire que GO est le produit d'oxydation du graphite7. Il existe une relation directe entre la structure finale et les propriétés chimiques du graphène, ainsi que sa méthode de synthèse et son degré d'oxydation8,9. Il existe des similitudes et des différences entre GO et le graphène. Les deux ont des structures en couches avec un réseau en nid d'abeilles d'atomes de carbone liés entre eux par des liaisons σ dans lesquelles les orbitales π des atomes de carbone fournissent un réseau délocalisé d'électrons à travers le réseau. Contrairement au graphène, la présence de groupes fonctionnels contenant de l'oxygène à la surface de GO, tels que des époxydes, des alcools, des cétones carbonyles et des groupes carboxyliques 10,11,12, permet à GO d'être dispersé dans des milieux aqueux en raison de la formation de liaisons hydrogène entre les pôles polaires. groupes fonctionnels et molécules d’eau13,14. En outre, des propriétés uniques telles que la transformabilité aqueuse, l'effet inhibiteur de la croissance bactérienne, la capacité d'extinction de la fluorescence, la mise à l'échelle facile, la synthèse peu coûteuse et la capacité de préparer la suspension colloïdale stable font de GO un candidat potentiel pour diverses applications15,16,17,18, 19,20,21,22,23,24. Il existe un large spectre d'applications biologiques de GO et de ses dérivés, notamment l'administration de médicaments dépendant du pH, la biodétection, la bioimagerie et l'ingénierie des tissus osseux et cutanés25,26,27,28,29,30,31,32.

GO peut être combiné avec des matériaux synthétiques ou naturels tels que des polymères, des protéines et des vitamines pour améliorer ses imperfections, par exemple la résistance à la traction, l'élasticité et la conductivité. L'acide folique (AF), une vitamine hydrosoluble, est couramment utilisé dans les biomatériaux ayant des bioapplications potentielles telles que les systèmes d'imagerie33,34, les agents thérapeutiques35 et les supports de médicaments36 en raison de son faible coût, de sa compatibilité dans un milieu biologique et de sa non-toxicité37. . La conjugaison de la plateforme FA à GO via l'amidation a conduit à la préparation de matériaux biocompatibles avec un large éventail d'applications allant des biocapteurs à l'administration ciblée d'agents thérapeutiques pour le traitement du cancer, notamment les cancers du sein, des ovaires, du poumon et du côlon38,39,40.

La fibroïne de soie (SF) des vers à soie est une protéine naturelle bien connue composée de fibroïne et de séricine. Le premier construit structurellement les fibres de soie, et le second agit comme une colle et lie les fibres de fibroïne entre elles41. Pendant des siècles, le SF a été utilisé comme suture et, de nos jours, il est considéré comme un candidat potentiel pour les biomatériaux et les échafaudages pour l’ingénierie tissulaire, car il possède une résistance mécanique, une élasticité, une biocompatibilité et une biodégradabilité significatives42,43,44. En comparaison avec d'autres protéines, la soie présente des supériorités telles qu'un faible risque d'infection, un traitement peu coûteux, une isolation et une purification faciles, une disponibilité à grande échelle, d'excellentes propriétés mécaniques, une biodégradation et surtout la présence de groupes chimiques facilement accessibles pour des modifications fonctionnelles avec préservation. ses propriétés intrinsèques avantageuses45,46,47,48,49.