Stabilizacija nanočestica srebra proteinima i površinski aktivnim tvarima u morskoj vodi

doctoral thesis

• Title (english): Stabilization of silver nanoparticles with proteins and surfactants in seawater
• Author: Maja Levak Zorinc
• Mentor: Željko Jakšić (mentor)
• Committee member: Maja Dutour Sikirić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Tea Mišić Radić (član povjerenstva)
• Committee member: Davor Kovačević (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Science; (Department of Geology); Zagreb
• Defense date and country: 2020-09-21, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Interdisciplinary Natural Sciences; Marine Science
• Universal decimal classification (UDC): 55 - Geology. Meteorology. Hydrology

Abstract

Nanočestice srebra (engl. Silver Nanoparticles, AgNP) najšire su primjenjivana vrsta nanočestica zbog svojih antibakterijskih svojstava. Međutim, njihovo dospijevanje i zadržavanje u prirodnim vodama nije poželjno jer je nađeno da koloidno stabilne nanočestice osim na bakterije, štetno djeluju i na vodene organizme. Dosadašnja istraživanja upućuju na to da u morskoj vodi, AgNP brzo agregiraju i talože iz vodenog stupca. Cilj ovog rada je stoga istražiti utjecaj potencijalnih stabilizatora prisutnih u morskoj vodi na stabilizaciju AgNP. Istraživanja u ovom radu pokazala su da modelni protein, albumin iz goveđeg seruma (engl. Bovine Serum Albumin, BSA) može stabilizirati nanočestice srebra u umjetnoj morskoj vodi saliniteta između 5 i 38 kada su maseni omjeri proteina prema nanočesticama od 133:1 do 3332:1. Pri istim uvjetima i otapanje nanočestica je usporeno. Nanočestice srebra djelomično su stabilizirane i proteinima iz seruma hemolimfe mediteranske dagnje Mytillus galloprovincialis i celomske tekućine hridinastog ježinca, Paracentrotus lividus, također u umjetnoj morskoj vodi. Samo neionske površinski aktivne tvari uspješno su stabilizirale nanočestice, od kojih su se kao najbolji stabilizatori pokazale površinske aktivne tvari iz grupe Tweena. Tween 80 stabilizirao je AgNP u filtriranoj i nefiltriranoj prirodnoj morskoj vodi, ali ne i u umjetnoj morskoj vodi. Tween 80 je također jedini od ispitanih površinski aktivnih tvari usporio heteroagregaciju AgNP s česticama sedimenta. Potvrđeno je i da nanočestice stabilizirane prije dospijevanja u morsku vodu u manjoj mjeri podliježu heteroagregaciji s prisutnim sedimentom. Navedeni rezultati tvore temelj za daljnja istraživanja dugoročne sudbine nanočestica srebra i ostalih hidrofobnih nanočestica u moru i potrebi istraživanja njihove koloidne stabilnosti u različitim nišama morskog okoliša.

Abstract (english)

Silver nanoparticles (AgNP) are the most widely used type of nanoparticles due to their antimicrobial properties. Nevertheless, their arrival and persistence in natural waters is unwished-for due to the toxic effects of colloidally stable AgNP on aquatic organisms. Current studies indicate that AgNP are rapidly aggregating and settling out of the marine water column. The aim of this thesis is to examine the effect of naturally occurring potential stabilizers on AgNP colloidal stability in seawater. Results have shown that model protein, bovine serum albumin (BSA) has a stabilizing effect on silver nanoparticles in artificial seawater when the salinity is between 5 and 38 and BSA to AgNP mass ratios are between 133:1 and 3332:1. Under the same conditions, silver nanoparticles dissolute more slowly in the presence of BSA. Dispersion of AgNP is partly stabilized in artificial seawater by serum proteins from hemolymph of Mediterranean mussel M. galloprovincialis and serum proteins from coelomic fluid of sea urchin P. lividus. Only nonionic surfactants successfully stabilized silver nanoparticles, among which Tween 80 showed the most pronounced stabilizing effect in filtered and non-filtered natural seawater. Interestingly, stabilization of AgNP with Tween 80 in artificial seawater did not occur. In the presence of model (montmorillonite) and natural sediment from Lim Bay, same surfactant slowed down the heteroaggregation of nanoparticles with sediment particles. If AgNP are already stabilized with surfactants when entering seawater, they are less susceptible to heteroaggregation. Results from this thesis provide a foundation for further research on long-term colloidal stability of silver and other hydrophobic nanoparticles in different niches of marine ecosystem.

• Keywords: albumin iz goveđeg seruma; montmorilonit; morska voda; nanočestice srebra; površinski aktivne tvari; prirodni sediment; proteini; serum celomske tekućine; serum hemolimfe.
• Keywords (english): BSA; coelomic fluid serum; hemolymph serum; montmorillonite; natural sediment; proteins; seawater; silver nanoparticles; surfactants; Tween 80
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:708279
• Study programme: Title: Interdisciplinary doctoral study in Oceanology; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje interdisciplinarne prirodne znanosti (znanost o moru) (doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje interdisciplinarne prirodne znanosti (znanost o moru))
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access; Embargo expiration date: 2021-09-21
• Created on: 2021-02-02 13:56:34