Kirti;Suantak Kamsonlian;Vishnu Agarwal;Ankur Gaur;Jin-Won Park
Korean Chemical Engineering Research
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v.61
no.2
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pp.287-295
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2023
Iron nanoparticles (Fe-NPs) were synthesized employing Lagenaria siceraria (LS) leaf aqueous extract as a reducing and capping medium to remove methylene blue (MB) dye and have antibacterial properties against G-negative (Escherichia coli) and G-positive bacteria (Staphylococcus aureus). The formation of LS-Fe-NPs (Lagenaria-siceraria-iron-nanoparticles) was confirmed by a change in color from pale yellow to dark brown. Characterization techniques, such as particle size analysis (PSA), transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM), were employed to prove nano spherical particles of size range between 80-100 nm. Phytochemicals and the presence of iron in LS-Fe-NPs nanoparticles were proved by UV-visible spectrophotometry. Further, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis results confirmed the existence of bioactive molecules in the plants. The magnetic property was analyzed using a vibrating sample magnetometer (VSM), which displayed that the synthesized nanoparticles were superparamagnetic and exhibiting a saturation magnetization of 12.5 emu/g. Synthesized magnetic nanoparticles were used in methylene blue (MB) dye removal through adsorption. About 83% of 100 mg/L MB dye was removed within 120 min at pH 6 with a maximum adsorption capacity of 246.8 mg/g. Antibacterial efficacy of LS-Fe-NPs was screened against G-negative (Escherichia coli) and G-positive bacteria (Staphylococcus aureus), respectively, and found that LS-Fe-NPs were effective against Staphylococcus aureus.
Several studies have demonstrated that nanoparticles (NPs) have toxic effects on cultured cell lines, yet there are no clear data describing the overall molecular changes induced by NPs currently in use for human applications. In this study, the in vitro cytotoxicity of three oxide NPs of around 100 nm size, namely, mesoporous silica (MCM-41), iron oxide ($Fe_2O_3$-NPs), and zinc oxide (ZnO-NPs), was evaluated in the human embryonic kidney cell line HEK293. Cell viability assays demonstrated that 100 ${\mu}g/mL$ MCM-41, 100 ${\mu}g/mL$$Fe_2O_3$, and 12.5 ${\mu}g/mL$ ZnO exhibited 20% reductions in HEK293 cell viability in 24 hrs. DNA microarray analysis was performed on cells treated with these oxide NPs and further validated by real time PCR to understand cytotoxic changes occurring at the molecular level. Microarray analysis of NP-treated cells identified a number of up- and down-regulated genes that were found to be associated with inflammation, stress, and the cell death and defense response. At both the cellular and molecular levels, the toxicity was observed in the following order: ZnO-NPs > $Fe_2O_3$-NPs > MCM-41. In conclusion, our study provides important information regarding the toxicity of these three commonly used oxide NPs, which should be useful in future biomedical applications of these nanoparticles.
In this work electrochemical oxidation of Ascorbic acid (AA) on the surface of Cobalt nano particle modified carbon paste electrode (CoNPsMCPE) was studied in alkaline media. CoNPs were green synthesized using Piper longum and a mixture of 5% (w/w) of it were made with carbon paste. CoNPs showed good electrocatalytic activity in alkaline media. Cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) were used to study the electrochemical performance of CoNPsMCPE. The number of monolayers on the surface of electrode was calculated as 1.08×109 mol cm−2 that is equal to that of metal Cobalt electrode. Diffusion coefficient of AA was determined using CA analysis which was equal to 1.5×10−6cm2 s−1.
Wookon Son;MinWoo Kim;Jae-Yeon Hwang;Young-Woo Kim;Chankue Park;Ki Seok Choo;Tae Un Kim;Joo Yeon Jang
Korean Journal of Radiology
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v.23
no.7
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pp.752-762
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2022
Objective: To compare a deep learning-based reconstruction (DLR) algorithm for pediatric abdominopelvic computed tomography (CT) with filtered back projection (FBP) and iterative reconstruction (IR) algorithms. Materials and Methods: Post-contrast abdominopelvic CT scans obtained from 120 pediatric patients (mean age ± standard deviation, 8.7 ± 5.2 years; 60 males) between May 2020 and October 2020 were evaluated in this retrospective study. Images were reconstructed using FBP, a hybrid IR algorithm (ASiR-V) with blending factors of 50% and 100% (AV50 and AV100, respectively), and a DLR algorithm (TrueFidelity) with three strength levels (low, medium, and high). Noise power spectrum (NPS) and edge rise distance (ERD) were used to evaluate noise characteristics and spatial resolution, respectively. Image noise, edge definition, overall image quality, lesion detectability and conspicuity, and artifacts were qualitatively scored by two pediatric radiologists, and the scores of the two reviewers were averaged. A repeated-measures analysis of variance followed by the Bonferroni post-hoc test was used to compare NPS and ERD among the six reconstruction methods. The Friedman rank sum test followed by the Nemenyi-Wilcoxon-Wilcox all-pairs test was used to compare the results of the qualitative visual analysis among the six reconstruction methods. Results: The NPS noise magnitude of AV100 was significantly lower than that of the DLR, whereas the NPS peak of AV100 was significantly higher than that of the high- and medium-strength DLR (p < 0.001). The NPS average spatial frequencies were higher for DLR than for ASiR-V (p < 0.001). ERD was shorter with DLR than with ASiR-V and FBP (p < 0.001). Qualitative visual analysis revealed better overall image quality with high-strength DLR than with ASiR-V (p < 0.001). Conclusion: For pediatric abdominopelvic CT, the DLR algorithm may provide improved noise characteristics and better spatial resolution than the hybrid IR algorithm.
Lee, Su In;Won, Chul Hee;Shin, Min Hwan;Shin, Jae Young;Jeon, Je Hong;Choi, Joong Dae
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.57
no.4
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pp.51-59
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2015
Various Best Management Practices (BMPs) have been suggested to reduce soil erosion and non point source (NPS) pollutant loads from agricultural fields. However, very little research regarding water quality improvement with No-till (NT) has been performed in Korea. Thus, effects of NT were investigated in this study. The objective of the study was to investigate the effect of NT on the surface runoff and sediment discharge in a field. Eight experimental plots of $5{\times}30m$ in size and 3 % or 8 % in slope prepared on gravelly sandy loam soil were treated with Conventional-till (CT) and NT. Runoff and NPS pollution discharge were monitored and compared the treatments. The amounts of rainfall from 13 monitored events ranged from 28.7 mm to 503.5 mm. The runoff amount was reduced by 17.6~59.2 % in 3 % NT and 29.6~53.2 % in 8 % NT. The average NPS pollution loads of the 3 % NT plots and 8 % NT plot were reduced about 45.1~89.2 % and 47.7~98.0 % compared to those of the CT plots, respectively. This research revealed that NT can reduce the NPS pollution loads substantially as well as increase the crop yield. Runoff and NPS pollution loads reduction by NT method could be contribute to improve the water quality of streams in agricultural regions.
Kim, Si-Won;Kim, So-Sun;Lee, Sang-Mi;Kwon, Bo-Bae;Choi, Jin-Hee;Hyun, Jin-Won;Kim, Suhk-Mann
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.32
no.6
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pp.2021-2026
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2011
AgNPs (silver nanoparticles) has been widely used for the commercial products, which have antimicrobial agent, medical devices, food industry and cosmetics. Despite, AgNPs have been reported as toxic to the mammalian cell, lung, liver, brain and other organs and many researchers have investigated the toxicity of AgNPs. In this study, we investigated toxicity of the AgNPs to the liver cell using metabolomics based on HRMAS NMR (High Resolution Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance) technics, which could apply to the intact tissues or cells, to avoid the sample destruction. Target profiling and multivariative statistical analysis were performed to analyze the 1D $^1H$ spectrum. The results show that the concentrations of many metabolites were affected by the AgNPs in the liver cell. The concentrations of glutathione (GSH), lactate, taurine, and glycine were decreased and most of amino acids, choline analogues, and pyruvate were increased by the AgNPs. Moreover, the levels of the metabolites were recovered upto similar level of metabolites in the normal cell by the pre-treatment of NAC, external antioxidant. The results suggest that the depletion of the GSH by the AgNPs might induce the conversion of lactate and taurine to the pyruvate.
Kim, Ha Ryong;Park, Yong Joo;Shin, Da Young;Oh, Seung Min;Chung, Kyu Hyuck
Environmental Analysis Health and Toxicology
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v.28
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pp.3.1-3.8
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2013
Objectives We investigated the genotoxic effects of 40-59 nm silver nanoparticles (Ag-NPs) by bacterial reverse mutation assay (Ames test), in vitro comet assay and micronucleus (MN) assay. In particular, we directly compared the effect of cytochalasin B (cytoB) and rat liver homogenate (S9 mix) in the formation of MN by Ag-NPs. Methods Before testing, we confirmed that Ag-NPs were completely dispersed in the experimental medium by sonication (three times in 1 minute) and filtration ($0.2{\mu}m$ pore size filter), and then we measured their size in a zeta potential analyzer. After that the genotoxicity were measured and especially, S9 mix and with and without cytoB were compared one another in MN assay. Results Ames test using Salmonella typhimurium TA98, TA100, TA1535 and TA1537 strains revealed that Ag-NPs with or without S9 mix did not display a mutagenic effect. The genotoxicity of Ag-NPs was also evaluated in a mammalian cell system using Chinese hamster ovary cells. The results revealed that Ag-NPs stimulated DNA breakage and MN formation with or without S9 mix in a dose-dependent manner (from $0.01{\mu}g/mL$ to $10{\mu}g/mL$). In particular, MN induction was affected by cytoB. Conclusions All of our findings, with the exception of the Ames test results, indicate that Ag-NPs show genotoxic effects in mammalian cell system. In addition, present study suggests the potential error due to use of cytoB in genotoxic test of nanoparticles.
Son, Vo Thanh;Phong, Le Van;Islam, Nazrul Md.;Hung, Tran Quang;Kim, Sa-Rah;Jeong, Jun-Ho;Kim, Cheol-Gi;Jeong, Jong-Ryul
Journal of Magnetics
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v.15
no.3
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pp.112-115
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2010
We have investigated a surfactant-assisted sonochemical approach to produce monodisperse $Fe_3O_4$ nanoparticles (NPs). The non-ionic surfactant Igepal CO-520 (Poly(oxyethylene)(5) nonylphenyl ether) has been used for the preparation of NPs and the effects on the NP size, size distribution, and magnetic properties have been studied. The $Fe_3O_4$ NPs were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and vibrating sample magnetometry (VSM). The results reveal that the NPs prepared by a Igepal CO-520-assisted sonochemical method exhibit a narrow range of size distributions and a high monodispersity compared to the NPs from the conventional sonochemical method. The analysis of NPs prepared in the presence of the surfactant suggested that it could be used not only as a protector to prevent the oxidation of Fe (II), but also as a controller to vary the size of the NPs.
Alamri, Saad A.M.;Hashem, Mohamed;Nafady, Nivien A.;Sayed, Mahmoud A.;Alshehri, Ali M.;El-Shaboury, Gamal A.
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.28
no.6
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pp.917-930
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2018
Intracellular synthesis of silver/silver chloride nanoparticles (Ag/AgCl-NPs) using Meyerozyma guilliermondii KX008616 is reported under aerobic and anaerobic conditions for the first time. The biogenic synthesis of Ag-NP types has been proposed as an easy and cost-effective alternative for various biomedical applications. The interaction of nanoparticles with ethanol production was mentioned. The purified biogenic Ag/AgCl-nanoparticles were characterized by different spectroscopic and microscopic approaches. The purified nanoparticles exhibited a surface plasmon resonance band at 419 and 415 nm, confirming the formation of Ag/AgCl-NPs under aerobic and anaerobic conditions, respectively. The planes of the cubic crystalline phase of the Ag/AgCl-NPs were confirmed by X-ray diffraction. Fourier-transform infrared spectra showed the interactions between the yeast cell constituents and silver ions to form the biogenic Ag/AgCl-NPs. The intracellular Ag/AgCl-NPs synthesized under aerobic condition were homogenous and spherical in shape, with an approximate particle size of 2.5-30nm as denoted by the transmission electron microscopy (TEM). The reaction mixture was optimized by varying reaction parameters, including temperature and pH. Analysis of ultrathin sections of yeast cells by TEM indicated that the biogenic nanoparticles were formed as clusters, known as nanoaggregates, in the cytoplasm or in the inner and outer regions of the cell wall. The study recommends using the biomass of yeast that is used in industrial or fermentation purposes to produce Ag/AgCl-NPs as associated by-products to maximize benefit and to reduce the production cost.
With continuing progress of nanotechnologies and various applications of nanoparticles, one needs to develop a quick and fairly standard assessment tool to evaluate cytotoxicity of nanoparticles. However, much cytotoxicity studies on the interpretation of the interaction between nanoparticles and cells are non-mechanistic and time-consuming. Here, we propose a simple screening method for the analysis of the interaction between several AgNPs (5.3 to 64 nm) and fluorescence-dye containing vesicles ($12{\mu}m$) acting as a biomimetic cell-membrane. Fluorescence-dye containing vesicle was prepared using a fluorescence probe (1,6-diphenyl-1,3,5-hexatryene), which was intercalated into the lipid bilayer due to their hydrophobicity. Zeta potential of all materials except for bare-AgNPs (+32.8 mV) was negative (-26 to -54 mV). The morphological change (i.e., rupture and fusion of vesicle, and release of dye) after mixing of the vesicle and AgNPs was observed by fluorescence microscopy, and fluorescence image were different with coating materials and surface charge of x-AgNPs. In the results, we found that the surface charge of nanoparticles is the key factor for vesicle rupture and fusion. This proposed method might be useful for analyzing the cytotoxicity of nanoparticles with cell-membranes instead of in vitro or in vivo cytotoxicity tests.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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