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Oliveira M, Sousa A, Sá S, Soares S, Pereira AC, Rocha AC, Pais P, Ferreira D, Almeida C, Luís C, Lima C, Almeida F, Gestoso Á, Duarte MC, Barata P, Martins-Mendes D, Baylina P, Pereira CF, Fernandes R. Harvesting the Power of Green Synthesis: Gold Nanoparticles Tailored for Prostate Cancer Therapy. Int J Mol Sci 2024; 25:2277. [PMID: 38396953 PMCID: PMC10889744 DOI: 10.3390/ijms25042277] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/02/2024] [Revised: 01/26/2024] [Accepted: 02/09/2024] [Indexed: 02/25/2024] Open
Abstract
Biosynthetic gold nanoparticles (bAuNPs) present a promising avenue for enhancing bio-compatibility and offering an economically and environmentally responsible alternative to traditional production methods, achieved through a reduction in the use of hazardous chemicals. While the potential of bAuNPs as anticancer agents has been explored, there is a limited body of research focusing on the crucial physicochemical conditions influencing bAuNP production. In this study, we aim to identify the optimal growth phase of Pseudomonas aeruginosa cultures that maximizes the redox potential and coordinates the formation of bAuNPs with increased efficiency. The investigation employs 2,6-dichlorophenolindophenol (DCIP) as a redox indicator. Simultaneously, we explore the impact of temperature, pH, and incubation duration on the biosynthesis of bAuNPs, with a specific emphasis on their potential application as antitumor agents. Characterization of the resulting bAuNPs is conducted using ATR-FT-IR, TEM, and UV-Vis spectroscopy. To gain insights into the anticancer potential of bAuNPs, an experimental model is employed, utilizing both non-neoplastic (HPEpiC) and neoplastic (PC3) epithelial cell lines. Notably, P. aeruginosa cultures at 9 h/OD600 = 1, combined with biosynthesis at pH 9.0 for 24 h at 58 °C, produce bAuNPs that exhibit smaller, more spherical, and less aggregated characteristics. Crucially, these nanoparticles demonstrate negligible effects on HPEpiC cells while significantly impacting PC3 cells, resulting in reduced viability, migration, and lower IL-6 levels. This research lays the groundwork for the development of more specialized, economical, and ecologically friendly treatment modalities.
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Affiliation(s)
- Marco Oliveira
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
| | - André Sousa
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
- FMUP, Faculty of Medicine of the University of Porto, 4200-319 Porto, Portugal
- FFCC-Facultad de Ciencias, University of Vigo, 36310 Vigo, Spain
| | - Sara Sá
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
- FMUP, Faculty of Medicine of the University of Porto, 4200-319 Porto, Portugal
- FFCC-Facultad de Ciencias, University of Vigo, 36310 Vigo, Spain
| | - Sílvia Soares
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
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| | - Ana Cláudia Pereira
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- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
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- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
| | - Ana Catarina Rocha
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
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- FMUP, Faculty of Medicine of the University of Porto, 4200-319 Porto, Portugal
| | - Patrick Pais
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
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- ECVA-UTAD, Escola de Ciências da Vida e do Ambiente, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, 5000-801 Vila Real, Portugal
| | - Diogo Ferreira
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
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- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
- FFCC-Facultad de Ciencias, University of Vigo, 36310 Vigo, Spain
- TBIO, Center for Translational Health and Medical Biotechnology Research, ESS-IPP, Escola S. Saúde, Instituto Politécnico do Porto, 4200-465 Porto, Portugal
| | - Cátia Almeida
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
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- FMUP, Faculty of Medicine of the University of Porto, 4200-319 Porto, Portugal
| | - Carla Luís
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
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- FMUP, Faculty of Medicine of the University of Porto, 4200-319 Porto, Portugal
| | - Cláudio Lima
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
| | - Fábio Almeida
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
| | - Álvaro Gestoso
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
| | - Miguel-Correa Duarte
- FFCC-Facultad de Ciencias, University of Vigo, 36310 Vigo, Spain
- CINBIO, University of Vigo, 36310 Vigo, Spain
- Southern Galicia Institute of Health Research (IISGS), Biomedical Research Networking Center for Mental Health (CIBERSAM), 36310 Madrid, Spain
| | - Pedro Barata
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
- FMUP, Faculty of Medicine of the University of Porto, 4200-319 Porto, Portugal
| | - Daniela Martins-Mendes
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
- FMUP, Faculty of Medicine of the University of Porto, 4200-319 Porto, Portugal
| | - Pilar Baylina
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
- TBIO, Center for Translational Health and Medical Biotechnology Research, ESS-IPP, Escola S. Saúde, Instituto Politécnico do Porto, 4200-465 Porto, Portugal
| | - Carla F. Pereira
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
- RISE-UFP, Rede de Investigação em Saúde, Universidade Fernando Pessoa, 4249-004 Porto, Portugal
- i3S, Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, 4200-135 Porto, Portugal
| | - Rúben Fernandes
- FP-I3ID, FP-BHS, Instituto de Investigação, Inovação e Desenvolvimento, Biomedical Health Sciences, Universidade Fernando Pessoa (UFP), 4249-004 Porto, Portugal
- CECLIN, Centro de Estudos Clínicos, Hospital Escola Fernando Pessoa, 4420-096 Gondomar, Portugal
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