Gadolinium-Doped Cerium Oxide Nanoparticles Embedded in a 3D-Printed System for Antimicrobial Applications
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Abstract Gadolinium-doped cerium oxide (GDC) nanoparticles were synthesized, citrate-functionalized, and incorporated into 3D-printed poly(vinyl alcohol) (PVA) systems for antimicrobial applications. Citrate functionalization reduced the hydrodynamic diameter from ∼600 nm to ∼250 nm and increased the zeta potential magnitude from −15 mV to −35 mV, indicating significantly improved colloidal stability over 30 days. Antimicrobial assays against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Candida albicans revealed that citrate-coated nanoparticles in suspension achieved comparable inhibition at concentrations up to 2-fold lower than uncoated counterparts. Importantly, after incorporation into 3D-printed PVA matrices, the systems retained ≥80% of the antimicrobial efficacy observed in suspension, with maximum log reductions of 5.3 (≈99.9995% killing) against S. aureus at low nanoparticle loadings (0.83 mg/mL). Cytotoxicity assays on HaCaT keratinocytes demonstrated a clear dose-dependent response for citrate-coated nanoparticles (IC50 = 3.5 mg/mL, R2 = 0.986), whereas uncoated nanoparticles showed irregular behavior. Furthermore, zebrafish embryo toxicity tests further confirmed that citrate coating significantly reduced acute toxicity, with 0% mortality at 100 mg/L for GDC-cit versus 80% for uncoated GDC. These results demonstrate that 3D-printed PVA systems incorporating citrate-functionalized GDC nanoparticles constitute a promising, scalable, and safer-by-design antimicrobial platform. The preservation of antimicrobial activity across distinct physicochemical environments highlights the potential of these systems to bridge the gap between nanomaterial development and practical biomedical applications.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Gadolinium-Doped Cerium Oxide Nanoparticles Embedded in a 3D-Printed System for Antimicrobial Applications
- Date Crossref
- 07/08/2026
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Universidade de Brasília pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Universidade Federal de Santa Catarina pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Instituto Federal de Educação pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Brasilia pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Federal University of Santa Catarina pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Universidade de Brasília, Universidade Federal de Santa Catarina et Instituto Federal de Educação, avec 2 autres affiliations.
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