logo

Пользовательского поиска

Saturday 26th of May 2018

Наночастицы серебра безопасны для бактерий, их убивают ионы

PDF Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Нанотехнологии в медицине и биологии
Автор: Administrator   
15.07.2012 08:24

В течение почти десятилетия ученые вели споры о механизмах проявления токсичности наночастиц серебра по отношению к бактериям и другим организмам. Наиболее сложным вопросом, по которому им никак не удавалось прийти к единому мнению, был вопрос о том, могут ли наночастицы серебра оказывать прямое специфичное воздействие, выходящие за рамки известной антибактериальной активности высвобождаемых ими ионов серебра. Ученые Университета Райса подтвердили, что ионы серебра (Ag+) являются выраженным молекулярным токсикантом. Они исключили прямое специфическое для наночастиц биологическое действие, показав отсутствие токсичности у наночастиц серебра, синтезированных и испытанных в строго анаэробных условиях, исключающих окисление металла и высвобождение его ионов. Кроме того, было продемонстрировано, что токсичность различных наночастиц серебра (с PEG- или PVP-покрытием, трех разных размеров каждого из этих видов) точно соответствует картине дозозависимой реакции E. coli на ионы серебра. Удивительно, но выживание E. coli стимулируется относительно низкими (сублетальными) концентрациями всех протестированных наночастиц и ионов серебра (3–8 μg/L Ag+, или 12–31% от минимальной летальной концентрации), что свидетельствует о горметическом ответе, контрпродуктивном при антибактериальной терапии.

В течение почти десятилетия ученые вели споры о механизмах проявления токсичности наночастиц серебра по отношению к бактериям и другим организмам. Наиболее сложным вопросом, по которому им никак не удавалось прийти к единому мнению, был вопрос о том, могут ли наночастицы серебра оказывать прямое специфичное воздействие, выходящие за рамки известной антибактериальной активности высвобождаемых ими ионов серебра. Ученые Университета Райса подтвердили, что ионы серебра (Ag+) являются выраженным молекулярным токсикантом. Они исключили прямое специфическое для наночастиц биологическое действие, показав отсутствие токсичности у наночастиц серебра, синтезированных и испытанных в строго анаэробных условиях, исключающих окисление металла и высвобождение его ионов. Кроме того, было продемонстрировано, что токсичность различных наночастиц серебра (с PEG- или PVP-покрытием, трех разных размеров каждого из этих видов) точно соответствует картине дозозависимой реакции E. coli на ионы серебра. Удивительно, но выживание E. coli стимулируется относительно низкими (сублетальными) концентрациями всех протестированных наночастиц и ионов серебра (3–8 μg/L Ag+, или 12–31% от минимальной летальной концентрации), что свидетельствует о горметическом ответе, контрпродуктивном при антибактериальной терапии. (Рис. pubs.acs.org)


Ученые Университета Райса (Rice University) разрешили давний научный спор о механизме, посредством которого наночастицы серебра – самый широко используемый в мире наноматериал – убивают бактерии. Суть одного из результатов этого исследования можно выразить известными словами Фридриха Ницше: «Was mich nicht umbringt, macht mich stärker» (то, что не убивает меня, делает меня сильнее).


Область использования наночастиц серебра очень широка: это косметика, текстиль, упаковка для пищевых продуктов, моющие средства, аэрозоли и многие другие товары – то есть практически все виды продукции, где нужно остановить распространение патогенных микроорганизмов.

Ученым давно известно, что высвобождающиеся из окисленных наночастиц серебра ионы смертельны для бактерий. Но не исключалась возможность существования и другого варианта: токсичными для бактерий могут быть и сами наночастицы серебра, особенно самые маленькие из них – размером около 3 нанометров. Ученые из Университета Райса, опубликовавшие статью в журнале Американского химического общества (American Chemical Society) Nano Letters, опровергли такое предположение.

Они доказали, что в условиях, исключающих возможность ионизации, наночастицы серебра практически безвредны для бактерий.

«Вы будете удивлены, как часто люди рекламируют товары без полного механистического понимания их функции», - говорит руководитель исследования профессор Педро Альварес (Pedro Alvarez), занимающийся изучением воздействия наночастиц на экологию и их потенциальной токсичности, в частности, для организма человека. «Приставка «нано» может быть палкой о двух концах. Она может помочь вам продать продукт, но в других случаях – вызвать озабоченность в связи с возможными непредвиденными последствиями».

По его словам, единственно правильным ответом на вопрос, которые ученые задают себе вот уже с десяток лет, является следующий: при прямом контакте нерастворимые наночастицы серебра не убивают клетки. Но растворимые ионы, образующиеся в непосредственной близости от бактерий в результате окисления наночастиц, хорошо справляются с этой работой.

Чтобы разобраться в этом вопросе, ученые изучили корреляцию между размером наночастиц и их токсичностью, используя в экспериментах как коммерчески доступные, так и специально синтезированные частицы размером от 3 до 11 нанометров.

«Мы ожидали, что, чем меньше частицы, тем выше их токсичность», - говорит Зон-минь Сю (Zong-ming Xiu), ведущий автор статьи. Но результаты экспериментов оказались противоречивыми. «Это обескураживало и выглядело весьма странным».

Однако, проверив токсичность наночастиц, находящихся в запечатанной камере без доступа кислорода, то есть в анаэробной среде, Сю смог сделать однозначный вывод: наночастицы намного менее токсичны, чем ионы.

Затем, в сотрудничестве с лабораторией химика Вики Колвин (Vicki Colvin), ученые синтезировали наночастицы внутри анаэробной камеры, исключив, тем самым, любую возможность их окисления.

«Мы установили, что частицы, вплоть до концентрации 195 частей на миллион, все еще оставались нетоксичными для бактерий», - продолжает Сю. «А ионизированное серебро убивает все присутствующие бактерии в концентрации около 15 частей на миллиард. Значит, частица в 7665 раз менее токсична, чем ионы серебра, и ее токсичность можно оценивать как пренебрежимо малую».

«Целью этого эксперимента, - комментирует профессор Альварес, - было показать, что полученные ранее результаты «загрязнены» высвобождением ионов, которое происходило под воздействием, возможно, неучтенных факторов».

Он считает, что разработанный его группой анаэробный метод может быть использован для оценки токсичности многих других видов наночастиц металлов, а также помочь в тонкой «настройке» антибактериальных свойств наночастиц серебра. Кроме того, в ходе экспериментов были обнаружены свидетельства гормезиса: концентрации ионов серебра слишком малые, чтобы убить кишечную палочку E. coli, стимулируют ее жизнедеятельность.

«В конечном итоге, мы хотим научиться контролировать скорость высвобождения ионов, чтобы получать желаемые концентрации, способные хорошо справляться со своей задачей», - говорит ученый.

По его мнению, полученные им и его коллегами результаты должны увести дискуссию от обсуждения размера, формы и покрытия наночастиц серебра. «Конечно, они имеют значение, - считает Альварес, - но лишь косвенное, поскольку эти переменные влияют на скорость растворения ионов. Ключевым фактором, определяющим токсичность, являются ионы серебра. Таким образом, основное внимание должно быть уделено процессам переноса массы и механизмам контролируемого высвобождения».

«Эти результаты говорят о том, что сфера использования антибактериальных свойств наночастиц серебра может быть расширена, а отрицательное влияние на экологию смягчено путем изменения скорости высвобождения ионов, например, с помощью реактивных полимерных покрытий», - добавляет Сю.

 

 

По материалам

Ions, not particles, make silver toxic to bacteria

 

Аннотация к статье Negligible Particle-Specific Antibacterial Activity of Silver Nanoparticles

 

© «Наночастицы серебра безопасны для бактерий, их убивают ионы». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на сайт LifeSciencesToday.

 

 

 

 

Related Articles:
 
OZON.ru

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday509
mod_vvisit_counterYesterday839
mod_vvisit_counterThis week4172
mod_vvisit_counterLast week5059
mod_vvisit_counterThis month16222
mod_vvisit_counterLast month17905
mod_vvisit_counterAll days3999604

We have: 13 guests, 2 bots online
Your IP: 54.224.91.58
 , 
Today: Май 25, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.