Nanotechnology Now - Pressemeddelelse: Sølv Nanopartikler: Garanterer antimikrobiel sikker te

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Home > Presse > Sølv nanopartikler: garanterer antimikrobiel sikker te

Nogle gange kan det enkleste besøg på apoteket føre til resultater, der overrasker selv dem med en højt udviklet fantasi. Forskere fra IPC PAS har produceret nanopartikler, der bekæmper patogener, herunder lægemiddelresistente bakterier, meget mere effektivt end nogle antibiotika. Foto udlånt af Lekoteka apotek; Billedkredit: Grzegorz Krzyzewski KREDIT Kilde IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski

Sometimes the simplest visit to the pharmacy can lead to results that surprise even those with a highly developed imagination. Researchers from the IPC PAS have produced nanoparticles that fight pathogens, including drug-resistant bacteria, much more effectively than some antibiotics. Photo courtesy of Lekoteka pharmacy; Image credit: Grzegorz Krzyzewski

KREDIT
Kilde IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski

Abstract:
Engang troede folk at være uovervindelige mod bakterielle sygdomme takket være antibiotika. Lyder dette som et eventyr? For alle midler! Intet kunne være længere fra sandheden. På trods af udbredt adgang til antibiotikabehandling går mange liv tabt på grund af patogener, der er usynlige for øjet. Evnen til at udvikle lægemidler, der kan bekæmpe resistente bakteriestammer, har ikke holdt trit med spredningen af resistens. Indtil videre er innovationer til at bekæmpe antimikrobielle resistente bakteriestammer i høj efterspørgsel. For nylig demonstrerede forskere ved Institut for Fysisk Kemi ved det polske videnskabsakademi (IPC PAS) grøn te-sølv nanopartikler som et kraftfuldt værktøj mod patogener såsom bakterier og gær. Deres mål var at udvikle en effektiv metode til at bekæmpe bakterier, der ellers er upåvirket af antimikrobielle midler, såsom antibiotika.

Sølv nanopartikler: garanterer antimikrobiel sikker te

Warszawa, Polen | Udgivet den 17. november 2023

Efter opdagelsen af antibiotika kom der en ændring i menneskehedens forbandelse ved at accelerere udviklingen af medicin og forlænge menneskets forventede levetid. Deres vellykkede implementering førte til den hurtige udvikling af apotek, der gav flere og flere lægemidler mod mange patogener. Ikke desto mindre har overforbruget af antibiotika ført til fremkomsten af resistens over for disse forbindelser, som er blevet en af de største sundhedstrusler på verdensplan. Som et resultat er antibiotikaresistens opstået hurtigere end udviklingen af antibiotika. Udseendet af nye lægemidler i horisonten for at bekæmpe disse patogener er en kortvarig gnist. Selvom vi ser ud til at være i den tabende ende, er der stadig en chance for at besejre en usynlig fjende.

Dette problem blev undersøgt af holdet af videnskabsmænd fra IPC PAS under vejledning af prof. Jan Paczesny, som foreslog nye nanoformuleringer til brug mod udbredte og udfordrende patogener såsom ESKAPE-bakterier (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter, Acinetobacter, Pseudomonas aeruginosa og Enterobacter spp.) og andre problematiske gærpatogener såsom Candida auris eller Cryptococcus neoformans. Disse mikroorganismer, behandlet med kommercielt tilgængelige antibiotika, udvikler hurtigt antibiotikaresistens. Forskere valgte ESKAPE som målgruppe, da disse patogener fører til alvorlige sygdomme, fra sepsis til endda kræft. Hvordan? Det er her historien begynder.

A few months ago, Paczesny’s team decided to try combining silver nanoparticles, which are known for their antimicrobial and antifungal properties, and tea extracts rich in polyphenols additionally possessing antioxidant properties. The concept was built to enhance broad-spectrum efficacy against pathogens using green hybrid silver nanoparticles (AgNPs), which are significantly more effective than all ingredients and even more effective than certain antibiotics. Why are these hybrid particles so special? In their work, three well-known tea varieties: black tea (B-Tea), green tea (G-Tea) and Pu-erh tea (R-Tea) were used as a capping agent, which acts as a stabilizer to protect the synthesized particles from aggregation. In this way, the particles offer a high active surface area compared to other formulations. Additionally, such synthesis is eco-friendly for the use of natural ingredients during precipitation. The structures produced vary in shape and size from 34 to 65 nm, depending on the type of tea used during synthesis, and show different reactivity towards microorganisms.

Oprindeligt blev sølvnanopartikler produceret i nærvær af teekstrakter (B-TeaNPs, G-TeaNPs og R-TeaNPs) brugt til at behandle gramnegative (E. coli) og grampositive (E. faecium) bakteriestammer for at teste effekt på stammer med forskellige cellekappemorfologier. De så på interaktionerne mellem de fremstillede nanopartikler og patogenerne for at bestemme effektiviteten og sammenlignede resultaterne med kommercielt tilgængelige antibiotika. ESKAPE-patogenerne blev derefter testet i henhold til en protokol for den mest effektive koncentration og sammensætning af partiklerne, hvilket afslørede et fald på op til 25 % i antallet af bakterieceller i E. faecium og et fald på 90 % i tilfælde af E. cloacae . Interessant nok viste de grønne sølvnanopartikler også svampedræbende aktivitet, hvilket førte til et fald på 80 % i antallet af levedygtige celler i C. auris og et fald på omkring 90 % for C. neoformans.

Den første forfatter, Sada Raza hævder "Hvad mere er, størrelsen af nanopartikler er normalt relateret til den cytotoksiske effekt af nanomaterialer, hvor mindre partikler er mere cytotoksiske. Dette bør favorisere kontrol AgNP'er og R-TeaNP'er frem for G-TeaNP'er og B-TeaNP'er i vores eksperimenter. Dette var ikke tilfældet. I de fleste eksperimenter viste C-AgNP'er og R-TeaNP'er den laveste antimikrobielle effektivitet. Dette er i tråd med andre undersøgelser, som viste, at størrelse ikke er en primær faktor, der påvirker den antimikrobielle aktivitet af AgNP'er."

De antibakterielle og svampedræbende egenskaber ved sølvnanopartikler fremstillet med teekstrakter er større end sølvnanopartiklernes egenskaber alene på grund af deres høje indhold af phenolforbindelser, isoflavonoider (især katekiner såsom epigallocatechin (EGC) og epigallocatechin gallat (EGCG)). Disse kombinationer, der anvender biologisk aktive teekstrakter og mindre mængder af sølvnanopartikler, ser ud til at være en potentiel måde at bekæmpe en række infektioner på og endda erstatte antibiotika i nogle applikationer.

"Vi konstaterede, at sølvnanopartikler syntetiseret med teekstrakter har højere antibakterielle egenskaber end sølvnanopartikler alene. Derfor kunne lavere doser af TeaNP'er anvendes (0.1 mg ml-1). Vi bekræftede, at den synergistiske effekt af teekstrakter og sølvnanopartikler i nogle tilfælde muliggjorde en højere effektivitet end antibiotika (ampicillin), når de blev testet i de samme koncentrationer (0.1 mg mL−1) og efter en relativt kort eksponeringstid på tre timer ." – bemærker Mateusz Wdowiak, medforfatter til dette værk.

Forskerne fandt ud af, at de antimikrobielle hybridnanopartikler resulterede i en betydelig reduktion af bakterier sammenlignet med antibiotika eller forbindelser separat. Selvom ikke alle bakterier blev dræbt, er dette en væsentlig forbedring, der kunne hjælpe med behandlingen af superbugs ved brug af meget lavere doser end andre kommercielt tilgængelige forbindelser. Mængden af hybride sølvnanopartikler, der er nødvendige for at overvinde bakterier eller svampeinfektioner, er ekstremt lav, hvilket gør dem omkostningseffektive, så nøglen til at bruge dem godt er ikke kun funktionalitet, men også de lave omkostninger ved påføring.

Det er en tilgang, der også kan tilpasses til at bekæmpe andre svære at behandle bakterielle infektioner. De nye nanopartikler udviklet af forskere ved IPC PAS kan bringe os et skridt tættere på effektivt at dræbe dødelige lægemiddelresistente superbugs, hvilket giver et alternativ til antibiotika mod Gram-negative og Gram-positive bakterier. Denne undersøgelse viser også, hvor meget mere arbejde der skal gøres på dette område. Forbindelser anvendt separat var meget mindre effektive end den grønne hybrid.

I fremtiden er forskernes hovedmål at bruge nanopartikler i hverdagen, begyndende med landbrugsapplikationer, der erstatter skadelige forbindelser, der bruges på marker for at overvinde angreb i planter og bringe os tættere på økologisk landbrug. I en større skala kan det foreslåede materiale også bruges i biomedicinske applikationer, såsom et tilsætningsstof til sårbandager for at beskytte mod gramnegative og grampositive bakterier. De håber at bruge nanoteknologi til at udvikle mere målrettede behandlinger for lægemiddelresistente superbugs.

Deres arbejde blev offentliggjort i Nanoscale Advances journal og blev finansieret af National Science Centre, Polen, inden for SONATA BIS-bevillingen nummer 2017/26/E/ST4/00041 og Foundation for Polish Science fra European Regional Development Fund inden for projektet POIR. 04.04.00-00-14D6/18-00 'Hybride sensorplatforme til integrerede fotoniske systemer baseret på keramiske og polymere materialer (HYPHa)' (TEAM-NET-program).

####

For mere information, klik link.

Kontaktpersoner:
Media Kontakt

Marcin Bernatek
Institut for Fysisk Kemi ved det polske Videnskabsakademi
Kontor: 22 343 2000
Ekspertkontakt

Prof. Jan Paczesny
Institut for Fysisk Kemi ved det polske Videnskabsakademi
Kontor: + 48 22 343 2071

Hvis du har en kommentar, tak Kontakt os.

Udstedere af nyhedsudgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlige for indholdets nøjagtighed.

Bogmærke: