Nanotechnology Now - Press Release: Silver Nanoparticles: Guaranteeing Antimicrobial Safe-tea

Neuauflage von Plato

Verfolger: 0

Startseite > Öffentlichkeitsarbeit/Presse > Silbernanopartikel: Garantiert antimikrobiell sicheren Tee

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

CREDIT
Quelle IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski

Abstract:
Es gab einmal eine Zeit, in der die Menschen glaubten, dank Antibiotika unbesiegbar gegen bakterielle Krankheiten zu sein. Klingt das wie ein Märchen? Auf jeden Fall! Nichts ist weiter von der Wahrheit entfernt. Trotz des weit verbreiteten Zugangs zu Antibiotika-Therapien kommen viele Menschen durch für das Auge unsichtbare Krankheitserreger ums Leben. Die Fähigkeit, Medikamente zu entwickeln, die resistente Bakterienstämme bekämpfen können, hat mit der Ausbreitung von Resistenzen nicht Schritt gehalten. Bisher sind Innovationen zur Bekämpfung antimikrobiell resistenter Bakterienstämme sehr gefragt. Kürzlich haben Forscher am Institut für Physikalische Chemie der Polnischen Akademie der Wissenschaften (IPC PAS) gezeigt, dass Grüntee-Silber-Nanopartikel ein wirksames Mittel gegen Krankheitserreger wie Bakterien und Hefen sind. Ihr Ziel war es, eine effiziente Methode zur Bekämpfung von Bakterien zu entwickeln, denen antimikrobielle Wirkstoffe wie Antibiotika sonst nichts anhaben können.

Silbernanopartikel: Garantiert antimikrobiell sicheren Tee

Warschau, Polen | Gepostet am 17. November 2023

Nach der Entdeckung der Antibiotika änderte sich der Fluch der Menschheit, indem die Entwicklung der Medizin beschleunigt und die Lebenserwartung der Menschen verlängert wurde. Ihre erfolgreiche Umsetzung führte zu einer rasanten Entwicklung der Pharmazie, die immer mehr Medikamente gegen viele Krankheitserreger bereitstellte. Dennoch hat der übermäßige Einsatz von Antibiotika zur Entstehung von Resistenzen gegen diese Verbindungen geführt und ist zu einer der größten Gesundheitsbedrohungen weltweit geworden. Infolgedessen sind Antibiotikaresistenzen schneller entstanden als die Weiterentwicklung von Antibiotika. Das Auftauchen neuer Medikamente zur Bekämpfung dieser Krankheitserreger ist ein kurzfristiger Funke. Selbst wenn wir auf der Verliererseite zu stehen scheinen, besteht immer noch die Chance, einen unsichtbaren Feind zu besiegen.

Dieses Problem wurde vom Wissenschaftlerteam des IPC PAS unter der Leitung von Prof. Jan Paczesny untersucht, der neue Nanoformulierungen für den Einsatz gegen weit verbreitete und anspruchsvolle Krankheitserreger wie ESKAPE-Bakterien (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa und Enterobacter spp.) und andere problematische Hefepilze wie Candida auris oder Cryptococcus neoformans. Diese Mikroorganismen entwickeln bei Behandlung mit handelsüblichen Antibiotika schnell Antibiotikaresistenzen. Als Zielgruppe wählten die Forscher ESKAPE, da diese Erreger zu schweren Erkrankungen führen, von Sepsis bis hin zu Krebs. Wie? Hier beginnt die Geschichte.

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.

Ursprünglich wurden Silbernanopartikel, die in Gegenwart von Teeextrakten (B-TeaNPs, G-TeaNPs und R-TeaNPs) hergestellt wurden, zur Behandlung von gramnegativen (E. coli) und grampositiven (E. faecium) Bakterienstämmen verwendet, um das zu testen Wirkung auf Stämme mit unterschiedlichen Zellhüllenmorphologien. Sie untersuchten die Wechselwirkungen zwischen den hergestellten Nanopartikeln und den Krankheitserregern, um die Wirksamkeit zu bestimmen, und verglichen die Ergebnisse mit kommerziell erhältlichen Antibiotika. Anschließend wurden die ESKAPE-Krankheitserreger nach einem Protokoll auf die effektivste Konzentration und Zusammensetzung der Partikel getestet. Dabei zeigte sich eine bis zu 25-prozentige Abnahme der Bakterienzellzahl bei E. faecium und eine 90-prozentige Abnahme bei E. cloacae . Interessanterweise zeigten die grünen Silbernanopartikel auch antimykotische Aktivität, was zu einem Rückgang der Anzahl lebensfähiger Zellen um 80 % bei C. auris und etwa 90 % bei C. neoformans führte.

Der Erstautor Sada Raza behauptet: „Darüber hinaus hängt die Größe von Nanopartikeln normalerweise mit der zytotoxischen Wirkung von Nanomaterialien zusammen, wobei kleinere Partikel zytotoxischer sind.“ Dies sollte in unseren Experimenten Kontroll-AgNPs und R-TeaNPs gegenüber G-TeaNPs und B-TeaNPs begünstigen. Dies war nicht der Fall. In den meisten Experimenten zeigten C-AgNPs und R-TeaNPs die geringste antimikrobielle Wirksamkeit. Dies steht im Einklang mit anderen Studien, die gezeigt haben, dass die Größe kein primärer Faktor ist, der die antimikrobielle Aktivität von AgNPs beeinflusst.“

Die antibakteriellen und antimykotischen Eigenschaften von Silbernanopartikeln, die aus Teeextrakten hergestellt werden, sind aufgrund ihres hohen Gehalts an phenolischen Verbindungen, Isoflavonoiden (insbesondere Catechine wie Epigallocatechin (EGC) und Epigallocatechingallat (EGCG)), größer als die von Silbernanopartikeln allein. Diese Kombinationen, die biologisch aktive Teeextrakte und kleinere Mengen an Silbernanopartikeln verwenden, scheinen eine potenzielle Möglichkeit zur Bekämpfung einer Reihe von Infektionen zu sein und in einigen Anwendungen sogar Antibiotika zu ersetzen.

„Wir haben festgestellt, dass mit Teeextrakten synthetisierte Silbernanopartikel stärkere antibakterielle Eigenschaften haben als Silbernanopartikel allein. Daher könnten niedrigere Dosierungen von TeaNPs verwendet werden (0.1 mg mL−1). Wir haben bestätigt, dass die synergistische Wirkung von Teeextrakten und Silbernanopartikeln in einigen Fällen eine höhere Wirksamkeit als Antibiotika (Ampicillin) ermöglichte, wenn sie bei gleichen Konzentrationen (0.1 mg mL−1) und nach einer relativ kurzen Einwirkzeit von drei Stunden getestet wurden .“ – bemerkt Mateusz Wdowiak, Mitautor dieser Arbeit.

Die Forscher fanden heraus, dass die antimikrobiellen Hybrid-Nanopartikel im Vergleich zu Antibiotika oder einzelnen Verbindungen zu einer deutlichen Reduzierung der Bakterien führten. Obwohl nicht alle Bakterien abgetötet wurden, stellt dies eine erhebliche Verbesserung dar, die die Behandlung von Superkeimen mit viel geringeren Dosen als bei anderen kommerziell erhältlichen Verbindungen unterstützen könnte. Die Menge an hybriden Silbernanopartikeln, die zur Bekämpfung von Bakterien- oder Pilzinfektionen benötigt wird, ist äußerst gering, was sie kostengünstig macht. Der Schlüssel zu ihrer guten Verwendung liegt also nicht nur in der Funktionalität, sondern auch in den niedrigen Kosten der Anwendung.

Es handelt sich um einen Ansatz, der auch zur Bekämpfung anderer schwer behandelbarer bakterieller Infektionen angepasst werden kann. Die neuen Nanopartikel, die von Forschern am IPC PAS entwickelt wurden, könnten uns der wirksamen Abtötung tödlicher arzneimittelresistenter Superbakterien einen Schritt näher bringen und eine Alternative zu Antibiotika gegen gramnegative und grampositive Bakterien darstellen. Diese Studie zeigt auch, dass in diesem Bereich noch viel zu tun ist. Separat verwendete Verbindungen waren viel weniger wirksam als der grüne Hybrid.

Das Hauptziel der Forscher besteht in der Zukunft darin, Nanopartikel im täglichen Leben einzusetzen, angefangen bei landwirtschaftlichen Anwendungen bis hin zum Ersatz schädlicher Verbindungen, die auf Feldern verwendet werden, um Pflanzenbefall zu bekämpfen und uns dem ökologischen Landbau näher zu bringen. In größerem Maßstab könnte das vorgeschlagene Material auch in biomedizinischen Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise als Zusatzstoff für Wundauflagen zum Schutz vor gramnegativen und grampositiven Bakterien. Sie hoffen, mithilfe der Nanotechnologie gezieltere Behandlungen für arzneimittelresistente Superbakterien entwickeln zu können.

Ihre Arbeit wurde in der Zeitschrift „Nanoscale Advances“ veröffentlicht und vom Nationalen Wissenschaftszentrum Polens im Rahmen des SONATA BIS-Zuschusses Nr. 2017/26/E/ST4/00041 und von der Stiftung für polnische Wissenschaft aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung im Rahmen des Projekts POIR finanziert. 04.04.00-00-14D6/18-00 „Hybride Sensorplattformen für integrierte photonische Systeme auf Basis keramischer und polymerer Materialien (HYPHa)“ (TEAM-NET-Programm).

####

Für weitere Informationen - hier

Kontakte:
Pressekontakt

Marcin Bernatek
Institut für Physikalische Chemie der Polnischen Akademie der Wissenschaften
Büro: 22 343 2000
Expertenkontakt

Prof. Jan Paczesny
Institut für Physikalische Chemie der Polnischen Akademie der Wissenschaften
Büro: + 48 22 343 2071

Wenn Sie einen Kommentar haben, bitte Kontakt mit uns auf.

Emittenten von Pressemitteilungen, nicht 7th Wave, Inc. oder Nanotechnology Now, sind allein für die Richtigkeit des Inhalts verantwortlich.

Lesezeichen: