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

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Avaleht > press > Silver nanoparticles: guaranteeing antimicrobial safe-tea

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

KREDIIT
Source IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski

Abstraktne:
Kunagi arvati, et inimesed on tänu antibiootikumidele bakteriaalsete haiguste vastu võitmatud. Kas see kõlab nagu muinasjutt? Minugipärast! Miski ei saa olla tõest kaugemal. Vaatamata laialdasele juurdepääsule antibiootikumravile kaotatakse silmale nähtamatute patogeenide tõttu palju elusid. Võime välja töötada ravimeid, mis suudavad võidelda resistentsete bakteritüvede vastu, ei ole resistentsuse levikuga sammu pidanud. Siiani on antimikroobikumiresistentsete bakteritüvede vastu võitlemise uuenduste järele suur nõudlus. Hiljuti näitasid Poola Teaduste Akadeemia Füüsikalise Keemia Instituudi (IPC PAS) teadlased rohelise tee-hõbeda nanoosakesi võimsa vahendina patogeenide, nagu bakterid ja pärm, vastu. Nende eesmärk oli välja töötada tõhus meetod bakterite vastu võitlemiseks, mida antimikroobsed ained, näiteks antibiootikumid, muidu ei mõjuta.

Hõbeda nanoosakesed: garanteerib antimikroobse ohutu tee

Warsaw, Poland | Posted on November 17th, 2023

Pärast antibiootikumide avastamist toimus inimkonna needuses muutus, kiirendades meditsiini arengut ja pikendades inimeste eluiga. Nende edukas rakendamine tõi kaasa farmaatsia kiire arengu, pakkudes üha uusi ravimeid paljude patogeenide vastu. Sellegipoolest on antibiootikumide liigkasutamine viinud nende ühendite suhtes resistentsuse tekkeni, millest on saanud üks suurimaid terviseohte kogu maailmas. Selle tulemusena on antibiootikumiresistentsus tekkinud kiiremini kui antibiootikumide edenemine. Uute ravimite ilmumine silmapiirile nende patogeenide vastu võitlemiseks on lühiajaline säde. Isegi kui tundub, et oleme kaotaja otsas, on siiski võimalus nähtamatu vaenlane võita.

This hitch was researched by the team of scientists from the IPC PAS under the supervision of Prof. Jan Paczesny, who proposed new nanoformulations for use against widespread and challenging pathogens such as ESKAPE bacteria (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa and Enterobacter spp.) and other problematic yeast pathogens such as Candida auris or Cryptococcus neoformans. These microorganisms, treated with commercially available antibiotics, rapidly develop antibiotic resistance. Researchers chose ESKAPE as the target group since these pathogens lead to serious diseases, from sepsis to even cancer. How? This is where the story begins.

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.

Initially, silver nanoparticles produced in the presence of tea extracts (B-TeaNPs, G-TeaNPs and R-TeaNPs) were used to treat Gram-negative (E. coli) and Gram-positive (E. faecium) bacterial strains to test the effect on strains with different cell envelope morphologies. They looked at the interactions between the manufactured nanoparticles and the pathogens to determine efficacy, comparing the results with commercially available antibiotics. The ESKAPE pathogens were then tested according to a protocol for the most effective concentration and composition of the particles, revealing up to a 25% decrease in the number of bacterial cells in E. faecium and a 90% decrease in the case of E. cloacae. Interestingly, the green silver nanoparticles also showed antifungal activity, leading to an 80% decrease in the number of viable cells of C. auris and about a 90% decrease for C. neoformans.

The first author, Sada Raza claims “What is more, the size of nanoparticles is usually related to the cytotoxic effect of nanomaterials, with smaller particles being more cytotoxic. This should favor control AgNPs and R-TeaNPs over G-TeaNPs and B-TeaNPs in our experiments. This was not the case. In most experiments, C-AgNPs and R-TeaNPs showed the lowest antimicrobial efficacy. This is in line with other studies, which demonstrated that size is not a primary factor affecting the antimicrobial activity of AgNPs.”

Teeekstraktidega valmistatud hõbeda nanoosakeste antibakteriaalsed ja seenevastased omadused on fenoolühendite, isoflavonoidide (eriti katehhiinide nagu epigallokatehhiin (EGC) ja epigallokatehhigallaat (EGCG)) tõttu suuremad kui ainult hõbeda nanoosakestel. Need kombinatsioonid, mis kasutavad bioloogiliselt aktiivseid teeekstrakte ja väiksemaid koguseid hõbeda nanoosakesi, näivad olevat potentsiaalne viis mitmesuguste infektsioonide vastu võitlemiseks ja isegi antibiootikumide asendamiseks mõnes rakenduses.

“We established that silver nanoparticles synthesized with tea extracts have higher antibacterial properties than silver nanoparticles alone. Therefore, lower dosages of TeaNPs could be used (0.1 mg mL−1). We confirmed that in some cases, the synergistic effect of tea extracts and silver nanoparticles allowed for efficacy higher than that of antibiotics (ampicillin) when tested at the same concentrations (0.1 mg mL−1) and after a relatively short exposure time of three hours.” – remarks Mateusz Wdowiak, co-author of this work.

Uurijad leidsid, et antimikroobsed hübriidnanoosakesed vähendasid oluliselt bakterite arvu võrreldes antibiootikumide või ühenditega eraldi. Kuigi kõiki baktereid ei tapetud, on see märkimisväärne edasiminek, mis võib aidata superbakterite ravimisel kasutada palju väiksemaid doose kui muud kaubanduslikult saadavad ühendid. Bakteritest või seeninfektsioonidest ülesaamiseks vajalike hübriidhõbeda nanoosakeste kogus on äärmiselt väike, mistõttu on need kulutõhusad, seega pole nende hea kasutamise võti mitte ainult funktsionaalsus, vaid ka kasutuse madal hind.

See on lähenemisviis, mida saab kohandada ka teiste raskesti ravitavate bakteriaalsete infektsioonide vastu võitlemiseks. IPC PASi teadlaste välja töötatud uued nanoosakesed võivad viia meid sammu võrra lähemale surmavate ravimiresistentsete superbakterite tõhusale hävitamisele, pakkudes alternatiivi gramnegatiivsete ja grampositiivsete bakterite vastastele antibiootikumidele. See uuring näitab ka, kui palju on selles valdkonnas veel tööd teha. Eraldi kasutatud ühendid olid palju vähem tõhusad kui roheline hübriid.

Tulevikus on teadlaste peamine eesmärk nanoosakeste kasutamine igapäevaelus, alustades põllumajanduslikest rakendustest, asendades põldudel kasutatavaid kahjulikke ühendeid, et ületada taimede nakatumine ja tuua meid lähemale mahepõllumajandusele. Laiemas plaanis võiks pakutud materjali kasutada ka biomeditsiinilistes rakendustes, näiteks haavasidemete lisandina, et kaitsta gramnegatiivsete ja grampositiivsete bakterite eest. Nad loodavad kasutada nanotehnoloogiat, et töötada välja sihipärasemad ravimeetodid ravimiresistentsete superbakterite jaoks.

Their work was published in Nanoscale Advances journal and was financed by the National Science Centre, Poland, within the SONATA BIS grant number 2017/26/E/ST4/00041 and Foundation for Polish Science from the European Regional Development Fund within the project POIR.04.04.00-00-14D6/18-00 ‘Hybrid sensor platforms for integrated photonic systems based on ceramic and polymer materials (HYPHa)’ (TEAM-NET program).

####

Lisateabe saamiseks klõpsake nuppu siin

Kontaktid:
Meedia Kontakt

Marcin Bernatek
Poola Teaduste Akadeemia füüsikalise keemia instituut
Kontor: 22 343 2000
Ekspertkontakt

Prof. Jan Paczesny
Poola Teaduste Akadeemia füüsikalise keemia instituut
Kontor: + 48 22 343 2071

Kui teil on kommentaar, palun Saada sõnum meile.

Sisu täpsuse eest vastutavad ainuüksi uudisteväljaannete väljaandjad, mitte 7th Wave, Inc. või Nanotechnology Now.

Järjehoidja: