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

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

עמוד הבית > חדשות ועדכונים > 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

קרדיט
Source IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski

תקציר:
פעם, אנשים האמינו שהם בלתי מנוצחים נגד מחלות חיידקיות, הודות לאנטיביוטיקה. זה נשמע כמו אגדה? בכל אופן! שום דבר לא יכול להיות רחוק יותר מהאמת. למרות הגישה הנרחבת לטיפול אנטיביוטי, חיים רבים אובדים עקב פתוגנים בלתי נראים לעין. היכולת לפתח תרופות שיכולות להילחם בזנים עמידים של חיידקים לא עמדה בקצב התפשטות העמידות. עד כה, יש ביקוש רב לחידושים כדי להביס זני חיידקים העמידים לאנטי-מיקרוביאליים. לאחרונה, חוקרים במכון לכימיה פיזיקלית של האקדמיה הפולנית למדעים (IPC PAS) הדגימו ננו-חלקיקי תה ירוק-כסף ככלי רב עוצמה נגד פתוגנים כמו חיידקים ושמרים. מטרתם הייתה לפתח שיטה יעילה להילחם בחיידקים שאינם מושפעים אחרת מחומרים אנטי-מיקרוביאליים, כמו אנטיביוטיקה.

ננו-חלקיקי כסף: מבטיחים תה בטוח אנטי-מיקרוביאלי

Warsaw, Poland | Posted on November 17th, 2023

בעקבות גילוי האנטיביוטיקה, חל שינוי בקללת האנושות על ידי האצת התפתחות הרפואה והארכת תוחלת החיים של האדם. היישום המוצלח שלהם הוביל להתפתחות מהירה של בית המרקחת, מתן יותר ויותר תרופות נגד פתוגנים רבים. עם זאת, שימוש יתר באנטיביוטיקה הוביל להופעת עמידות לתרכובות אלו, והפך לאחד האיומים הבריאותיים הגדולים בעולם. כתוצאה מכך, עמידות לאנטיביוטיקה הופיעה מהר יותר מהתקדמות האנטיביוטיקה. הופעתן של תרופות חדשות באופק כדי להילחם בפתוגנים אלה היא ניצוץ קצר טווח. גם אם נראה שאנחנו בקצה המפסיד, עדיין יש סיכוי להביס אויב בלתי נראה.

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.”

התכונות האנטי-בקטריאליות והאנטיפטרייתיות של ננו-חלקיקי כסף העשויים עם תמציות תה גדולות יותר מאלו של ננו-חלקיקי כסף בלבד בשל תכולתם הגבוהה של תרכובות פנוליות, איזופלבונואידים (במיוחד קטצ'ינים כגון אפיגאלוטקצ'ין (EGC) ואפיגאלוטקצ'ין גלאט (EGCG)). שילובים אלה, תוך שימוש בתמציות תה פעילות ביולוגית וכמויות קטנות יותר של ננו-חלקיקי כסף, נראים כדרך פוטנציאלית להילחם במגוון זיהומים ואף להחליף אנטיביוטיקה ביישומים מסוימים.

“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.

החוקרים גילו שהננו-חלקיקים ההיברידיים האנטי-מיקרוביאליים הביאו להפחתה משמעותית בחיידקים בהשוואה לאנטיביוטיקה או תרכובות בנפרד. למרות שלא כל החיידקים נהרגו, זהו שיפור משמעותי שעשוי לסייע בטיפול בחיידקי על תוך שימוש במינונים נמוכים בהרבה מתרכובות אחרות הזמינות מסחרית. כמות ננו-חלקיקי כסף היברידיים הדרושים כדי להתגבר על חיידקים או זיהומים פטרייתיים היא נמוכה ביותר, מה שהופך אותם לחסכוניים, כך שהמפתח לשימוש טוב בהם הוא לא רק פונקציונליות, אלא גם עלות היישום הנמוכה.

זוהי גישה שניתן להתאים גם להילחם בזיהומים חיידקיים קשים לטיפול. הננו-חלקיקים החדשים שפותחו על ידי חוקרים ב-IPC PAS יכולים להביא אותנו צעד אחד קרוב יותר להרג יעיל של חיידקי-על קטלניים עמידים לתרופות, ולספק אלטרנטיבה לאנטיביוטיקה נגד חיידקים גראם-שליליים ו-גראם-חיוביים. המחקר הזה גם מראה כמה עוד עבודה יש לעשות בתחום זה. תרכובות ששימשו בנפרד היו הרבה פחות יעילות מהכלאיים הירוקים.

בעתיד, המטרה העיקרית של החוקרים היא להשתמש בננו-חלקיקים בחיי היומיום, החל מיישומים חקלאיים, החלפת תרכובות מזיקות המשמשות בשדות כדי להתגבר על נגיעות בצמחים ולקרב אותנו לחקלאות אורגנית. בקנה מידה גדול יותר, החומר המוצע יכול לשמש גם ביישומים ביו-רפואיים, כגון תוסף לחבישת פצעים להגנה מפני חיידקים גראם-שליליים ו-גראם-חיוביים. הם מקווים להשתמש בננוטכנולוגיה כדי לפתח טיפולים ממוקדים יותר עבור חיידקי-על עמידים לתרופות.

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).

####

לקבלת מידע נוסף, לחץ על כאן

ליצירת קשר:
מדיה צור קשר

Marcin Bernatek
המכון לכימיה פיזיקלית של האקדמיה הפולנית למדעים
משרד: 22 343 2000
איש קשר למומחה

Prof. Jan Paczesny
המכון לכימיה פיזיקלית של האקדמיה הפולנית למדעים
משרד: + 48 22 343 2071

אם יש לך תגובה בבקשה צרו קשר שלנו.

מנפיקי מהדורות חדשות, לא 7th Wave, Inc. או Nanotechnology Now, אחראים בלעדית לדיוק התוכן.

הפוך: