Nanotechnology Now - プレスリリース: 銀ナノ粒子: 抗菌性の安全なお茶を保証

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時には、薬局への最も単純な訪問が、高度に発達した想像力を持つ人さえ驚くような結果につながることがあります。 IPC PAS の研究者らは、一部の抗生物質よりもはるかに効果的に薬剤耐性菌などの病原体と戦うナノ粒子を生成しました。写真提供：レコテカ薬局。画像クレジット: Grzegorz Krzyzewski クレジットソース 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

CREDIT
出典 IPC PAS、Grzegorz Krzyzewski

要約：
かつて、人々は抗生物質のおかげで細菌性疾患に対して無敵であると信じられていました。これはおとぎ話のように聞こえますか？ぜひ！真実と違うことがあってはならない。抗生物質による治療が広く普及しているにもかかわらず、目に見えない病原体によって多くの命が失われています。耐性菌に対抗できる薬剤の開発能力は、耐性菌の蔓延に追いついていない。これまでのところ、抗菌薬耐性菌株を克服するための技術革新が強く求められています。最近、ポーランド科学アカデミー物理化学研究所 (IPC PAS) の研究者らは、緑茶銀ナノ粒子が細菌や酵母などの病原体に対する強力なツールであることを実証しました。彼らの目標は、抗生物質などの抗菌剤の影響を受けない細菌と戦う効率的な方法を開発することでした。

銀ナノ粒子: 抗菌性の安全なお茶を保証します

ワルシャワ、ポーランド |投稿日: 17 年 2023 月 XNUMX 日

抗生物質の発見後、医学の開発が加速し、寿命が延びたことにより、人類の呪いに変化が起こりました。これらの実装の成功により、薬局は急速に発展し、多くの病原体に対してより多くの薬が提供されました。それにもかかわらず、抗生物質の過剰使用により、これらの化合物に対する耐性が出現し、世界中で最大の健康上の脅威の XNUMX つとなっています。その結果、抗生物質の進歩よりも早く抗生物質耐性が出現しました。これらの病原体と戦うための新薬の登場が目前に迫っているのは、短期間の火花です。たとえ負けているように見えても、目に見えない敵を倒すチャンスはまだあります。

この問題は、ヤン・パクツェスニー教授の監督の下、IPC PASの科学者チームによって研究され、教授はESKAPE細菌（エンテロコッカス・フェシウム、黄色ブドウ球菌、肺炎桿菌、アシネトバクター・バウマンニ、緑膿菌およびエンテロバクター属）、およびその他の問題のある酵母病原体（カンジダアウリスまたはクリプトコッカスネオフォルマンスなど）。これらの微生物は、市販の抗生物質で処理すると、急速に抗生物質耐性を獲得します。これらの病原体は敗血症から癌に至る重篤な疾患を引き起こすため、研究者らはESKAPEを対象グループとして選択した。どうやって？ここから物語が始まります。

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.

当初、茶抽出物（B-TeaNP、G-TeaNP、R-TeaNP）の存在下で生成された銀ナノ粒子を使用して、グラム陰性菌（大腸菌）およびグラム陽性菌（大腸菌）の菌株を処理し、異なる細胞エンベロープ形態を持つ株への影響。彼らは、製造されたナノ粒子と病原体との相互作用を調べて有効性を判定し、その結果を市販の抗生物質と比較しました。次に、粒子の最も効果的な濃度と組成を求めるプロトコールに従って、ESKAPE 病原体をテストしたところ、E. faecium では細菌細胞数が最大 25% 減少し、E. cloacae では 90% 減少したことが明らかになりました。。興味深いことに、緑色の銀ナノ粒子は抗真菌活性も示し、C. auris の生細胞数が 80% 減少し、C. neoformans では約 90% 減少しました。

筆頭著者のサダ・ラザ氏は次のように主張しています。「さらに、ナノ粒子のサイズは通常、ナノマテリアルの細胞毒性効果に関連しており、粒子が小さいほど細胞毒性が高くなります。これは、我々の実験では、G-TeaNP および B-TeaNP よりもコントロール AgNP および R-TeaNP を優先するはずです。そうではありませんでした。ほとんどの実験では、C-AgNP と R-TeaNP が最も低い抗菌効果を示しました。これは、サイズが AgNP の抗菌活性に影響を与える主要な要因ではないことを実証した他の研究と一致しています。」

茶抽出物から作られた銀ナノ粒子の抗菌性および抗真菌性は、フェノール化合物、イソフラボノイド（特にエピガロカテキン（EGC）やエピガロカテキンガレート（EGCG）などのカテキン）の含有量が高いため、銀ナノ粒子単独の抗菌性および抗真菌性よりも優れています。生物学的に活性な茶抽出物と少量の銀ナノ粒子を使用したこれらの組み合わせは、さまざまな感染症と闘い、一部の用途では抗生物質に代わる潜在的な方法であると考えられます。

「茶抽出物から合成した銀ナノ粒子は、銀ナノ粒子単独よりも高い抗菌特性を持っていることを証明しました。したがって、より低い用量の TeaNP を使用できます (0.1 mg mL-1)。場合によっては、同じ濃度（0.1 mg mL-1）で、XNUMX 時間という比較的短い曝露時間で試験した場合、茶抽出物と銀ナノ粒子の相乗効果により、抗生物質（アンピシリン）よりも高い有効性が得られることを確認しました。」 – この作品の共著者であるマテウシュ・ドヴィアク氏はこう述べています。

研究者らは、抗菌ハイブリッドナノ粒子により、抗生物質や化合物を単独で使用した場合と比較して細菌が大幅に減少することを発見しました。すべての細菌が死滅したわけではありませんが、これは大幅な改善であり、他の市販の化合物よりもはるかに少ない用量でスーパーバグを治療できる可能性があります。細菌や真菌感染症を克服するために必要なハイブリッド銀ナノ粒子の量は非常に少ないため、費用対効果が高くなります。そのため、ハイブリッド銀ナノ粒子をうまく使用するための鍵は、機能性だけでなく、適用コストの低さも重要です。

これは、他の治療が難しい細菌感染症と戦うためにも適用できるアプローチです。 IPC PASの研究者らが開発した新しいナノ粒子は、致死性の薬剤耐性スーパーバグを効果的に殺すことに一歩近づく可能性があり、グラム陰性菌やグラム陽性菌に対する抗生物質の代替品となる可能性がある。この調査はまた、この分野でどれだけの取り組みが必要であるかを示しています。別々に使用した化合物は、グリーンハイブリッドよりも効果がはるかに低かった。

将来的には、研究者の主な目標は、農業用途を皮切りに日常生活でナノ粒子を使用し、畑で使用される有害な化合物を置き換えて植物の蔓延を克服し、有機農業に近づけることです。より大きな規模では、提案された材料は、グラム陰性菌やグラム陽性菌から保護するための創傷被覆材の添加剤など、生物医学用途にも使用できる可能性があります。彼らは、ナノテクノロジーを使用して、薬剤耐性スーパーバグに対するより標的を絞った治療法を開発したいと考えている。

彼らの研究はNanoscale Advancesジャーナルに掲載され、SONATA BIS助成番号2017/26/E/ST4/00041の範囲内でポーランド国立科学センターとプロジェクトPOIR内の欧州地域開発基金からポーランド科学財団から資金提供を受けました。 04.04.00-00-14D6/18-00 「セラミックおよびポリマー材料に基づく統合フォトニックシステム用ハイブリッドセンサープラットフォーム (HYPHa)」 (TEAM-NET プログラム)。

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