Nanotechnology Now - 보도 자료: 은 나노 입자: 항균 안전 차 보장

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때로는 약국을 방문하는 것만으로도 고도로 발전된 상상력을 가진 사람들조차 놀라운 결과를 얻을 수 있습니다. IPC PAS의 연구원들은 일부 항생제보다 훨씬 효과적으로 약물 내성 박테리아를 포함한 병원체와 싸우는 나노입자를 생산했습니다. 사진 제공: Lekoteka 약국; 이미지 출처: Grzegorz Krzyzewski 신용 출처 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

신용
소스 IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski

요약 :
옛날 사람들은 항생제 덕분에 세균성 질병에 대항할 수 없다고 믿었습니다. 이것이 동화처럼 들리나요? 꼭! 진실에서 더 이상 벗어날 수 있는 것은 없습니다. 광범위한 항생제 치료에도 불구하고 눈에 보이지 않는 병원체로 인해 많은 생명이 희생되고 있습니다. 내성이 있는 박테리아 종과 싸울 수 있는 약물을 개발하는 능력은 내성이 확산되는 속도를 따라가지 못하고 있습니다. 지금까지 항균제 내성 박테리아 종을 퇴치하기 위한 혁신에 대한 수요가 높습니다. 최근 폴란드 과학 아카데미(IPC PAS) 물리화학 연구소의 연구원들은 녹차-은 나노입자가 박테리아 및 효모와 같은 병원체에 대한 강력한 도구임을 입증했습니다. 그들의 목표는 항생제와 같은 항균제의 영향을 받지 않는 박테리아를 퇴치하는 효율적인 방법을 개발하는 것이었습니다.

은나노입자 : 항균 안전차 보장

바르샤바, 폴란드 | 게시일: 17년 2023월 XNUMX일

항생제의 발견 이후 의학의 발전이 가속화되고 인간의 수명이 연장되면서 인류의 저주에 변화가 생겼다. 성공적인 구현으로 인해 약국이 급속하게 발전하여 많은 병원체에 대해 점점 더 많은 약물을 제공하게 되었습니다. 그럼에도 불구하고 항생제의 남용으로 인해 이러한 화합물에 대한 내성이 생겨나고 이는 전 세계적으로 가장 큰 건강 위협 중 하나가 되었습니다. 그 결과, 항생제의 발전보다 항생제 내성이 더 빠르게 출현하게 되었습니다. 이러한 병원체와 싸우기 위한 새로운 약물의 등장은 단기간에 지속되는 불꽃입니다. 지는 것 같아도 눈에 보이지 않는 적을 물리칠 수 있는 기회는 있습니다.

이 장애는 ESKAPE 박테리아(Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa 및 Enterobacter spp.) 및 Candida auris 또는 Cryptococcus neoformans와 같은 기타 문제가 있는 효모 병원체. 상업적으로 이용 가능한 항생제로 처리된 이들 미생물은 빠르게 항생제 내성을 갖게 됩니다. 연구자들은 ESKAPE를 대상 그룹으로 선택했습니다. 이러한 병원체는 패혈증부터 암까지 심각한 질병을 유발하기 때문입니다. 어떻게? 이것이 이야기가 시작되는 곳입니다.

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.

처음에는 차 추출물(B-TeaNPs, G-TeaNPs 및 R-TeaNPs)이 있는 상태에서 생성된 은 나노입자를 사용하여 그람 음성(E. coli) 및 그람 양성(E. faecium) 박테리아 균주를 처리하여 다양한 세포 외피 형태를 갖는 균주에 대한 효과. 그들은 제조된 나노입자와 병원체 사이의 상호작용을 조사하여 효능을 결정하고 그 결과를 상업적으로 이용 가능한 항생제와 비교했습니다. 그런 다음 ESKAPE 병원체를 입자의 가장 효과적인 농도 및 구성에 대한 프로토콜에 따라 테스트했는데, E. faecium의 박테리아 세포 수가 최대 25% 감소하고 E. cloacae의 경우 90% 감소한 것으로 나타났습니다. . 흥미롭게도, 녹색 은 나노입자는 항진균 활성도 나타내어 C. auris의 생존 세포 수가 80% 감소하고 C. neoformans의 경우 약 90% 감소했습니다.

제1저자인 Sada Raza는 “게다가 나노입자의 크기는 일반적으로 나노물질의 세포독성 효과와 관련이 있으며, 입자가 작을수록 세포독성이 더 큽니다. 이는 우리 실험에서 G-TeaNP 및 B-TeaNP보다 제어 AgNP 및 R-TeaNP를 선호해야 합니다. 사실은 그렇지 않았습니다. 대부분의 실험에서 C-AgNPs와 R-TeaNPs는 가장 낮은 항균 효능을 나타냈습니다. 이는 크기가 AgNP의 항균 활성에 영향을 미치는 주요 요인이 아니라는 것을 입증한 다른 연구와 일치합니다.”

차 추출물로 만든 은 나노 입자의 항균 및 항진균 특성은 페놀성 화합물인 이소플라보노이드(특히 에피갈로카테킨(EGC) 및 에피갈로카테킨 갈레이트(EGCG)와 같은 카테킨)의 함량이 높기 때문에 은 나노 입자 단독의 것보다 더 높습니다. 생물학적 활성 차 추출물과 소량의 은나노입자를 사용하는 이러한 조합은 다양한 감염을 퇴치하고 일부 응용 분야에서는 항생제를 대체할 수 있는 잠재적인 방법인 것으로 보입니다.

“우리는 차 추출물로 합성된 은나노입자가 은나노입자 단독보다 항균 특성이 더 높다는 것을 확인했습니다. 따라서 더 낮은 용량의 TeaNP를 사용할 수 있습니다(0.1 mg mL−1). 어떤 경우에는 차 추출물과 은나노입자의 시너지 효과로 인해 동일한 농도(0.1 mg mL−1)에서 XNUMX시간의 비교적 짧은 노출 시간 후에 테스트했을 때 항생제(암피실린)보다 더 높은 효능이 있음을 확인했습니다. .” – 이 연구의 공동 저자인 Mateusz Wdowiak의 말입니다.

연구진은 항미생물 하이브리드 나노입자가 항생물질이나 화합물을 개별적으로 사용하는 경우에 비해 박테리아를 크게 감소시키는 결과를 가져온다는 사실을 발견했다. 모든 박테리아가 죽지는 않았지만 이는 상업적으로 이용 가능한 다른 화합물보다 훨씬 낮은 용량을 사용하여 슈퍼버그를 치료하는 데 도움이 될 수 있는 상당한 개선입니다. 박테리아나 곰팡이 감염을 극복하는 데 필요한 하이브리드 은나노입자의 양이 극히 적어 비용 효율성이 높기 때문에 이를 잘 활용하는 관건은 기능성뿐만 아니라 저렴한 적용 비용이다.

이는 치료가 어려운 다른 세균 감염에도 적용할 수 있는 접근 방식입니다. IPC PAS 연구원들이 개발한 새로운 나노입자는 치명적인 약물 내성 슈퍼버그를 효과적으로 죽이는 데 한 걸음 더 다가가서 그람 음성균과 그람 양성균에 대한 항생제의 대안을 제공할 수 있습니다. 이 연구는 또한 이 분야에서 수행해야 할 작업이 얼마나 더 있는지 보여줍니다. 별도로 사용된 화합물은 그린 하이브리드보다 훨씬 덜 효과적이었습니다.

앞으로 연구원들의 주요 목표는 농업 응용을 시작으로 일상 생활에서 나노입자를 사용하고, 들판에서 사용되는 유해 화합물을 대체하여 식물의 침입을 극복하고 유기농업에 더 가까워지는 것입니다. 더 큰 규모로 제안된 물질은 그람 음성균과 그람 양성균으로부터 보호하기 위한 상처 드레싱용 첨가제와 같은 생의학 응용 분야에도 사용될 수 있습니다. 그들은 나노기술을 사용하여 약물 내성 슈퍼버그에 대한 보다 표적화된 치료법을 개발하기를 희망합니다.

그들의 연구는 Nanoscale Advances 저널에 게재되었으며 SONATA BIS 보조금 번호 2017/26/E/ST4/00041 내에서 폴란드 국립과학센터와 프로젝트 POIR 내의 유럽 지역 개발 기금에서 폴란드 과학 재단의 자금을 지원 받았습니다. 04.04.00-00-14D6/18-00 '세라믹 및 고분자 재료 기반 통합 광자 시스템용 하이브리드 센서 플랫폼(HYPHa)'(TEAM-NET 프로그램).

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마르신 베르나텍
폴란드 과학 아카데미 물리 화학 연구소
사무실 : 22 343 2000
전문가 연락처

얀 파체스니 교수
폴란드 과학 아카데미 물리 화학 연구소
사무실 : + 48 22 343 2071

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