Nanotechnologia teraz – Komunikat prasowy: Nanocząsteczki srebra: gwarancja bezpieczeństwa antybakteryjnego herbaty

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Strona główna > Naciśnij przycisk > Nanocząsteczki srebra: gwarancja bezpieczeństwa antybakteryjnego herbaty

Czasem najprostsza wizyta w aptece może zaowocować rezultatami, które zaskakują nawet osoby z wysoko rozwiniętą wyobraźnią. Naukowcy z IChF PAN wyprodukowali nanocząsteczki, które znacznie skuteczniej niż niektóre antybiotyki zwalczają patogeny, w tym bakterie lekooporne. Zdjęcie dzięki uprzejmości apteki Lekoteka; Źródło zdjęcia: Grzegorz Krzyzewski KREDYT Źródło IChF PAN, 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

KREDYT
Źródło IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski

Abstrakcyjny:
Dawno, dawno temu ludzie uważali, że choroby bakteryjne są niepokonane dzięki antybiotykom. Czy to brzmi jak bajka? Za wszelką cenę! Nic nie może być dalej od prawdy. Pomimo powszechnego dostępu do antybiotykoterapii wiele osób umiera z powodu niewidocznych dla oka patogenów. Możliwość opracowania leków zwalczających oporne szczepy bakterii nie nadąża za rozprzestrzenianiem się oporności. Jak dotąd istnieje duże zapotrzebowanie na innowacje mające na celu zwalczanie opornych na środki przeciwdrobnoustrojowe szczepów bakterii. Niedawno naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) wykazali, że nanocząsteczki srebra i zielonej herbaty stanowią potężne narzędzie przeciwko patogenom, takim jak bakterie i drożdże. Ich celem było opracowanie skutecznej metody zwalczania bakterii, na które w innym przypadku środki przeciwdrobnoustrojowe, takie jak antybiotyki, nie mają wpływu.

Nanocząsteczki srebra: gwarancja bezpieczeństwa antybakteryjnego herbaty

Warszawa, Polska | Opublikowano 17 listopada 2023 r

Wraz z odkryciem antybiotyków nastąpiła zmiana w przekleństwie ludzkości, przyspieszając rozwój medycyny i wydłużając długość życia człowieka. Ich pomyślne wdrożenie doprowadziło do szybkiego rozwoju farmacji, dostarczającej coraz więcej leków przeciwko wielu patogenom. Niemniej jednak nadużywanie antybiotyków doprowadziło do pojawienia się oporności na te związki, stając się jednym z największych zagrożeń dla zdrowia na świecie. W rezultacie oporność na antybiotyki pojawiła się szybciej niż rozwój antybiotyków. Pojawienie się na horyzoncie nowych leków do zwalczania tych patogenów to krótkotrwała iskierka. Nawet jeśli wydaje się, że jesteśmy na przegranej pozycji, wciąż istnieje szansa na pokonanie niewidzialnego wroga.

Zaczepem tym zajmował się zespół naukowców z IChF PAN pod kierunkiem prof. Jana Paczęsnego, który zaproponował nowe nanopreparaty do stosowania przeciwko szeroko rozpowszechnionym i trudnym patogenom, takim jak bakterie ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa i Enterobacter spp.) oraz inne problematyczne patogeny drożdżowe, takie jak Candida auris lub Cryptococcus neoformans. Mikroorganizmy te, leczone dostępnymi na rynku antybiotykami, szybko rozwijają oporność na antybiotyki. Naukowcy wybrali ESKAPE jako grupę docelową, ponieważ patogeny te prowadzą do poważnych chorób, od posocznicy po nawet raka. Jak? Tutaj zaczyna się cała historia.

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.

Początkowo nanocząsteczki srebra wytwarzane w obecności ekstraktów herbaty (B-TeaNP, G-TeaNPs i R-TeaNPs) stosowano do leczenia szczepów bakterii Gram-ujemnych (E. coli) i Gram-dodatnich (E. faecium) w celu przetestowania wpływ na szczepy o różnej morfologii otoczki komórkowej. Przyjrzeli się interakcjom między wyprodukowanymi nanocząsteczkami a patogenami, aby określić skuteczność, porównując wyniki z dostępnymi na rynku antybiotykami. Następnie patogeny ESKAPE zbadano zgodnie z protokołem pod kątem najskuteczniejszego stężenia i składu cząstek, stwierdzając aż do 25% spadek liczby komórek bakteryjnych w E. faecium i 90% spadek w przypadku E. cloacae . Co ciekawe, zielone nanocząstki srebra wykazały również działanie przeciwgrzybicze, co doprowadziło do 80% spadku liczby żywych komórek C. auris i około 90% spadku C. neoformans.

Pierwsza autorka, Sada Raza twierdzi, że „Co więcej, wielkość nanocząstek jest zwykle powiązana z cytotoksycznym działaniem nanomateriałów, przy czym mniejsze cząstki są bardziej cytotoksyczne. Powinno to faworyzować kontrolne AgNP i R-TeaNP w porównaniu z G-TeaNP i B-TeaNP w naszych eksperymentach. Tak nie było. W większości eksperymentów C-AgNP i R-TeaNP wykazały najniższą skuteczność przeciwdrobnoustrojową. Jest to zgodne z innymi badaniami, które wykazały, że rozmiar nie jest głównym czynnikiem wpływającym na aktywność przeciwdrobnoustrojową AgNP”.

Właściwości antybakteryjne i przeciwgrzybicze nanocząstek srebra wytwarzanych z ekstraktów herbaty są większe niż samych nanocząstek srebra ze względu na wysoką zawartość związków fenolowych, izoflawonoidów (zwłaszcza katechin, takich jak epigalokatechina (EGC) i galusan epigalokatechiny (EGCG)). Kombinacje te, wykorzystujące biologicznie aktywne ekstrakty herbaty i mniejsze ilości nanocząstek srebra, wydają się być potencjalnym sposobem zwalczania szeregu infekcji, a w niektórych zastosowaniach nawet zastępują antybiotyki.

„Ustaliliśmy, że nanocząsteczki srebra syntetyzowane z ekstraktami herbaty mają wyższe właściwości antybakteryjne niż same nanocząsteczki srebra. Dlatego można zastosować niższe dawki TeaNP (0.1 mg ml-1). Potwierdziliśmy, że w niektórych przypadkach synergistyczne działanie ekstraktów herbaty i nanocząstek srebra pozwoliło uzyskać skuteczność wyższą niż antybiotyki (ampicylina) przy badaniu w tych samych stężeniach (0.1 mg ml-1) i po stosunkowo krótkim czasie ekspozycji wynoszącym trzy godziny. .” – zauważa Mateusz Wdowiak, współautor tej pracy.

Naukowcy odkryli, że hybrydowe nanocząsteczki przeciwdrobnoustrojowe spowodowały znaczną redukcję liczby bakterii w porównaniu z antybiotykami lub związkami stosowanymi oddzielnie. Chociaż nie wszystkie bakterie zostały zabite, jest to znacząca poprawa, która może pomóc w leczeniu superbakterii przy użyciu znacznie niższych dawek niż w przypadku innych dostępnych na rynku związków. Ilość hybrydowych nanocząstek srebra potrzebnych do pokonania infekcji bakteryjnych czy grzybiczych jest niezwykle niska, co czyni je opłacalnymi, dlatego kluczem do dobrego ich wykorzystania jest nie tylko funkcjonalność, ale także niski koszt aplikacji.

Jest to podejście, które można dostosować również do zwalczania innych trudnych do leczenia infekcji bakteryjnych. Nowe nanocząsteczki opracowane przez naukowców z IChF PAN mogą przybliżyć nas o krok do skutecznego zabijania śmiercionośnych, lekoopornych superbakterii, stanowiąc alternatywę dla antybiotyków przeciwko bakteriom Gram-ujemnym i Gram-dodatnim. Niniejsze badanie pokazuje również, jak wiele jest jeszcze do zrobienia w tej dziedzinie. Związki stosowane osobno okazały się znacznie mniej skuteczne niż zielona hybryda.

W przyszłości głównym celem badaczy jest wykorzystanie nanocząstek w życiu codziennym, począwszy od zastosowań w rolnictwie, zastępując szkodliwe związki stosowane na polach, aby przezwyciężyć plagi roślin i przybliżyć nas do rolnictwa ekologicznego. Na większą skalę proponowany materiał mógłby znaleźć także zastosowanie w zastosowaniach biomedycznych, np. jako dodatek do opatrunków chroniący przed bakteriami Gram-ujemnymi i Gram-dodatnimi. Mają nadzieję wykorzystać nanotechnologię do opracowania bardziej ukierunkowanych metod leczenia superbakterii lekoopornych.

Ich praca została opublikowana w czasopiśmie Nanoscale Advances i została sfinansowana przez Narodowe Centrum Nauki w ramach grantu SONATA BIS nr 2017/26/E/ST4/00041 oraz Fundacji na rzecz Nauki Polskiej z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach projektu POIR. 04.04.00-00-14D6/18-00 „Hybrydowe platformy sensorowe do zintegrowanych systemów fotonicznych na bazie materiałów ceramicznych i polimerowych (HYPHa)” (program TEAM-NET).

####

Aby uzyskać więcej informacji, kliknij tutaj

Łączność:
Kontakt dla mediów

Marcina Bernatka
Instytut Chemii Fizycznej PAN
Biuro: 22 343 2000
Kontakt z ekspertem

prof. Jana Paczęsnego
Instytut Chemii Fizycznej PAN
Biuro: + 48 22 343 2071

Jeśli masz komentarz, proszę Kontakt my.

Wydawcy komunikatów prasowych, a nie 7th Wave, Inc. lub Nanotechnology Now, ponoszą wyłączną odpowiedzialność za dokładność treści.

Zakładka: