Nanotechnology Now - Pressmeddelande: Silver Nanopartiklar: Garanterar antimikrobiellt säkert te

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Hem > Presse > Silver nanopartiklar: garanterar antimikrobiellt säkert te

Ibland kan det enklaste besöket på apoteket leda till resultat som överraskar även de med en högt utvecklad fantasi. Forskare från IPC PAS har producerat nanopartiklar som bekämpar patogener, inklusive läkemedelsresistenta bakterier, mycket mer effektivt än vissa antibiotika. Foto med tillstånd av Lekoteka apotek; Bildkredit: Grzegorz Krzyzewski KREDITKälla 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

KREDITERA
Källa IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski

Sammanfattning:
En gång i tiden trodde man att man var oövervinnelig mot bakteriella sjukdomar, tack vare antibiotikan. Låter detta som en saga? För all del! Inget kunde vara längre från sanningen. Trots utbredd tillgång till antibiotikabehandling går många liv förlorade på grund av patogener som är osynliga för ögat. Förmågan att utveckla läkemedel som kan bekämpa resistenta bakteriestammar har inte hållit jämna steg med spridningen av resistens. Hittills är innovationer för att besegra antimikrobiella resistenta bakteriestammar i hög efterfrågan. Nyligen visade forskare vid Institutet för fysikalisk kemi vid den polska vetenskapsakademin (IPC PAS) grönt te-silver nanopartiklar som ett kraftfullt verktyg mot patogener som bakterier och jäst. Deras mål var att utveckla en effektiv metod för att bekämpa bakterier som annars är opåverkade av antimikrobiella medel, som antibiotika.

Silver nanopartiklar: garanterar antimikrobiellt säkert te

Warszawa, Polen | Postat den 17 november 2023

Efter upptäckten av antibiotika kom det en förändring i mänsklighetens förbannelse genom att påskynda utvecklingen av medicin och förlänga människans förväntade livslängd. Deras framgångsrika implementering ledde till den snabba utvecklingen av apotek, som tillhandahåller fler och fler läkemedel mot många patogener. Ändå har överanvändning av antibiotika lett till uppkomsten av resistens mot dessa föreningar, vilket har blivit ett av de största hälsohoten i världen. Som ett resultat har antibiotikaresistens uppstått snabbare än antibiotikans framsteg. Uppkomsten av nya läkemedel vid horisonten för att bekämpa dessa patogener är en kortvarig gnista. Även om vi verkar vara på den förlorande sidan, finns det fortfarande en chans att besegra en osynlig fiende.

Detta problem undersöktes av teamet av forskare från IPC PAS under överinseende av prof. Jan Paczesny, som föreslog nya nanoformuleringar för användning mot utbredda och utmanande patogener såsom ESKAPE-bakterier (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter, Acinetobacter, Pseudomonas aeruginosa och Enterobacter spp.) och andra problematiska jästpatogener såsom Candida auris eller Cryptococcus neoformans. Dessa mikroorganismer, behandlade med kommersiellt tillgängliga antibiotika, utvecklar snabbt antibiotikaresistens. Forskare valde ESKAPE som målgrupp eftersom dessa patogener leder till allvarliga sjukdomar, från sepsis till till och med cancer. Hur? Det är här historien börjar.

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.

Inledningsvis användes silvernanopartiklar producerade i närvaro av teextrakt (B-TeaNPs, G-TeaNPs och R-TeaNPs) för att behandla gramnegativa (E. coli) och grampositiva (E. faecium) bakteriestammar för att testa effekt på stammar med olika cellhöljemorfologier. De tittade på interaktionerna mellan de tillverkade nanopartiklarna och patogenerna för att bestämma effektiviteten, och jämförde resultaten med kommersiellt tillgängliga antibiotika. ESKAPE-patogenerna testades sedan enligt ett protokoll för den mest effektiva koncentrationen och sammansättningen av partiklarna, vilket visade upp till 25 % minskning av antalet bakterieceller i E. faecium och 90 % minskning i fallet med E. cloacae . Intressant nog visade de gröna silvernanopartiklarna också svampdödande aktivitet, vilket ledde till en 80-procentig minskning av antalet livsdugliga celler hos C. auris och en minskning med cirka 90 % för C. neoformans.

Första författaren, Sada Raza hävdar "Vad mer är, storleken på nanopartiklar är vanligtvis relaterad till den cytotoxiska effekten av nanomaterial, med mindre partiklar som är mer cytotoxiska. Detta bör gynna kontroll AgNPs och R-TeaNPs över G-TeaNPs och B-TeaNPs i våra experiment. Detta var inte fallet. I de flesta experiment visade C-AgNPs och R-TeaNPs den lägsta antimikrobiella effekten. Detta är i linje med andra studier, som visade att storlek inte är en primär faktor som påverkar den antimikrobiella aktiviteten hos AgNP."

De antibakteriella och svampdödande egenskaperna hos silvernanopartiklar gjorda med teextrakt är större än hos silvernanopartiklar enbart på grund av deras höga halt av fenoliska föreningar, isoflavonoider (särskilt katekiner som epigallokatekin (EGC) och epigallokatekingallat (EGCG)). Dessa kombinationer, med hjälp av biologiskt aktiva teextrakt och mindre mängder silvernanopartiklar, verkar vara ett potentiellt sätt att bekämpa en rad infektioner och till och med ersätta antibiotika i vissa applikationer.

"Vi konstaterade att silvernanopartiklar syntetiserade med teextrakt har högre antibakteriella egenskaper än silvernanopartiklar enbart. Därför kan lägre doser av TeaNPs användas (0.1 mg mL−1). Vi bekräftade att i vissa fall möjliggjorde den synergistiska effekten av teextrakt och silvernanopartiklar en högre effekt än antibiotika (ampicillin) när de testades i samma koncentrationer (0.1 mg mL−1) och efter en relativt kort exponeringstid på tre timmar .” – anmärker Mateusz Wdowiak, medförfattare till detta arbete.

Forskarna fann att de antimikrobiella hybridnanopartiklarna resulterade i en betydande minskning av bakterier jämfört med antibiotika eller föreningar separat. Även om inte alla bakterier dödades, är detta en betydande förbättring som kan underlätta behandlingen av superbugs med mycket lägre doser än andra kommersiellt tillgängliga föreningar. Mängden hybrid-silvernanopartiklar som behövs för att övervinna bakterier eller svampinfektioner är extremt låg, vilket gör dem kostnadseffektiva, så nyckeln till att använda dem väl är inte bara funktionalitet, utan också den låga kostnaden för applicering.

Det är ett tillvägagångssätt som även kan anpassas för att bekämpa andra svårbehandlade bakterieinfektioner. De nya nanopartiklarna som utvecklats av forskare vid IPC PAS kan föra oss ett steg närmare att effektivt döda dödliga läkemedelsresistenta superbugs, vilket ger ett alternativ till antibiotika mot Gram-negativa och Gram-positiva bakterier. Denna studie visar också hur mycket mer arbete det finns att göra på detta område. Föreningar som användes separat var mycket mindre effektiva än den gröna hybriden.

I framtiden är forskarnas främsta mål att använda nanopartiklar i vardagen, börja med jordbrukstillämpningar, ersätta skadliga föreningar som används på fält för att övervinna angrepp på växter och föra oss närmare ekologiskt jordbruk. I en större skala skulle det föreslagna materialet också kunna användas i biomedicinska tillämpningar, såsom en tillsats för sårförband för att skydda mot gramnegativa och grampositiva bakterier. De hoppas kunna använda nanoteknik för att utveckla mer riktade behandlingar för läkemedelsresistenta superbugs.

Deras arbete publicerades i Nanoscale Advances journal och finansierades av National Science Centre, Polen, inom SONATA BIS-anslag nummer 2017/26/E/ST4/00041 och Foundation for Polish Science från European Regional Development Fund inom projektet POIR. 04.04.00-00-14D6/18-00 'Hybridsensorplattformar för integrerade fotoniska system baserade på keramiska och polymera material (HYPHa)' (TEAM-NET-programmet).

####

För mer information, klicka på här.

Kontaktpersoner:
Media Kontakt

Marcin Bernatek
Institutet för fysikalisk kemi vid den polska vetenskapsakademin
Kontor: 22 343 2000
Expertkontakt

Prof. Jan Paczesny
Institutet för fysikalisk kemi vid den polska vetenskapsakademin
Kontor: + 48 22 343 2071

Om du har en kommentar, snälla Kontakta oss oss.

Emittenter av nyhetsmeddelanden, inte 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, är ensamma ansvariga för innehållets noggrannhet.

Bokmärke: