Усиление антимикробной активности наночастиц серебра против патогенов с помощью чайных экстрактов
Исследователи из Института физической химии Польской академии наук (IPC PAS) продемонстрировали, что наночастицы серебра, синтезированные с экстрактом зеленого чая, являются мощным инструментом против патогенов, таких как бактерии и дрожжи. Их работа опубликована в Nanoscale Advances.
Целью было разработать эффективный метод борьбы с бактериями, которые не поддаются действию антимикробных агентов, например, антибиотиков. Чрезмерное использование антибиотиков привело к появлению устойчивости к ним, что стало одной из крупнейших угроз здоровью в мире.
Команда под руководством профессора Яна Пачесного предложила новые наноформуляции для борьбы с распространенными и сложными патогенами, такими как бактерии группы ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter spp.) и проблемные дрожжевые патогены (Candida auris или Cryptococcus neoformans).
Исследователи решили объединить наночастицы серебра (AgNPs), известные своими антимикробными и противогрибковыми свойствами, и экстракты чая, богатые полифенолами с антиоксидантными свойствами. Концепция заключалась в создании гибридных наночастиц серебра с расширенным спектром эффективности против патогенов.
Синтез и свойства гибридных частиц
В качестве стабилизирующего агента (capping agent) использовались три известных сорта чая: черный (B-Tea), зеленый (G-Tea) и чай Пуэр (R-Tea). Это предотвращает агрегацию частиц и обеспечивает высокую активную площадь поверхности. Синтез является экологически чистым.
Полученные структуры варьируются по форме и размеру от 34 до 65 нм в зависимости от типа чая и демонстрируют разную реактивность по отношению к микроорганизмам.
Результаты испытаний
Сначала наночастицы, синтезированные с экстрактами чая (B-TeaNPs, G-TeaNPs и R-TeaNPs), были испытаны на грамотрицательных (E. coli) и грамположительных (E. faecium) бактериальных штаммах.
Тестирование патогенов ESKAPE по протоколу выявило снижение количества бактериальных клеток:
- До 25% для E. faecium
- До 90% для E. cloacae
Гибридные частицы также показали противогрибковую активность:
- Снижение количества жизнеспособных клеток C. auris на 80%
- Снижение количества C. neoformans примерно на 90%
Сада Раза, первый автор исследования: «В большинстве экспериментов контрольные AgNPs и R-TeaNPs показали самую низкую антимикробную эффективность. Это согласуется с другими исследованиями, которые продемонстрировали, что размер не является основным фактором, влияющим на антимикробную активность AgNPs».
Антибактериальные и противогрибковые свойства наночастиц серебра, полученных с экстрактами чая, выше, чем у чистых наночастиц серебра, благодаря высокому содержанию фенольных соединений и изофлавоноидов (особенно катехинов, таких как EGC и EGCG).
Матеуш Вдовяк, соавтор работы: «Мы установили, что наночастицы серебра, синтезированные с экстрактами чая, обладают более высокими антибактериальными свойствами, чем наночастицы серебра сами по себе. Поэтому можно использовать более низкие дозы TeaNPs (0.1 мг мл−1). В некоторых случаях синергетический эффект экстрактов чая и наночастиц серебра обеспечивал эффективность выше, чем у антибиотика (ампициллина) при тех же концентрациях (0.1 мг мл−1) и после относительно короткого времени воздействия в три часа».
Преимущества и перспективы
Необходимое количество гибридных наночастиц серебра для преодоления бактериальных или грибковых инфекций крайне мало, что делает их экономически эффективными.
Этот подход может быть адаптирован для борьбы с другими трудноизлечимыми бактериальными инфекциями и представляет собой альтернативу антибиотикам.
В будущем основная цель исследователей — применение наночастиц в повседневной жизни, начиная с сельскохозяйственных приложений. В более широком масштабе материал может использоваться в биомедицинских приложениях, например, в качестве добавки к повязкам для ран. Также ученые надеются использовать нанотехнологии для разработки более целенаправленных методов лечения устойчивых к лекарствам супербактерий.