Наночастицы серебра — не панацея против микробов
Антимикробные агенты используются для уничтожения или замедления роста бактерий, вирусов и других микроорганизмов. Они могут быть в форме антибиотиков для лечения инфекций или в качестве добавки или покрытия в коммерческих продуктах для защиты от микробов. Эти спасительные инструменты необходимы для профилактики и лечения инфекций у людей, животных и растений, но они также представляют глобальную угрозу для общественного здоровья, когда микроорганизмы развивают к ним устойчивость — явление, известное как антимикробная резистентность.
Одним из основных факторов развития резистентности является неправильное и чрезмерное использование антимикробных агентов, включая наночастицы серебра — перспективный материал с хорошо задокументированными антимикробными свойствами. Он всё чаще используется в коммерческих продуктах, которые рекламируют повышенную эффективность уничтожения микробов: его добавляют в текстиль, наносят на щётки и даже используют в косметике в качестве консерванта.
Группа Гилбертсон из Школы инженерии Суонсона Университета Питтсбурга использовала лабораторные штаммы E. coli, чтобы лучше понять бактериальную резистентность к наночастицам серебра и попытаться предупредить потенциальное неправильное использование этого материала. Результаты работы опубликованы в Nature Nanotechnology.
Изучение механизмов устойчивости
Группа подвергла E. coli воздействию наночастиц серебра в течение 20 последовательных дней, отслеживая рост бактерий. Наночастицы примерно в 50 раз меньше бактериальной клетки.
«В начале бактерии могли выживать только при низких концентрациях наночастиц серебра, но по мере продолжения эксперимента мы обнаружили, что они способны выживать и при более высоких дозах», — отметила ведущий автор статьи Лиза Стабрила. «Интересно, что мы обнаружили: бактерии развили устойчивость именно к наночастицам серебра, но не к высвобождаемым из них ионам серебра».
Генетическая мутация и роль подвижности
Группа секвенировала геном E. coli, подвергшейся воздействию наночастиц, и обнаружила мутацию в гене, соответствующем эффлюксному насосу, который выталкивает ионы тяжёлых металлов из клетки.
«Возможно, какая-то форма серебра проникает в клетку, и в ответ клетка мутирует, чтобы быстро его выкачать», — добавила Стабрила.
Затем группа изучила два разных типа E. coli: гиперподвижный штамм, который перемещается в среде быстрее обычных подвижных бактерий, и неподвижный штамм. Оказалось, что устойчивость развил только гиперподвижный штамм.
«Это открытие может означать, что наночастицы серебра могут быть хорошим вариантом для воздействия на определённые типы бактерий, в частности, неподвижные штаммы», — сказала Стабрила.
Выводы и перспективы
«Мы первые, кто изучил влияние подвижности бактерий на способность развивать устойчивость к наночастицам серебра», — сказала Лиэнн Гилбертсон. «Наблюдаемое различие действительно интересно и заслуживает дальнейшего изучения».
«Результаты обнадёживают с точки зрения возможности настраивать свойства частиц для желаемого ответа, например, высокой эффективности при избегании резистентности», — заключили авторы.