Ионы, а не частицы, делают серебро токсичным для бактерий

Исследователи из Университета Райса разрешили давний спор о механизме, с помощью которого наночастицы серебра — самый широко используемый наноматериал в мире — убивают бактерии.

Учёные давно знали, что ионы серебра, которые высвобождаются из наночастиц при окислении, смертельны для бактерий. Однако также существовало предположение, что сами наночастицы серебра, особенно самые маленькие размером около 3 нанометров, могут быть токсичны. Исследование, опубликованное в журнале Nano Letters, показывает, что это не так.

Ключевой эксперимент

• Чтобы проверить гипотезу, исследователи создали анаэробную среду (без доступа кислорода), чтобы предотвратить окисление серебра и высвобождение ионов.
• В этих условиях даже высокие концентрации наночастиц серебра (до 195 частей на миллион) оказались практически безвредными для бактерий.
• В то же время, ионы серебра в концентрации всего около 15 частей на миллиард убивали все бактерии. Это означает, что наночастицы в 7 665 раз менее токсичны, чем ионы серебра.

Выводы и последствия

Основной вывод: нерастворимые наночастицы серебра не убивают клетки при прямом контакте. Это делают растворимые ионы, активируемые через окисление вблизи бактерий.

• Гормезис: Исследователи также обнаружили эффект гормезиса: E. coli стимулировалась малыми, не смертельными дозами ионов серебра.
• Фокус на контроле высвобождения: Ключевым фактором токсичности являются ионы серебра. Поэтому внимание следует уделять не столько размеру или форме частиц, а процессам массопереноса и механизмам контролируемого высвобождения ионов.
• Оптимизация применения: Эти знания помогут усиливать антибактериальные свойства наночастиц и снижать их воздействие на окружающую среду, например, с помощью полимерных покрытий, регулирующих скорость высвобождения ионов.