Противомикробные препараты находят свое применение для уничтожения или замедления роста вирусов, бактерий и других микроорганизмов. Они могут существовать в виде добавок, антибиотиков, используемых для лечения инфекций организма, или покрытия коммерческих продуктов, которые используются для предотвращения микробов.

Такие спасательные средства важны для предотвращения и лечения инфекций у растений, животных и людей. Однако они также создают универсальную угрозу общественному здоровью, когда у микроорганизмов возникает тенденция к развитию к ним устойчивости, что называется устойчивостью к противомикробным препаратам.

Неправильное и чрезмерное использование противомикробных препаратов является существенной движущей силой устойчивости к противомикробным препаратам. Наночастицы серебра – это один из видов сложных материалов с хорошо задокументированными антимикробными свойствами.

Он широко используется в коммерческих продуктах, которые демонстрируют улучшенные характеристики уничтожения микробов – его наносят на зубные щетки, ткут в ткани, а также добавляют в косметику в качестве консерванта.

В инженерной школе Университета Питтсбурга Swanson группа Gilbertson использовала лабораторные штаммы E. coli чтобы лучше понять устойчивость бактерий к наночастицам серебра и приложить усилия для предотвращения возможного неправильного использования этого материала. Недавно команда опубликовала результаты исследования в журнале Nature Nanotechnology .

Устойчивость бактерий к наночастицам серебра недостаточно изучена, поэтому наша группа изучила механизмы, лежащие в основе этого события . Это многообещающее нововведение для добавления в наш арсенал противомикробных препаратов, но мы должны сознательно изучить его и, возможно, регулировать его использование, чтобы избежать снижения эффективности, как мы наблюдали с некоторыми распространенными антибиотиками .

Лиза Стабрила, ведущий автор исследования и аспирант по гражданским и экологическим вопросам, Питтсбургский университет

Стабрыла подверглась Э. coli к наночастицам серебра в течение 20 дней подряд и отслеживали рост бактерий с течением времени. Наночастицы примерно в 50 раз меньше по сравнению с бактерией.

Стабрила отметил: « Вначале бактерии могли выжить только при низких концентрациях наночастиц серебра, но по мере продолжения эксперимента мы обнаружили, что они могут выжить при более высоких дозах . Интересно, что мы обнаружили, что бактерии развивают устойчивость к наночастицам серебра, но не только к высвобожденным ими ионам серебра »

.

Геном E. coli подвергнутые воздействию наночастиц серебра, была секвенирована исследователями, и они обнаружили мутацию в гене, который соответствует откачивающему насосу, вытесняющему ионы тяжелых металлов из клетки.

Возможно, что какая-то форма серебра попадает в клетку, и когда она попадает, клетка мутирует, чтобы быстро выкачать его . Необходима дополнительная работа, чтобы определить, смогут ли исследователи преодолеть этот механизм сопротивления с помощью дизайна частиц .

Лиза Стабрила, ведущий автор исследования и аспирант по гражданским и экологическим вопросам, Питтсбургский университет

Далее группа исследовала два различных типа E. coli : гипермобильный штамм, который плавает в окружающей среде быстрее, чем обычно подвижные бактерии, и неподвижный штамм, не обладающий физическими средствами передвижения. Таким образом, было обнаружено, что только гипермобильный штамм имеет тенденцию к развитию устойчивости.

« Это открытие может означать, что наночастицы серебра могут быть хорошим вариантом для борьбы с определенными типами бактерий, особенно неподвижными штаммами », – заявила Стабрила.

В конце концов, бактериям все же удастся развиться и ускользнуть от противомикробных препаратов. Считается, что понимание механизмов, которые приводят к этой эволюции, и осторожное использование новых противомикробных препаратов поможет уменьшить эффект устойчивости к противомикробным препаратам.

Мы первые исследовали влияние подвижности бактерий на способность развивать устойчивость к наночастицам серебра . Наблюдаемая разница действительно интересна и заслуживает дальнейшего изучения, чтобы понять ее и то, как связать генетический ответ – регулирование оттоком насоса – со способностью бактерий перемещаться в системе.

Линн Гилбертсон, доцент кафедры гражданского строительства и охраны окружающей среды, Питтсбургский университет

« Результаты являются многообещающими, поскольку позволяют настраивать свойства частиц для получения желаемого ответа, например, высокую эффективность, избегая сопротивления », – добавил Гилбертсон.

Ссылка на журнал:

Стабрыла, Л.М., и др. . (2021) Роль подвижности бактерий в механизмах дифференциальной резистентности наночастиц серебра и ионов серебра. Природа Нанотехнологии . doi.org/10.1038/s41565-021-00929-w.

Источник: https://www.pitt.edu/[19459009visible