Антибиотические свойства наночастиц - Antibiotic properties of nanoparticles - Wikipedia

Наночастицы были тщательно изучены на предмет их антимикробных свойств, чтобы бороться с супер ошибка бактерии. Некоторые характеристики, в частности, делают наночастицы сильными кандидатами в традиционные антибиотик альтернатива наркотикам. Во-первых, они имеют высокое отношение площади поверхности к объему, что увеличивает площадь контакта с целевыми организмами.[1][2]Во-вторых, их можно синтезировать из полимеров, липидов и металлов.[1]В-третьих, множество химических структур, таких как фуллерены и оксиды металлов, учитывают разнообразный набор химических функций.

Ключ к эффективности наночастиц против устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий заключается в их небольшом размере. В наномасштабе частицы могут вести себя как молекулы при взаимодействии с клеткой, что позволяет им легко проникать через клеточную мембрану и вмешиваться в жизненно важные молекулярные пути, если химия возможна.[3]

Металлические наночастицы

Большое внимание в исследованиях уделяется запуску производства чрезмерных активные формы кислорода (ROS) с помощью наночастиц, вводимых в бактериальные клетки. Наличие чрезмерного количества АФК может стресс структура клетки, приводящая к повреждению ДНК / РНК, снижению мембранной активности, нарушению метаболической активности и вредным побочным реакциям, вызывающим химические вещества, такие как перекиси.[4][5] Производство АФК обычно вызывается введением в клетку как оксидов металлов, так и положительно заряженных металлических наночастиц, таких как оксиды железа и серебро. Положительный заряд металла притягивается к отрицательному заряду клеточной мембраны, через которую он легко проникает. Редокс-реакции происходят в ячейке между металлами и кислородсодержащими веществами в ячейке, чтобы производить АФК.[6] Другие новые методы включают использование квантовые точки такие как теллурид кадмия, под ярким источником света для возбуждения и высвобождения электронов; этот процесс инициирует производство ROS подобно металлическим наночастицам.[4]

Углеродные структуры

Углеродные наноструктуры, такие как графен оксидные (GO) листы, нанотрубки, и фуллерены доказали антимикробные свойства при использовании синергетически другими методами. УФ-излучение направленный на листы GO, например, нарушает активность бактериальных клеток и рост колоний за счет продукции ROS. Допирование нанотрубок или фуллеренов серебро или же наночастицы меди может также повредить способность клеток расти и воспроизводить ДНК.[7] Нанотрубки и фуллерены, в частности, изучаются как водные дисперсии, а не как полимеры, металлы или другие традиционные сухие твердые частицы. Точный механизм, который способствует этой синергии, не совсем понятен, но считается, что он связан с уникальной химией поверхности углеродных наноструктур (т.е. соотношение сторон углеродных нанотрубок, высокая поверхностная энергия в листах GO). Применение углеродных наноматериалов человеком не проводилось из-за неизвестных потенциальных опасностей. Текущие исследования канцерогенных эффектов углеродных наноструктур, если таковые имеются, все еще находятся в зачаточном состоянии, и поэтому нет четкого консенсуса по этой теме.[8]

Синергия наркотиков

Наночастицы могут усиливать действие традиционных антибиотиков, к которым бактерии могут стать устойчивыми, и снижать общий минимальная ингибирующая концентрация (MIC) требуется для препарата. Наночастицы серебра улучшают активность амоксициллин, пенициллин, и гентамицин в бактериях за счет изменения проницаемости мембран и улучшения доставки лекарств[9].[10] Сами наночастицы могут обладать антимикробными свойствами, усиленными или индуцированными добавлением органических лекарств. Было обнаружено, что частицы золота, хотя и не являются антимикробными по своей природе, проявляют антимикробные свойства при функционализации ампициллином.[11] В дополнение к этому, наночастицы золота продемонстрировали улучшенную проницаемость мембраны за счет добавления 4,6-диамино-2-пиримидентиола (DAPT) и неантибиотиков. амины (NAA) к своим поверхностям.[12]

Рекомендации

  1. ^ а б Канди, Венкатарамана; Канди, Сабита (2015-04-17). «Антимикробные свойства наномолекул: потенциальные кандидаты в качестве антибиотиков в эпоху множественной лекарственной устойчивости». Эпидемиология и здоровье. 37: e2015020. Дои:10.4178 / epih / e2015020. ISSN  2092-7193. ЧВК  4459197. PMID  25968114.
  2. ^ Hajipour, Mohammad J .; Фромм, Катарина М .; Акбар Ашкарран, Али; Хименес де Аберастури, Дорлета; Ларраменди, Идоя Руис де; Рохо, Теофило; Серпушан, Вахид; Parak, Wolfgang J .; Махмуди, Мортеза (2012-10-01). «Антибактериальные свойства наночастиц» (PDF). Тенденции в биотехнологии. 30 (10): 499–511. Дои:10.1016 / j.tibtech.2012.06.004. PMID  22884769.
  3. ^ Аллахвердиев Адиль М .; Кон, Екатерина Владимировна; Абамор, Эмра Сефик; Багирова, Малахат; Рафаилович Мириам (2011-11-01). «Как справиться с устойчивостью к антибиотикам: сочетание наночастиц с антибиотиками и другими противомикробными средствами». Экспертная оценка противоинфекционной терапии. 9 (11): 1035–1052. Дои:10.1586 / eri.11.121. PMID  22029522. S2CID  24287211.
  4. ^ а б Беннингтон-Кастро, Джозеф (01.03.2016). «Био Фокус: активируемые светом квантовые точки убивают устойчивых к антибиотикам супербактерий». Бюллетень MRS. 41 (3): 178–179. Дои:10.1557 / mrs.2016.35. ISSN  0883-7694.
  5. ^ Ха, Э Юнг; Квон, Ён Джик (10 декабря 2011). ""Наноантибиотики ": новая парадигма лечения инфекционных заболеваний с использованием наноматериалов в эпоху устойчивости к антибиотикам". Журнал контролируемого выпуска. 156 (2): 128–145. Дои:10.1016 / j.jconrel.2011.07.002. ISSN  1873-4995. PMID  21763369.
  6. ^ Ченг, Гуюе; Дай, Мэнхун; Ахмед, Саид; Хао, Хайхун; Ван, Сюй; Юань, Цзунхуэй (2016-04-08). «Противомикробные препараты в борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам». Границы микробиологии. 7: 470. Дои:10.3389 / fmicb.2016.00470. ЧВК  4824775. PMID  27092125.
  7. ^ Тегу, Евангелия; Магана, Мария; Кацогридаки, Александра Элени; Иоаннидис, Анастасиос; Раптис, Василиос; Джордан, Шелдон; Чатципанайоту, Стилианос; Хатзандрулис, Ставрос; Орнелас, Катя (01.05.2016). «Условия нежности: бактерии встречаются с наноповерхностями графена». Биоматериалы. 89: 38–55. Дои:10.1016 / j.biomaterials.2016.02.030. PMID  26946404.
  8. ^ Риттингаузен, Сюзанна; Хакбарт, Аня; Кройценберг, Отто; Эрнст, Генрих; Генрих, Уве; Леонхардт, Альбрехт; Шаудиен, Дирк (20 ноября 2014 г.). «Канцерогенный эффект различных многостенных углеродных нанотрубок (MWCNT) после внутрибрюшинной инъекции у крыс». Токсикология частиц и волокон. 11: 59. Дои:10.1186 / s12989-014-0059-z. ЧВК  4243371. PMID  25410479.
  9. ^ Флорес-Кастильо, Дж. М., Роперо-Вега, Дж. Л., Перуллини, М., Йоббаджи, М. Биополимерные гранулы поливинилового спирта и альгината для инкапсуляции пептида Ib-M6 и его антимикробной активности против E. coli (2019) Heliyon, 5 (6), ст. нет. e01872. DOI: 10.1016 / j.heliyon.2019.e01872 В архиве 2013-07-11 в Wayback Machine
  10. ^ Смекалова, Моника; Арагон, Вирджиния; Паначек, Алесь; Пручек, Роберт; Зборил, Радек; Квитек, Libor (01.03.2016). «Усиление антибактериального действия антибиотиков в сочетании с наночастицами серебра против патогенов животных». Ветеринарный журнал (Лондон, Англия: 1997). 209: 174–179. Дои:10.1016 / j.tvjl.2015.10.032. PMID  26832810.
  11. ^ Браун, Эшли Н .; Смит, Кэтрин; Samuels, Tova A .; Лу, Цзянжуй; Obare, Sherine O .; Скотт, Мария Э. (2012-04-15). «Наночастицы, функционализированные с помощью ампициллина, разрушают изоляты множественной антибиотикорезистентности Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter aerogenes, а также устойчивых к метициллину Staphylococcus aureus». Прикладная и экологическая микробиология. 78 (8): 2768–2774. Дои:10.1128 / AEM.06513-11. ЧВК  3318834. PMID  22286985.
  12. ^ Чжао, Ююнь; Чен, Зелян; Чен, Янфэнь; Сюй, Цзе; Ли, Цзинхун; Цзян, Синюй (04.09.2013). «Синергия неантибиотических препаратов и пиримидинтиола на золотых наночастицах против супербактерий». Журнал Американского химического общества. 135 (35): 12940–12943. Дои:10.1021 / ja4058635. PMID  23957534.