Ионы, а не наночастицы делают серебро токсичным для бактерий

Ученые Университета Райса (Rice University) разрешили давний научный спор о механизме, посредством которого наночастицы серебра – самый широко используемый в мире наноматериал – убивают бактерии.

Ученым давно известно, что ионы серебра, высвобождающиеся из окисленных наночастиц, смертельны для бактерий. Область использования наночастиц серебра очень широка: это косметика, текстиль, упаковка для пищевых продуктов, моющие средства, аэрозоли и многое другое, то есть практически любой продукт, в котором нужно остановить распространение патогенных микроорганизмов.

Но ученые подозревали, что токсичными для бактерий могут быть и сами наночастицы, особенно самые маленькие из них – размером около 3 нанометров. Специалисты из Университета Райса, опубликовавшие статью в журнале Американского химического общества (American Chemical Society) Nano Letters, опровергли это предположение.

Они установили, что в условиях, когда исключена возможность ионизации серебра, наночастицы не представляют для бактерий практически никакой опасности.

Таким образом, единственно правильным ответом на вопрос, который ученые задают себе вот уже с десяток лет, является тот, что нерастворимые наночастицы серебра не убивают клетки при прямом контакте. Но растворимые ионы, образующиеся при окислении в непосредственной близости от бактерий, отменно справляются с этой задачей.

Чтобы разобраться в этом вопросе, исследователи провели ряд экспериментов на коммерчески доступных и специально синтезированных наночастицах размером от 3 до 11 нанометров, целью которых было выявление корреляции между размером частиц и их токсичностью.

Ожидая, что, чем меньше частицы, тем выше их токсичность, они, однако, получили далеко не столь однозначные результаты. Но токсичность наночастиц в камере без доступа кислорода, то есть, в анаэробной среде, оказалась намного ниже, чем у ионов.

Чтобы подтвердить полученные результаты, исследователи синтезировали наночастицы внутри анаэробной камеры, исключив, тем самым, любую возможность их окисления. Частицы, вплоть до концентрации 195 частей на миллион, все еще оставались нетоксичными для бактерий. Ионизированное же серебро убивает все присутствующие бактерии в концентрации около 15 частей на миллиард. Таким образом, частица в 7665 раз менее токсична, чем ионы серебра, и ее токсичность можно считать пренебрежимо малой.

1_231.jpg Ионы серебра, доставляемые к бактериям наночастицами, способствуют их лизису – процессу разрушения и, в конечном итоге, гибели клетки. Это делает
наночастицы серебра высокоэффективным и широко используемым антибактериальным агентом. Исследование, проведенное учеными Университета Райса,
показало, что токсичными для бактерий являются именно ионы серебра, а не сами наночастицы. Кроме того, лиганды в непосредственной близости от бактерий
могут связывать ионы серебра, препятствуя достижению ими своей цели. (Фото: Zongming Xiu/Rice University)

Руководитель исследования профессор Педро Альварес (Pedro Alvarez) считает, что разработанный его группой анаэробный метод может быть использован для оценки токсичности многих других видов наночастиц металлов, а также помочь в осуществлении контроля над антибактериальными свойствами частиц серебра.

«В конечном итоге, мы хотим научиться контролировать скорость высвобождения ионов, чтобы получать желаемые концентрации, способные хорошо выполнять свою работу», – говорит ученый.

По его мнению, полученные им и его коллегами результаты должны увести дискуссию от обсуждения размера, формы и покрытия наночастиц серебра.

«Конечно, они имеют значение, – считает он, – но лишь косвенное, поскольку эти переменные влияют на скорость растворения ионов. Ключевым фактором, определяющим токсичность, являются сами ионы серебра. Таким образом, основное внимание должно быть уделено процессам переноса массы и механизмам контролируемого высвобождения».

Ученые полагают, что результаты их работы помогут расширить сферу использования антибактериальных свойств наночастиц серебра. При этом их отрицательное влияние на экологию может быть смягчено путем изменения скорости высвобождения ионов, например, с помощью реактивных полимерных покрытий.

Аннотация к статье

Negligible Particle-Specific Antibacterial Activity of Silver Nanoparticles

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (4 votes)
Источник(и):

http://news.rice.edu/…o-bacteria-3