فعالیت های ضد میکروبی نانوذرات نقره

[rahgozar_0`1]

نقره قادر است 650 نوع بیماری را که ناشی از میکرو ارگانیسمهاست از بین ببرد . خاصیت ضد میکروبی نقره به مقدار نقره و نسبت نقره آزاد شده مربوط است. نقره در حالت فلزی آن بى اثر است، اما با رطوبت موجود در پوست و مایع زخم واکنش نشان داده و یونیزه می شود. نقره یونیزه شده شدیدا فعال است، هنگامیکه به پروتئین بافت متصل شود و باعث تغییرات ساختاری در دیواره سلولی باکتری و غشاء هسته می شود که منجر به تغییر شکل و مرگ سلول می شود.نقره همچنین به DNA و RNA باکتری می چسبد و از طریق تغییر ماهیت آن سبب جالوگیری از تکثیر باکتری می شود.

1. مطالعات مکانیسم (Studies: mechanism)

مکانیسم دقیق عمل نقره بر میکروب ها هنوز شناخته شده نیست در شکل تلاش بر آن بوده که مکانیسم های پیشنهادی به طور کلی ارائه شود .

A : یون های نقره با اتصالشان به لایه فسفولیپیدی غشای سیتوپلاسم باعث جدا شدن غشای سلولی از دیواره سلولی می شود . بنابراین اخلال در نفوذپذیری باکتری ایجاد خواهد شد که نتیجه آن فروپاشی تدریجی اولین دیواره دفاعی باکتری خواهد بود .

B : در مکانیسمی دیگر یون های نقره به نقاط کلیدی مارپیچ DNA متصل شده و از رونویسی آن جلوگیری می کند ، در نتیجه از این طریق از تکثیر بیشتر باکتری جلوگیری خواهد شد .

C : یون های نقره در توانایی رونویسی rRNA توسط ریبوزوم ایجاد اخلال می کنند ، از آنجایی که rRNH ها حامل اطلاعات لازم برای ساخت پروتئین ها هستند ، در نتیجه ساخت پروتئین و رسیدن آن به ساختارهای چهارگانه امکان پذیر نخواهد بود . از سوی دیگر یون های نقره به گروه تیول[1] پروتئین و آنزیم ها متصل شده و باعث دناتوره شدن آنزیم های سلول می شود .

D : در صورت اتصال یون های نقره به گروه تیول cytochrome b ، از سنتز آدنوزین تری فسفات (ATP) و در نتیجه تولید انرژی جلوگیری شده و در نهایت از تنفس سلولی جلوگیری می شود .


در یک مطالعه، نانو ذرات نقره به دست آمده با کاهش کمپلکس کاتیونی Ag (NH[SUB]3[/SUB])[SUB]2[/SUB][SUP]+[/SUP] توسط چهار ساکارید به عنوان عوامل ضد میکروبی مورد آزمایش قرار گرفتند . جدول 1 نشان می دهد که نانو ذرات نقره سنتز شده با استفاده از دی ساکارید های مالتوز و لاکتوز، فعالیت ضد باکتری بالاتری نسبت به نانو ذرات نقره سنتز شده با استفاده از مونوساکاریدهای گلوکز و گالاکتوز دارند . اندازه ذرات کلوئیدی نقره برای دی ساکارید کوچکتر از مونوساکارید بوده پس در نتیجه ممکن است علت فعالیت ضد باکتری مشاهده شده باشد . همان طور که در جدول 1 در نژادها باکتری خاص نشان داده شده ، نانو ذرات نقره سنتز شده با اندازه 25 نانومتر از طریق کاهش مالتوز بیشترین فعالیت را نشان داده در حالی که نانو ذرات نقره سنتز شده با اندازه 50 نانومتر از طریق کاهش گالاکتوز کمترین اثر ضد میکروبی را نشان داد .

---

[1] -SH

 

[rahgozar_0`1]

2. مبارزه با عفونت: نانو ذرات نقره و ورود آنها به پزشکی (The battle against infection: Ag NPs and their incorporation into the medical field)



شایع ترین عارضه و علت مرگ و میر در بیماران بیمارستان عفونت است . بنابراین، اثرات ضد باکتریایی نقره در برنامه های مختلف پزشکی گنجانیده شده است . کاتترهای پلاستیکی با روکش نانو ذرات نقره از تشکیل بیوفیلم (باکتری های فوق) E. coli ، Enterococcus، Staphylococcus aureus ، Candida albicans ، Staphylococci ، و Pseudomonas aeruginosa جلوگیری کرده و همچنین فعالیت ضد میکروبی قابل توجهی در شرایط آزمایشگاه نشان می دهد .
مصرف مکمل نانو ذرات نقره با آنتی بیوتیک های مانند G پنی سیلین، آموکسی سیلین، اریترومایسین، کلیندامایسین و ونکومایسین در مقابل باکتری E. coli و S.aureus مورد بررسی قرار گرفته است . در حضور نانو ذرات نقره فعالیت ضد باکتریایی آنتی بیوتیک ها در هر دو گونه افزایش یافته است. علاوه بر این، نانو ذرات نقره تعبیه شده در رنگ ، کشتار هر دو پاتوژن باکتری های گرم مثبت و گرم منفی انسان را نشان داد .

 

[rahgozar_0`1]

3. نانو ذرات نقره و HIV (Ag NPs and HIV)



به تازگی، یک مطالعه فعالیت بالقوه حفاظت کنندگی نانو ذرات نقره از سلول ها در برابر مواد شیمیائی مضر و محرک ها را نسبت به سلول های آلوده به HIV- 1 را نشان داد . فعالیت های نانو ذرات نقره نسبت به سلول های Hut/CCR5 آلوده بهHIV-1 پس از سه روز درمان مورد بررسی قرار گرفت. نانو ذرات نقره ممکن است تکثیر سلول های Hut/CCR5 را مهار کرده و باعث مرگ برنامه‌ریزی‌شده یاخته وابسته به HIV شود . وابسته به سایز بودن برهمکنش نانو ذرات نقره با ویروس HIV-1 نیز ثابت شده است . نانو ذرات نقره ترجیحا به گیرنده های گلیکوپروتئین gp120 ویروس HIV-1متصل می شود. در این مطالعه آزمایشگاهی، بطور دقیق تر نشان داده شد که این برهمکنش باعث می شود که ویروس به سلول میزبان متصل نشود .

 

[rahgozar_0`1]

4. فیلتر ضد باکتری آب (Antibacterial water filter)



نانو ذرات نقره در فوم پلی یورتان (polyurethane) احتمالا به دلیل تداخل آن با اتم نیتروژن پایدار است و توسط جریان آب شسته نمی شود . پلی یورتان‌ها به دسته‌ای از مواد شیمیایی اطلاق می‌شود که از واکنش پلی ال‌ها و ایزوسیانات‌ها به‌عنوان مواد اصلی تشکیل دهنده ساخته می‌شوند.

فوم یک بار با 105 CFU mL[SUP]−1[/SUP] باکتری E. coli در جریانی با سرعت 0.5 لیتر در دقیقه مورد آزمایش قرار گرفت . در عرض چند ثانیه، مقدار خروجی باکتری E. coli در پساب ، کمتر از حد مورد انتظار مشاهده شد . همچنین، مطالعات کمی بر روی فیلترهای نقره حاوی کربن جهت برسی قابلیت کاهش فعالیت باکتری انجام شده است .

 

[rahgozar_0`1]

5. فیلتر ضد میکروبی هوا (Antibacterial air filter)



بیوآئروسل ها ذرات موجود در هوا از منشاء بیولوژیکی هستند که قادر به ایجاد بیماریهای حاد و مزمن هستند . به طور کلی، بیوآئروسل ها با گرایش به تکثیر در شرایط مرطوب بر روی سیستم های گرمایشی جمع می شوند. فیلترهای الیاف کربن فعال که به اختصار با (ACF) نمایش داده می شود به طور گسترده ای جهت حذف آلاینده های خطرناک گازی از هوا استفاده می شود . با این حال، فیلتر ACF خود تبدیل به یک منبع بیوآئروسل می شود زیرا باکتری ها ترجیح می دهند به مواد کربن جامد بچسبند . اخیرا اثر ضد میکروبی ذرات نقره پوشش داده شده بر روی یک فیلترACF مورد آزمایش قرار گرفته است . نقره قرار گرفته در فیلترهایACF موثر برای حذف بیوآئروسل ها بودند .

 

[rahgozar_0`1]

6. اثر اندازه و شکل بر روی فعالیت ضد میکروبی نانوذرات (Effect of size and shape on the antimicrobial activity of nanoparticles)




اندازه نانوذرات حاکی از آن است که نانو ذرات دارای سطوح بزرگی هستند که در تماس با باکتری ها قرار می گیرند و بنابراین آنها دارای میزان درصد برهمکنش بیشتری نسبت به ذرات بزرگتر خواهند بود
در برهمکنش نانوذرات کوچکتر از10 نانومتر با باکتری ها ، اثرات الکترونیکی ایجاد می شودکه به افزایش واکنشپذیری نانوذرات می انجامد . بنابراین، این که اثر آنتی باکتریال نانوذرات نقره وابسته به اندازه است را تایید می کند
همچنین اثر ضد میکروبی نانوذرات به اشکال نانوذرات بستگی دارد ، این را می توان با مطالعه مهار رشد باکتری توسط نانوذرات با شکل متفاوت تأیید کرد. با توجه به مطالعالت نانوذرات مثلثی ناقص مهار باکتریای را با مقدار نقره 1 میکروگرم نشان می دهد . در حالی که در مورد نانوذرات کروی مقدار نقره مورد نیاز12.5 میکروگرم است . نانو ذرات میله ای شکل در مجموع نیاز به مقدار50 تا100 میکروگرم نقره دارند . به این ترتیب، نانوذرات نقره با اشکال مختلف دارای اثرات متفاوتی بر روی سلول باکتری هستند

 

[rahgozar_0`1]

7. تجهیزات پزشکی پوشیده شده از نقره (Silver coated medical devices)



نانوذرات نقره نیز به عنوان کاندید برای پوشش دستگاه های پزشکی در نظر گرفته شد . دستگاه های پزشکی پوشش داده شده با یونهای نقره یا فلز نقره در آزمایشهای بالینی نا امید کننده ثابت شد .دلیل این امر ممکن است به علت غیر فعال بودن فلز نقره هنگامی که در تماس با پلاسمای خون است و عدم دوام پوشش باشد
در سال 2004 استفاده از نانوذرات نقره را برای اشباع سازی پلیمر دستگاه های پزشکی جهت افزایش اثر ضد میکروبیشان نشان دادند . دیسک های سیلیکون با ضخامت0.45 میلی متر به عنوان یک ماده زیستی برای اشباع سازی مورد استفاده قرار گرفت ، نانوذرات نقره در شرایط بی هوازی تولید شدند و تشکیل نانوذرات با استفاده از تکنیک TEM تایید شد

 

[rahgozar_0`1]

8. پانسمان نقره (Silver dressings)



پانسمان بخش عمده ای را در درمان زخم ها اجرا می کند . در سالهای اخیر، توسعه گونه های پاتوژن مقاوم به یک مشکل عمده تبدیل شده است و طراحی پانسمان زخم جدید دستیابی به موفقیت بزرگ برای درمان عفونت ها و زخم ها ایجاد کرده است . پانسمان های نقره با استفاده از سیستم های انتقالی که نقره را در غلظت های مختلف انتشار می دهند ساخته می شود . اما عوامل مختلف از جمله توزیع نقره در پانسمان، مواد شیمیایی و شکل فیزیکی آن ، تمایل پانسمان به رطوبت نیز کشتار میکروارگانیسم ها را تحت تاثیر قرار دهد .

 

[rahgozar_0`1]

9. پارچه های نساجی پوشش داده شده با نقره (Silver coated textile fabrics)



در چند دهه گذشته، محققان در حال بهره گرفتن از توسعه پارچه های نساجی حاوی عوامل ضد باکتری هستند . از آنجایی که، نقره غیر سمی و دارای خواص ضد میکروبی است ، کارگران را به استفاده از نانوذرات نقره در پارچه های نساجی مختلف ترغیب کرده است . در این راستا، الیاف نانوکامپوزیت نقره که شامل نانوذرات نقره گنجانیده شده در داخل پارچه می باشد آماده شد ، اما از مطالعه اسکن میکروسکوپ الکترونی نتیجه گیری شد که نانوذرات نقره گنجانیده شده در بخش غلاف پارچه دارای خواص ضد باکتری قابل توجهی نسبت به نانوذرات نقره گنجانیده شده در بخش اصلی پارچه می باشد

 

[rahgozar_0`1]

10. سمیت نقره (Silver toxicity)



تنها زمانی که یک زخم باز بزرگ وجود دارد و مقدار زیادی از یون های نقره برای پوشش استفاده می شود مسمومیت نقره به صورت ابتلا به آرگیریا (argyria) مشاهده می شود . به طور منظم هیچ گزارش آلرژی نسبت به نقره وجود ندارد .نانوذرات نقره پیشنهاد شده در اغلب مطالعات انجام شده غیر سمی بوده است . اما با توجه به اندازه کوچک و خواص متغیرشان برای محیط زیست خطرناک پیشنهاد می شوند