Інфекційні ускладнення, пов’язані з хірургічним втручанням під час імплантації, як правило, обумовлені утворенням бактеріальних біоплівок. В даний час одним із перспективних напрямків боротьби з біоплівками є застосування наночастинок металів (Au, Ag, Fe, Cu, Zn, Mg) та їх оксидів, як (AuО, SiО, Fe2О3, Ag2O, CuO, TiO2, ZnO і MgO), які ретельно досліджуються. Останні досягнення в галузі нанотехнологій, зокрема, можливість одержання високо упорядкованих наночастинок металів, призвели до розвитку нових підходів щодо застосування їх як антибактеріальних засобів. Дослідження показали, що препарати на основі НЧ можуть бути використані як ефективні протимікробні засоби та матеріали у медицині.
Немає однозначних результатів щодо ефективності дії наночастинок після потрапляння їх всередину біоплівки певних бактерій, тому необхідна більша кількість досліджень впливу наночастинок на біоплівки для узагальнення результатів та надання обґрунтованих практичних рекомендацій.
Одними з основних стійких бар’єрів клітини для бактерій є мембрана та клітинна стінка, сприяють адсорбції наночастинок. Основним компонентом Грам-позитивні бактерії мають товсту пептидогліканову стінку та пори, що дозволяє проникнути меншим молекулам, які можуть спричинити пошкодження клітинної стінки бактерії, її загибель. У Грам-негативних бактерій наявність вищої концентрації ліпополісахаридів, ліпопротеїнів і фосфоліпідів дозволяє бактеріям мати негативно заряджену клітинну стінку, що посилює взаємодію з наночастинками. Бактеріальні біоплівки є найбільш схильними до створення бар’єру, який перешкоджає проникненню малих молекул.
Основним механізмом, за допомогою якого наночастинки можуть пошкодити біоплівку, є окислювальний стрес, викликаний активними формами кисню. Однак при контакті з деякими НЧ цей баланс порушується. Це викликає надлишок активних форм кисню, що неминуче призводть до зміни оксидно-відновного стану молекул, що сприятиме клітинному окисленню.
Ще одним із найбільш відомих механізмів протимікробної дії металевих наночастинок є пошкодження ДНК і пригнічення синтезу білка. Зазвичай наночастинки викликають розпад білків рибосомної субодиниці, ферментів та інших білків, синтезованих у мембранах бактеріальної клітини. В ряді досліджень спостерігали деградацію, стиснення та фрагментацію бактеріальної ДНК, що призводило до зниження фізіологічної активності генів.
Метаболічні шляхи бактерій не є ізольованими, а комплексно інтегровані в діяльність клітин, оскільки їх основна роль полягає в підтримці росту та розмноження бактерій. Було помічено, що потрапляючи у бактеріальну клітину, НЧ спричинюють зміни в метаболізмі, що призводить до пошкодження клітинної мембрани та викликає окислювальний стрес і загибель бактерій. Одним із механізмів антибактеріальної дії наночастинок під час взаємодії з бактеріальними біоплівками є взаємодія з позаклітинною матрицею, яка забезпечує доступ будь-якої хімічної молекули агента до бактерії і, таким чином, спричиняє пошкодження клітини.
При контакті з бактеріями наночастинки можуть впливати на швидкість бактеріальної адгезії, викликаючи пошкодження біоплівок, що пояснюється процесами метаболічного інгібування вивільненими іонами металу. Це свідчить про необхідність подальших досліджень механізмів впливу наночастинок на бактеріальні біоплівки.
Список використаних джерел:
1. Lin J., Zhang H., Chen Z., Zheng Y. Penetration of Lipid Membranes by Gold Nanoparticles: Insights into Cellular Uptake, Cytotoxicity, and Their Relationship. ACS Nano. 2010;4:5421–5429. doi: 10.1021/nn1010792.
2. Drake P.L., Hazelwood K.J. Exposure-Related Health Effects of Silver and Silver Compounds: A Review. J. Ann. Occup. Hyg. 2005; 49(7), 575–585.
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter