Arĝentaj nanopartikloj (AgNPoj) estas konsideritaj kiel eble utila ilo por kontrolado de diversaj patogenoj.Tamen, ekzistas zorgoj pri la liberigo de AgNPs en mediajn amaskomunikilarojn, ĉar ili povas generi negativajn homajn sanojn kaj ekologiajn efikojn.En ĉi tiu studo, ni evoluigis kaj taksis novan mikrometro-grandan magnetan hibridan koloidon (MHC) ornamitan per diversgrandaj AgNPs (AgNP-MHCs).Post estado aplikitaj por desinfektado, ĉi tiuj partikloj povas esti facile reakiritaj de mediaj amaskomunikiloj uzante siajn magnetajn trajtojn kaj resti efikaj por senaktivigi viruspatogenojn.Ni taksis la efikecon de AgNP-MHCs por malaktivigi bakteriofago ϕX174, murine norovirus (MNV), kaj adenovirus serotipo 2 (AdV2).Ĉi tiuj celvirusoj estis eksponitaj al AgNP-MHCs dum 1, 3 kaj 6 h je 25 °C kaj tiam analizitaj per plaka analizo kaj realtempa TaqMan PCR.La AgNP-MHCs estis eksponitaj al larĝa gamo de pH-niveloj kaj al frapeto kaj surfaca akvo por taksi siajn kontraŭvirusajn efikojn sub malsamaj medikondiĉoj.Inter la tri specoj de AgNP-MHC-oj testitaj, Ag30-MHC-oj montris la plej altan efikecon por malaktivigi la virusojn.La ϕX174 kaj MNV estis reduktitaj per pli ol 2 log10 post eksponiĝo al 4.6 × 109 Ag30-MHCs/ml dum 1 h.Tiuj rezultoj indikis ke la AgNP-MHCoj povus esti uzitaj por malaktivigi viruspatogenojn kun minimuma ebleco de ebla liberigo en medion.

Kun lastatempaj progresoj en nanoteknologio, nanopartikloj ricevis pliigitan atenton tutmonde en la kampoj de bioteknologio, medicino, kaj popolsano (1,2).Pro ilia alta surfaco-al-volumena rilatumo, nano-grandaj materialoj, tipe intervalantaj de 10 ĝis 500 nm, havas unikajn fizikkemiajn trajtojn kompare kun tiuj de pli grandaj materialoj (1).La formo kaj grandeco de nanomaterialoj povas esti kontrolitaj, kaj specifaj funkciaj grupoj povas esti konjugitaj sur siaj surfacoj por ebligi interagojn kun certaj proteinoj aŭ intraĉelan asimiladon (3,–5).

Arĝentaj nanopartikloj (AgNPoj) estis vaste studitaj kiel antimikroba agento (6).Arĝento estas uzata en la kreado de fajnaj manĝilaroj, por ornamado kaj en terapiaj agentoj.Arĝentaj kunmetaĵoj kiel ekzemple arĝenta sulfadiazino kaj certaj saloj estis utiligitaj kiel vundprizorgproduktoj kaj kiel terapioj por infektaj malsanoj pro siaj antimikrobaj trajtoj (6,7).Lastatempaj studoj rivelis ke AgNP-oj estas tre efikaj por malaktivigi diversajn specojn de bakterioj kaj virusoj (8,–11).AgNP-oj kaj Ag+-jonoj liberigitaj de AgNP-oj interagas rekte kun fosfor- aŭ sulfur-enhavantaj biomolekuloj, inkluzive de DNA, RNA, kaj proteinoj (12,–14).Ili ankaŭ pruviĝis generi reaktivajn oksigenajn speciojn (ROS), kaŭzante membrandifekton en mikroorganismoj (15).La grandeco, formo kaj koncentriĝo de AgNP-oj ankaŭ estas gravaj faktoroj kiuj influas iliajn antimikrobajn kapablojn (8,10,13,16,17).

Antaŭaj studoj ankaŭ elstarigis plurajn problemojn kiam AgNPoj estas uzitaj por kontrolado de patogenoj en akvomedio.Unue, ekzistantaj studoj pri la efikeco de AgNPs por malaktivigado de viruspatogenoj en akvo estas limigitaj.Krome, monodisigitaj AgNP-oj estas tipe kondiĉigitaj de partiklo-partikla agregado pro sia eta grandeco kaj granda surfacareo, kaj tiuj agregaĵoj reduktas la efikecon de AgNP-oj kontraŭ mikrobaj patogenoj (7).Finfine, AgNP-oj pruviĝis havi diversajn citotoksajn efikojn (5,18,–20), kaj la liberigo de AgNPoj en akvomedion povis rezultigi homan sanon kaj ekologiajn problemojn.

Lastatempe, ni evoluigis novan mikrometro-grandan magnetan hibridan koloidon (MHC) ornamitan per AgNP-oj de diversaj grandecoj (21,22).La MHC-kerno povas esti uzita por reakiri la AgNP-kunmetaĵojn de la medio.Ni taksis la kontraŭvirusan efikecon de ĉi tiuj arĝentaj nanopartikloj sur MHCs (AgNP-MHCs) uzante bakteriofago ϕX174, murine norovirus (MNV) kaj adenovirus sub malsamaj mediaj kondiĉoj.

Antivirusaj efikoj de AgNP-MHCs ĉe diversaj koncentriĝoj kontraŭ bakteriofago ϕX174 (a), MNV (b), kaj AdV2 (c).Celaj virusoj estis traktitaj kun malsamaj koncentriĝoj de AgNP-MHCs, kaj kun OH-MHCs (4.6 × 109 partikloj/ml) kiel kontrolo, en skuanta inkubatoro (150 rpm, 1 h, 25 °C).La plaka analizo metodo estis uzita por mezuri pluvivajn virusojn.Valoroj estas mezumoj ± normaj devioj (SD) de tri sendependaj eksperimentoj.Asteriskoj indikas signife malsamajn valorojn (P< 0,05 per unudirekta ANOVA kun la testo de Dunnett).

Tiu studo pruvis ke AgNP-MHCs estas efikaj por malaktivigado de bakteriofagoj kaj MNV, surogato por homa noroviruso, en akvo.Krome, AgNP-MHCs povas esti facile reakiritaj per magneto, efike malhelpante la liberigon de potenciale toksaj AgNPoj en la medion.Kelkaj antaŭaj studoj montris ke la koncentriĝo kaj partiklograndeco de AgNP-oj estas kritikaj faktoroj por malaktivigado de celita mikroorganismo (8,16,17).La kontraŭmikrobaj efikoj de AgNPs ankaŭ dependas de la speco de mikroorganismo.La efikeco de AgNP-MHCs por malaktivigi ϕX174 sekvis rilaton de dozo-respondo.Inter la AgNP-MHC-oj testitaj, Ag30-MHC-oj havis pli altan efikecon por malaktivigi ϕX174 kaj MNV.Por MNV, nur Ag30-MHCs montris kontraŭvirusan agadon, kie la aliaj AgNP-MHCs ne generas ajnan signifan malaktivigon de MNV.Neniu el la AgNP-MHCs havis ajnan signifan kontraŭvirusan agadon kontraŭ AdV2.

Aldone al partiklograndeco, la koncentriĝo de arĝento en la AgNP-MHCs ankaŭ estis grava.La koncentriĝo de arĝento ŝajnis determini la efikecon de la kontraŭvirusaj efikoj de AgNP-MHCs.La arĝentaj koncentriĝoj en solvaĵoj de Ag07-MHCs kaj Ag30-MHCs je 4.6 × 109 partikloj/ml estis 28.75 ppm kaj 200 ppm, respektive, kaj korelaciis kun la nivelo de kontraŭvirusa agado.Tabelo 2resumas la arĝentajn koncentriĝojn kaj surfacareojn de la AgNP-MHCs provitaj.Ag07-MHCs montris la plej malsupran kontraŭvirusan agadon kaj havis la plej malsupran arĝentan koncentriĝon kaj surfacareon, sugestante ke tiuj trajtoj estas rilataj al la kontraŭvirusa agado de AgNP-MHCs.

Nia antaŭa studo indikis, ke la ĉefaj kontraŭmikrobaj mekanismoj de AgNP-MHCs estas la kemia abstraktado de Mg2+ aŭ Ca2+ jonoj de mikrobaj membranoj, la kreado de kompleksoj kun tiolgrupoj situantaj ĉe la membranoj, kaj la generacio de reaktivaj oksigenaj specioj (ROS) (21).Ĉar AgNP-MHCs havas relative grandan partiklograndecon (~500 Nm), estas neverŝajne ke ili povas penetri viruskapsidon.Anstataŭe, AgNP-MHCs ŝajnas interagi kun virussurfacproteinoj.AgNPoj sur la kunmetaĵoj tendencas ligi tiol-grup-enhavantajn biomolekulojn enigitajn en la mantelproteinoj de virusoj.Tial, la biokemiaj trajtoj de viruskapsidproteinoj estas gravaj por determinado de sia malsaniĝemeco al AgNP-MHCoj.Figuro 1montras la malsamajn malsaniĝemecojn de la virusoj al la efikoj de AgNP-MHCs.La bakteriofagoj ϕX174 kaj MNV estis sentemaj al AgNP-MHCs, sed AdV2 estis rezistema.La alta rezista nivelo de AdV2 verŝajne estos asociita kun sia grandeco kaj strukturo.Adenovirusoj varias en grandeco de 70 ĝis 100 nm (30), igante ilin multe pli grandaj ol ϕX174 (27 ĝis 33 Nm) kaj MNV (28 ĝis 35 Nm) (31,32).Aldone al sia granda grandeco, adenovirusoj havas duoble-fadenan DNA, male al aliaj virusoj, kaj estas rezistemaj al diversaj mediaj stresoj kiel ekzemple varmo kaj UV-radiado (33,34).Nia antaŭa studo raportis, ke preskaŭ 3-log10-redukto de MS2 okazis kun Ag30-MHCs ene de 6 h (21).MS2 kaj ϕX174 havas similajn grandecojn kun malsamaj specoj de nuklea acido (RNA aŭ DNA) sed havas similajn tarifojn de malaktivigo de Ag30-MHCs.Tial, la naturo de la nuklea acido ne ŝajnas esti la plej grava faktoro por rezisto al AgNP-MHCs.Anstataŭe, la grandeco kaj formo de viruspartiklo ŝajnis esti pli gravaj, ĉar adenoviruso estas multe pli granda viruso.La Ag30-MHCs atingis preskaŭ 2-log10-redukton de M13 ene de 6 h (niaj neeldonitaj datumoj).M13 estas unu-fadena DNA-viruso (35) kaj estas ∼880 Nm en longo kaj 6.6 Nm en diametro (36).La indico de malaktivigo de la filamentoza bakteriofago M13 estis meza inter tiuj de malgrandaj, rond-strukturitaj virusoj (MNV, ϕX174, kaj MS2) kaj granda viruso (AdV2).

En la nuna studo, la malaktiviga kinetiko de MNV estis signife malsama en la plaka analizo kaj la RT-PCR-analizo (Fig. 2bkaj​kajc).c).Molekulaj analizoj kiel ekzemple RT-PCR povas signife subtaksi la malaktivigprocentojn de virusoj (25,28), kiel troviĝis en nia studo.Ĉar AgNP-MHCs interagas ĉefe kun la virussurfaco, ili pli difektas supozeble virusmanteloproteinojn prefere ol virusnukleaj acidoj.Tial, RT-PCR-analizo por mezuri virusan nuklean acidon povas signife subtaksi la malaktivigon de virusoj.La efiko de Ag+-jonoj kaj la generacio de reaktivaj oksigenspecioj (ROS) devus kaŭzi la malaktivigo de la testitaj virusoj.Tamen, multaj aspektoj de la kontraŭvirusaj mekanismoj de AgNP-MHCs daŭre estas neklaraj, kaj plia esplorado uzanta bioteknologiajn alirojn estas postulata por pliklarigi la mekanismon de la alta rezisto de AdV2.

Fine, ni taksis la fortikecon de la kontraŭvirusa agado de Ag30-MHC-oj eksponante ilin al larĝa gamo de pH-valoroj kaj al frapeti kaj surfacaj akvaj specimenoj antaŭ mezuri ilian kontraŭvirusan agadon (Fig. 3kajkaj4).4).Eksponiĝo al ekstreme malaltaj pH-kondiĉoj rezultigis la fizikan kaj/aŭ funkcian perdon de AgNPoj de la MHC (neeldonitaj datenoj).En la ĉeesto de nespecifaj partikloj, Ag30-MHCs konstante montris kontraŭvirusan agadon, malgraŭ malkresko en la kontraŭvirusa agado kontraŭ MS2.La kontraŭvirusa agado estis plej malalta en nefiltrita surfaca akvo, ĉar interagado inter Ag30-MHCs kaj nespecifaj partikloj en la tre malklara surfaca akvo verŝajne kaŭzis redukton de kontraŭvirusa agado (Tabelo 3).Tial, kampaj taksadoj de AgNP-MHCs en diversaj specoj de akvo (ekz., kun malsamaj salkoncentriĝoj aŭ humicacido) devus esti faritaj en la estonteco.

En konkludo, la novaj Ag-kunmetaĵoj, AgNP-MHCs, havas bonegajn kontraŭvirusajn kapablojn kontraŭ pluraj virusoj, inkluzive de ϕX174 kaj MNV.AgNP-MHCs konservas fortan efikecon sub malsamaj medikondiĉoj, kaj tiuj partikloj povas esti facile reakiritaj uzante magneton, tiel reduktante siajn eblajn damaĝajn efikojn al homa sano kaj la medio.Ĉi tiu studo montris, ke la AgNP-kunmetaĵo povas esti efika kontraŭvirusa en diversaj mediaj medioj, sen signifaj ekologiaj riskoj.