Zilarrezko nanopartikulak (AgNP) hainbat patogeno kontrolatzeko tresna baliagarritzat jotzen dira.Hala ere, AgNPak ingurumen-euskarrietara isurtzearen inguruko kezkak daude, giza osasunerako eta efektu ekologiko kaltegarriak sor ditzaketelako.Ikerketa honetan, hainbat tamainatako AgNP (AgNP-MHCs) apaindutako mikrometro-tamainako koloide hibrido magnetiko (MHC) berri bat garatu eta ebaluatu dugu.Desinfekziorako aplikatu ondoren, partikula hauek ingurumen-euskarrietatik erraz berreskura daitezke beren propietate magnetikoak erabiliz eta eraginkorrak izaten jarraitzen dute patogeno birikoak desaktibatzeko.AgNP-MHCs-en eraginkortasuna ebaluatu dugu ϕX174 bakteriofagoa, murine norovirus (MNV) eta adenovirus serotipo 2 (AdV2) inaktibatzeko.Xede-birus hauek AgNP-MHC-en eraginpean egon ziren 1, 3 eta 6 orduz 25 °C-tan eta, ondoren, plaken azterketa eta denbora errealeko TaqMan PCR bidez aztertu ziren.AgNP-MHC-ak pH-maila ugariren eta iturriko eta gainazaleko uraren eraginpean egon ziren, ingurumen-baldintza desberdinetan zituzten birusen aurkako efektuak ebaluatzeko.Probatu diren hiru AgNP-MHC moten artean, Ag30-MHC-ek birusak desaktibatzeko eraginkortasun handiena erakutsi zuten.ϕX174 eta MNV 2 log10 baino gehiago murriztu ziren 4,6 × 109 Ag30-MHCs/ml 1 orduz esposizio ondoren.Emaitza hauek adierazi zuten AgNP-MHCak patogeno birikoak inaktibatzeko erabil litezkeela ingurunera askatzeko aukera gutxienekoarekin.

Nanoteknologiaren azken aurrerapenekin, nanopartikulek arreta handiagoa jasotzen ari dira mundu osoan bioteknologiaren, medikuntzaren eta osasun publikoaren alorretan (1,2).Azalera-bolumen erlazio handia dela eta, nano tamainako materialek, normalean 10 eta 500 nm bitartekoak, propietate fisikokimiko bereziak dituzte material handienekin alderatuta (1).Nanomaterialen forma eta tamaina kontrolatu daitezke, eta talde funtzional espezifikoak konjokatu daitezke haien gainazaletan, proteina jakin batzuekin elkarrekintzak edo zelula barneko harrapaketa ahalbidetzeko (3,–5).

Zilarrezko nanopartikulak (AgNP) asko aztertu dira mikrobioen aurkako agente gisa (6).Zilarrezko mahai-tresnak sortzeko, apaingarrietarako eta eragile terapeutikoetan erabiltzen da.Zilarrezko konposatuak, hala nola, zilar sulfadiazina eta zenbait gatz erabili izan dira zauriak zaintzeko produktu gisa eta gaixotasun infekziosoetarako tratamendu gisa, mikrobioen aurkako propietateengatik (6,7).Azken ikerketek agerian utzi dute AgNPak oso eraginkorrak direla hainbat bakterio eta birus mota desaktibatzeko (8,–11).AgNPak eta AgNPetatik askatzen diren Ag+ ioiak zuzenean elkarreraginatzen dute fosforoa edo sufrea duten biomolekularekin, DNA, RNA eta proteinekin barne.12,–14).Gainera, frogatu da oxigeno-espezie erreaktiboak (ROS) sortzen dituztela, mikroorganismoetan mintz kalteak eraginez (15).AgNPen tamaina, forma eta kontzentrazioa ere mikrobioen aurkako gaitasunei eragiten dieten faktore garrantzitsuak dira (8,10,13,16,17).

Aurretik egindako ikerketek ere hainbat arazo nabarmendu dituzte AgNPak ur ingurunean patogenoak kontrolatzeko erabiltzen direnean.Lehenik eta behin, AgNP-ek uretan patogeno birikoak inaktibatzeko duten eraginkortasunari buruzko ikerketak mugatuak dira.Gainera, monodispertsatutako AgNPak partikula-partikulen agregazioaren menpe egon ohi dira, tamaina txikiagatik eta azalera handiagatik, eta agregatu hauek AgNPek mikrobio patogenoen aurka duten eraginkortasuna murrizten dute.7).Azkenik, AgNP-ek hainbat efektu zitotoxiko dituztela frogatu da (5,18,–20), eta AgNPak ur-ingurunean askatzeak giza osasuna eta arazo ekologikoak eragin ditzake.

Duela gutxi, mikrometro-tamainako koloide hibrido magnetiko (MHC) berri bat garatu dugu, hainbat tamainatako AgNPz apaindua (21,22).MHC nukleoa AgNP konposatuak ingurunetik berreskuratzeko erabil daiteke.Zilarrezko nanopartikula hauek MHC-etan (AgNP-MHCs) ϕX174 bakteriofagoa, murine norobirusa (MNV) eta adenobirusa ingurune-baldintza desberdinetan erabilita ebaluatu genuen.

AgNP-MHC-en efektu antibiralak ϕX174 (a), MNV (b) eta AdV2 (c) bakteriofagoen aurkako hainbat kontzentraziotan.Helburuko birusak AgNP-MHC-en kontzentrazio ezberdinekin tratatu ziren, eta OH-MHC-ekin (4,6 × 109 partikula/ml) kontrol gisa, astinduz egindako inkubagailu batean (150 rpm, 1 h, 25 °C).Plakaren azterketa metodoa erabili zen bizirik dauden birusak neurtzeko.Balioak hiru esperimentu independenteren batez bestekoak ± desbideratze estandarra (SD) dira.Asteriskoek balio nabarmen desberdinak adierazten dituzte (P< 0,05 norabide bakarreko ANOVA bidez Dunnett-en testarekin).

Azterketa honek frogatu zuen AgNP-MHCak eraginkorrak direla uretan bakteriofagoak eta MNV, giza norobirusaren ordezkoa, inaktibatzeko.Horrez gain, AgNP-MHC-ak erraz berreskura daitezke iman batekin, ingurumenean potentzialki toxikoak diren AgNPak isurtzea eraginkortasunez saihestuz.Aurretik egindako hainbat ikerketek erakutsi dute AgNPen kontzentrazioa eta partikulen tamaina faktore kritikoak direla xede mikroorganismoa desaktibatzeko (8,16,17).AgNPen mikrobioen efektuak ere mikroorganismo motaren araberakoak dira.AgNP-MHC-en eraginkortasuna ϕX174 desaktibatzeko dosi-erantzun erlazioari jarraitu zion.Probatu AgNP-MHCen artean, Ag30-MHC-ek eraginkortasun handiagoa izan zuten ϕX174 eta MNV desaktibatzeko.MNV-rako, Ag30-MHC-ek bakarrik erakutsi zuten birusaren aurkako jarduera, eta beste AgNP-MHC-ek ez zuten MNVren inaktibazio nabarmenik sortu.AgNP-MHCetako batek ere ez zuen AdV2ren aurkako birusen aurkako jarduera esanguratsurik izan.

Partikulen tamainaz gain, AgNP-MHC-en zilar kontzentrazioa ere garrantzitsua zen.Zilar kontzentrazioa AgNP-MHC-en birusen aurkako efektuen eraginkortasuna zehazten zuen.Ag07-MHCs eta Ag30-MHCs-en disoluzioetan zilar-kontzentrazioa 4,6 × 109 partikula/ml-tan 28,75 ppm eta 200 ppm izan ziren, hurrenez hurren, eta birusen aurkako jarduera mailarekin erlazionatuta zeuden.2. taulaAztertutako AgNP-MHC-en zilar-kontzentrazioen eta azalera-eremuak laburbiltzen ditu.Ag07-MHC-ek jarduera antibiral txikiena erakutsi zuten eta zilar-kontzentrazio eta azalera txikiena izan zuten, propietate horiek AgNP-MHC-en birusen aurkako jarduerarekin erlazionatuta daudela iradokitzen du.

Gure aurreko ikerketak adierazi zuen AgNP-MHC-en mikrobioen aurkako mekanismo nagusiak mikrobio-mintzetatik Mg2+ edo Ca2+ ioien abstrakzio kimikoa, mintzetan kokatutako tiol taldeekin konplexuak sortzea eta oxigeno-espezie erreaktiboak (ROS) sortzea direla.21).AgNP-MHC-ek partikula-tamaina nahiko handia dutenez (~500 nm), nekez sartu ahal izango dira kapside biral batean.Horren ordez, AgNP-MHC-ek gainazaleko proteina birikoekin elkarreragiten dutela dirudi.Konpositeetako AgNP-ek birusen estalki-proteinetan txertatutako tiol-taldeak dituzten biomolekulak lotu ohi dituzte.Hori dela eta, kapside birikoen proteinen propietate biokimikoak garrantzitsuak dira AgNP-MHCekiko duten suszeptibilitatea zehazteko.1. irudiaAgNP-MHC-en efektuekiko birusek duten suszeptibilitate desberdinak erakusten ditu.ϕX174 eta MNV bakteriofagoak AgNP-MHC-ak jasan ditzakete, baina AdV2 erresistentea zen.Litekeena da AdV2-ren erresistentzia maila altua bere tamaina eta egiturarekin lotzea.Adenobirusek 70 eta 100 nm bitarteko tamaina dute (30), ϕX174 (27 eta 33 nm) eta MNV (28 eta 35 nm) baino askoz handiagoak (31,32).Tamaina handiaz gain, adenobirusek kate bikoitzeko DNA dute, beste birusek ez bezala, eta erresistenteak dira ingurumeneko hainbat estresekiko, hala nola beroa eta UV erradiazioa (33,34).Gure aurreko ikerketak jakinarazi zuen MS2 ia 3-log10 murrizketa gertatu zela Ag30-MHCekin 6 orduko epean (21).MS2 eta ϕX174 azido nukleiko mota ezberdinekin (RNA edo DNA) antzeko tamainak dituzte, baina Ag30-MHCen inaktibazio-tasa antzekoak dituzte.Beraz, azido nukleikoaren izaera ez dirudi AgNP-MHCekiko erresistentziarako faktore nagusia denik.Horren ordez, partikula biralaren tamaina eta forma garrantzitsuagoa zen, adenobirusa askoz birus handiagoa delako.Ag30-MHC-ek M13-ren ia 2-log10 murrizketa lortu zuten 6 orduko epean (gure datu argitaragabeak).M13 kate bakarreko DNA birusa da (35) eta ~880 nm-ko luzera eta 6,6 nm-ko diametroa ditu (36).M13 bakteriofago harizpikoaren inaktibazio-tasa birus txiki eta biribil-egituratuen (MNV, ϕX174 eta MS2) eta birus handi baten (AdV2) arteko tartekoa izan zen.

Ikerketa honetan, MNVren inaktibazio zinetika nabarmen desberdina izan zen plaken saiakuntzan eta RT-PCR saiakuntzan (2b irudiaetaetac).c).RT-PCR bezalako saiakuntza molekularrek birusen inaktibazio-tasak nabarmen gutxiesten dituztela ezagutzen da (25,28), gure ikerketan aurkitu zen bezala.AgNP-MHC-ek batez ere gainazal biralarekin elkarreragiten dutenez, litekeena da estalki birikoen proteinak kaltetzea azido nukleiko birikoak baino.Hori dela eta, azido nukleiko birikoa neurtzeko RT-PCR saiakera batek birusen inaktibazioa nabarmen gutxiesten dezake.Ag+ ioien efektuak eta oxigeno-espezie erreaktiboak (ROS) sortzeak izan beharko lukete probatutako birusen inaktibitatearen erantzule.Hala ere, AgNP-MHCen birusen aurkako mekanismoen alderdi asko oraindik ez daude argi, eta ikuspegi bioteknologikoak erabiliz ikerketa gehiago behar dira AdV2-ren erresistentzia handiko mekanismoa argitzeko.

Azkenik, Ag30-MHC-en birusen aurkako jardueraren sendotasuna ebaluatu dugu, pH-aren balio sorta zabal baten aurrean eta iturriko eta gainazaleko uraren laginetan haien birusen aurkako jarduera neurtu aurretik (3. irudiaetaeta4).4).pH oso baxuko baldintzetara esposizioak AgNPen galera fisikoa eta/edo funtzionala eragin zuen MHCtik (argitaratu gabeko datuak).Partikula ez espezifikoen presentzian, Ag30-MHC-ek birusen aurkako jarduera etengabe erakutsi zuten, MS2ren aurkako birusaren aurkako jarduerak behera egin zuen arren.Birusaren aurkako jarduera iragazi gabeko gainazaleko uretan izan zen baxuena, izan ere, lurrazaleko ur oso uherenetako Ag30-MHCen eta partikula ez-espezifikoen arteko elkarrekintzak ziurrenik birusen aurkako jardueraren murrizketa eragin zuen (3. taula).Hori dela eta, AgNP-MHCen landa-ebaluazioak hainbat ur motatan (adibidez, gatz-kontzentrazio ezberdinekin edo azido humikoekin) egin beharko lirateke etorkizunean.

Ondorioz, AgNP-MHC-ek AgNP-MHC-ek birusen aurkako gaitasun bikainak dituzte hainbat birusen aurka, ϕX174 eta MNV barne.AgNP-MHC-ek eraginkortasun handia mantentzen dute ingurumen-baldintza desberdinetan, eta partikula horiek erraz berreskura daitezke iman baten bidez, horrela giza osasunean eta ingurumenean izan ditzaketen ondorio kaltegarriak murrizten dira.Azterketa honek erakutsi zuen AgNP konposatua antibiral eraginkorra izan daitekeela hainbat ingurune ingurunetan, arrisku ekologiko handirik gabe.