Sulveren nanopartikels (AgNP's) wurde beskôge as in potinsjeel nuttich ark foar it kontrolearjen fan ferskate patogenen.D'r binne lykwols soargen oer de frijlitting fan AgNP's yn miljeumedia, om't se neidielige minsklike sûnens en ekologyske effekten kinne generearje.Yn dizze stúdzje ûntwikkele en evaluearre wy in nije mikrometergrutte magnetyske hybride kolloïd (MHC) fersierd mei AgNP's fan ferskate grutte (AgNP-MHC's).Nei't se binne oanfrege foar desinfeksje, kinne dizze dieltsjes maklik wurde hersteld fan miljeumedia mei har magnetyske eigenskippen en bliuwe se effektyf foar it ynaktivearjen fan virale patogenen.Wy evalueare de effektiviteit fan AgNP-MHC's foar it ynaktivearjen fan bakteriofaag ϕX174, murine norovirus (MNV), en adenovirus serotype 2 (AdV2).Dizze doelfirussen waarden bleatsteld oan AgNP-MHC's foar 1, 3 en 6 oeren by 25 ° C en dêrnei analysearre troch plaque-assay en real-time TaqMan PCR.De AgNP-MHC's waarden bleatsteld oan in breed oanbod fan pH-nivo's en oan tap- en oerflakwetter om har antivirale effekten te beoardieljen ûnder ferskate omjouwingsomstannichheden.Under de trije testen fan AgNP-MHC's toande Ag30-MHC's de heechste effektiviteit foar it ynaktivearjen fan de firussen.De ϕX174 en MNV waarden fermindere mei mear as 2 log10 nei bleatstelling oan 4.6 × 109 Ag30-MHCs / ml foar 1 h.Dizze resultaten jouwe oan dat de AgNP-MHC's kinne wurde brûkt om virale patogenen te ynaktivearjen mei minimale kâns op potinsjele frijlitting yn 'e omjouwing.

Mei resinte foarútgong yn nanotechnology hawwe nanopartikels wrâldwiid ferhege oandacht krigen op it mêd fan biotechnology, medisinen en folkssûnens (1,2).Troch har hege oerflak-tot-folume-ferhâlding hawwe nano-grutte materialen, typysk fariearjend fan 10 oant 500 nm, unike fysysk-gemyske eigenskippen yn ferliking mei dy fan gruttere materialen (1).De foarm en grutte fan nanomaterialen kinne wurde kontroleare, en spesifike funksjonele groepen kinne wurde konjugearre op har oerflakken om ynteraksjes mei bepaalde aaiwiten as intrazellulêre opname mooglik te meitsjen (3,-5).

Sulveren nanopartikels (AgNP's) binne wiid studearre as in antimykrobiaal middel (6).Sulver wurdt brûkt by it meitsjen fan fyn bestek, foar ornamentaasje, en yn terapeutyske aginten.Sulveren ferbiningen lykas sulver sulfadiazine en bepaalde sâlten binne brûkt as wûne soarchprodukten en as behannelingen foar ynfeksjesykten fanwegen har antimikrobiële eigenskippen (6,7).Resinte stúdzjes hawwe oantoand dat AgNP's tige effektyf binne foar it ynaktivearjen fan ferskate soarten baktearjes en firussen (8,-11).AgNP's en Ag+-ionen frijjûn fan AgNP's ynteraksje direkt mei fosfor- of swevel-befette biomolekulen, ynklusyf DNA, RNA, en aaiwiten (12,-14).It is ek oantoand dat se reaktive soerstofsoarten (ROS) generearje, wêrtroch membraanskea feroarsaakje yn mikroorganismen (15).De grutte, foarm en konsintraasje fan AgNP's binne ek wichtige faktoaren dy't ynfloed hawwe op har antimikrobiële mooglikheden (8,10,13,16,17).

Foarige stúdzjes hawwe ek ferskate problemen markearre as AgNP's wurde brûkt foar it kontrolearjen fan patogenen yn in wetteromjouwing.Earst binne besteande stúdzjes oer de effektiviteit fan AgNP's foar it ynaktivearjen fan virale patogenen yn wetter beheind.Derneist binne monodisperse AgNP's typysk ûnderwurpen oan partikel-partikelaggregaasje fanwegen har lytse grutte en grutte oerflak, en dizze aggregaten ferminderje de effektiviteit fan AgNP's tsjin mikrobiële patogenen (7).Uteinlik is oantoand dat AgNP's ferskate cytotoxyske effekten hawwe (5,18,-20), en de frijlitting fan AgNP's yn in wetteromjouwing kin resultearje yn minsklike sûnens en ekologyske problemen.

Koartlyn ûntwikkele wy in nije mikrometergrutte magnetyske hybride kolloïd (MHC) fersierd mei AgNP's fan ferskate grutte (21,22).De MHC-kearn kin brûkt wurde om de AgNP-kompositen út 'e omjouwing te herstellen.Wy evaluearren de antivirale effektiviteit fan dizze sulveren nanopartikels op MHC's (AgNP-MHC's) mei bakteriofaag ϕX174, murine norovirus (MNV), en adenovirus ûnder ferskate omjouwingsomstannichheden.

Antivirale effekten fan AgNP-MHC's by ferskate konsintraasjes tsjin bakteriofaag ϕX174 (a), MNV (b), en AdV2 (c).Doelfirussen waarden behannele mei ferskate konsintraasjes fan AgNP-MHC's, en mei OH-MHC's (4.6 × 109 dieltsjes / ml) as kontrôle, yn in skodzjende ynkubator (150 rpm, 1 h, 25 ° C).De plaque-assaymetoade waard brûkt om oerlibjende firussen te mjitten.Wearden binne middels ± standertdeviaasjes (SD) fan trije ûnôfhinklike eksperiminten.Asterisken jouwe signifikant ferskillende wearden oan (P<0.05 troch ien-way ANOVA mei Dunnett's test).

Dizze stúdzje hat oantoand dat AgNP-MHC's effektyf binne foar it ynaktivearjen fan bakteriofagen en MNV, in surrogaat foar minsklik norovirus, yn wetter.Derneist kinne AgNP-MHC's maklik weromhelle wurde mei in magneet, wêrtroch effektyf de frijlitting fan potensjeel giftige AgNP's yn 'e omjouwing foarkomt.In oantal eardere ûndersiken hawwe oantoand dat de konsintraasje en partikelgrutte fan AgNP's krityske faktoaren binne foar it ynaktivearjen fan rjochte mikroorganismen (8,16,17).De antimikrobiële effekten fan AgNP's binne ek ôfhinklik fan it type mikroorganisme.De effektiviteit fan AgNP-MHC's foar it ynaktivearjen fan ϕX174 folge in dosis-antwurd relaasje.Under de teste AgNP-MHC's hie Ag30-MHC's in hegere effektiviteit foar it ynaktivearjen fan ϕX174 en MNV.Foar MNV lieten allinich Ag30-MHC's antivirale aktiviteit sjen, mei de oare AgNP-MHC's dy't gjin signifikante ynaktivering fan MNV generearje.Gjin fan 'e AgNP-MHC's hie gjin signifikante antivirale aktiviteit tsjin AdV2.

Neist dieltsjegrutte wie de konsintraasje fan sulver yn 'e AgNP-MHC's ek wichtich.De konsintraasje fan sulver die bliken de effektiviteit fan 'e antivirale effekten fan AgNP-MHC's te bepalen.De sulveren konsintraasjes yn oplossingen fan Ag07-MHCs en Ag30-MHCs by 4.6 × 109 dieltsjes / ml wiene respektivelik 28.75 ppm en 200 ppm, en korrelearre mei it nivo fan antivirale aktiviteit.Tabel 2gearfettet de sulverkonsintraasjes en oerflakgebieten fan 'e testen AgNP-MHC's.Ag07-MHC's lieten de leechste antivirale aktiviteit sjen en hiene de leechste sulverkonsintraasje en oerflak, wat suggerearret dat dizze eigenskippen relatearre binne oan 'e antivirale aktiviteit fan AgNP-MHC's.

Us foarige stúdzje hat oanjûn dat de wichtichste antimikrobiële meganismen fan AgNP-MHC's de gemyske abstraksje binne fan Mg2+ of Ca2+-ionen út mikrobiële membranen, de skepping fan kompleksen mei thiolgroepen dy't by de membranen lizze, en de generaasje fan reaktive soerstofsoarten (ROS) (21).Om't AgNP-MHC's in relatyf grutte partikelgrutte hawwe (~500 nm), is it net wierskynlik dat se in virale kapside kinne penetrearje.Ynstee lykje AgNP-MHC's te ynteraksje mei virale oerflakproteinen.AgNP's op 'e kompositen hawwe de neiging om thiolgroep-befettende biomolekulen te binen ynbêde yn 'e jasproteinen fan firussen.Dêrom binne de biogemyske eigenskippen fan virale kapsideproteinen wichtich foar it bepalen fan har gefoelichheid foar AgNP-MHC's.figuer 1toant de ferskillende gefoelichheid fan 'e firussen foar de effekten fan AgNP-MHC's.De bakteriofagen ϕX174 en MNV wiene gefoelich foar AgNP-MHC's, mar AdV2 wie resistint.It hege fersetnivo fan AdV2 is wierskynlik ferbûn mei syn grutte en struktuer.Adenovirussen fariearje yn grutte fan 70 oant 100 nm (30), wêrtroch se folle grutter binne as ϕX174 (27 oant 33 nm) en MNV (28 oant 35 nm) (31,32).Neist har grutte grutte hawwe adenovirussen dûbelstrengich DNA, yn tsjinstelling ta oare firussen, en binne resistint foar ferskate omjouwingsstressen lykas waarmte en UV-strieling (33,34).Us foarige stúdzje rapportearre dat hast in 3-log10-reduksje fan MS2 barde mei Ag30-MHC's binnen 6 h (21).MS2 en ϕX174 hawwe ferlykbere maten mei ferskate soarten nukleïnesûr (RNA of DNA), mar hawwe ferlykbere tariven fan ynaktivering troch Ag30-MHC's.Dêrom liket de aard fan it nukleïnesûr net de wichtichste faktor te wêzen foar ferset tsjin AgNP-MHC's.Ynstee dêrfan like de grutte en foarm fan virale dieltsjes wichtiger te wêzen, om't adenovirus in folle grutter firus is.De Ag30-MHC's berikten hast in 2-log10-reduksje fan M13 binnen 6 h (ús net-publisearre gegevens).M13 is single-stringed DNA firus (35) en is ~880 nm lang en 6,6 nm yn diameter (36).De taryf fan ynaktivearring fan de filamentous bakteriofaag M13 wie tusken dy fan lytse, rûn-strukturearre firussen (MNV, ϕX174, en MS2) en in grut firus (AdV2).

Yn 'e hjoeddeiske stúdzje wie de ynaktivaasjekinetika fan MNV signifikant oars yn' e plaque-assay en de RT-PCR-assay (Fig. 2benenc).c).Molekulêre assays lykas RT-PCR binne bekend dat se de ynaktiveringsraten fan firussen signifikant ûnderskatte (25,28), lykas fûn yn ús stúdzje.Om't AgNP-MHC's primêr ynteraksje mei it virale oerflak, binne se mear kâns om virale mantelproteinen te beskeadigjen ynstee fan virale nukleïnesoeren.Dêrom kin in RT-PCR-assay om virale nukleïnesûr te mjitten de ynaktivering fan firussen signifikant ûnderskatte.It effekt fan Ag + -ionen en de generaasje fan reaktive soerstofsoarten (ROS) moatte ferantwurdlik wêze foar de ynaktivearring fan 'e hifke firussen.In protte aspekten fan 'e antivirale meganismen fan AgNP-MHC's binne lykwols noch ûndúdlik, en fierder ûndersyk mei biotechnologyske oanpak is nedich om it meganisme fan 'e hege wjerstân fan AdV2 te ferklearjen.

Uteinlik evaluearren wy de robústiteit fan 'e antivirale aktiviteit fan Ag30-MHC's troch se te bleatsjen oan in breed oanbod fan pH-wearden en oan tap- en oerflakwettermonsters foardat se har antivirale aktiviteit mjitten (Fig. 3enen 4).4).Bleatstelling oan ekstreem lege pH-omstannichheden resultearre yn it fysike en / of funksjoneel ferlies fan AgNP's fan 'e MHC (net publisearre gegevens).Yn 'e oanwêzigens fan net-spesifike dieltsjes lieten Ag30-MHC's konsekwint antivirale aktiviteit sjen, nettsjinsteande in delgong yn 'e antivirale aktiviteit tsjin MS2.De antivirale aktiviteit wie it leechst yn ûnfiltreare oerflakwetter, om't in ynteraksje tusken Ag30-MHC's en net-spesifike dieltsjes yn it heul troebele oerflaktewetter wierskynlik in reduksje fan antivirale aktiviteit feroarsake (Tabel 3).Dêrom moatte fjildevaluaasjes fan AgNP-MHC's yn ferskate soarten wetter (bygelyks mei ferskate sâltkonsintraasjes of humussoer) yn 'e takomst wurde útfierd.

Ta beslút hawwe de nije Ag-kompositen, AgNP-MHC's, poerbêste antivirale mooglikheden tsjin ferskate firussen, ynklusyf ϕX174 en MNV.AgNP-MHC's behâlde sterke effektiviteit ûnder ferskate omjouwingsomstannichheden, en dizze dieltsjes kinne maklik weromhelle wurde mei in magneet, sadat har potensjele skealike effekten op minsklike sûnens en it miljeu ferminderje.Dizze stúdzje liet sjen dat it AgNP-komposite in effektyf antiviraal kin wêze yn ferskate omjouwingsynstellingen, sûnder signifikante ekologyske risiko's.