સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સ (AgNPs) એ વિવિધ પેથોજેન્સને નિયંત્રિત કરવા માટે સંભવિત ઉપયોગી સાધન માનવામાં આવે છે.જો કે, પર્યાવરણીય માધ્યમોમાં AgNP ના પ્રકાશન અંગે ચિંતાઓ છે, કારણ કે તે પ્રતિકૂળ માનવ સ્વાસ્થ્ય અને પર્યાવરણીય અસરો પેદા કરી શકે છે.આ અભ્યાસમાં, અમે વિવિધ કદના AgNPs (AgNP-MHCs)થી સુશોભિત નવલકથા માઇક્રોમીટર-કદના મેગ્નેટિક હાઇબ્રિડ કોલોઇડ (MHC) વિકસાવ્યા અને તેનું મૂલ્યાંકન કર્યું.જીવાણુ નાશકક્રિયા માટે અરજી કર્યા પછી, આ કણો તેમના ચુંબકીય ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરીને પર્યાવરણીય માધ્યમોમાંથી સરળતાથી પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે અને વાયરલ પેથોજેન્સને નિષ્ક્રિય કરવા માટે અસરકારક રહે છે.અમે બેક્ટેરિયોફેજ ϕX174, મુરિન નોરોવાયરસ (MNV), અને એડેનોવાયરસ સેરોટાઇપ 2 (AdV2) ને નિષ્ક્રિય કરવા માટે AgNP-MHCs ની અસરકારકતાનું મૂલ્યાંકન કર્યું.આ લક્ષિત વાયરસ AgNP-MHC ને 25°C તાપમાને 1, 3 અને 6 કલાક માટે સંપર્કમાં આવ્યા હતા અને પછી પ્લેક એસે અને રીઅલ-ટાઇમ TaqMan PCR દ્વારા તેનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.AgNP-MHCs વિવિધ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ હેઠળ તેમની એન્ટિવાયરલ અસરોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે પીએચ સ્તરોની વિશાળ શ્રેણી અને નળ અને સપાટીના પાણીના સંપર્કમાં આવ્યા હતા.પરીક્ષણ કરાયેલા ત્રણ પ્રકારના AgNP-MHCs પૈકી, Ag30-MHC એ વાયરસને નિષ્ક્રિય કરવા માટે સૌથી વધુ અસરકારકતા દર્શાવી છે.1 કલાક માટે 4.6 × 109 Ag30-MHCs/ml ના સંપર્કમાં આવ્યા પછી ϕX174 અને MNV 2 લોગ10 થી વધુ ઘટાડી ગયા હતા.આ પરિણામો દર્શાવે છે કે AgNP-MHCs નો ઉપયોગ વાયરલ પેથોજેન્સને નિષ્ક્રિય કરવા માટે થઈ શકે છે જેમાં પર્યાવરણમાં સંભવિત પ્રકાશનની ન્યૂનતમ તક છે.

નેનોટેકનોલોજીમાં તાજેતરના વિકાસ સાથે, નેનોપાર્ટિકલ્સ વિશ્વભરમાં બાયોટેકનોલોજી, દવા અને જાહેર આરોગ્ય (1,2).તેમના ઉચ્ચ સપાટી-થી-વોલ્યુમ ગુણોત્તરને કારણે, નેનો-કદની સામગ્રી, સામાન્ય રીતે 10 થી 500 એનએમ સુધીની, મોટી સામગ્રીની તુલનામાં અનન્ય ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે (1).નેનોમટેરિયલ્સના આકાર અને કદને નિયંત્રિત કરી શકાય છે, અને ચોક્કસ કાર્યાત્મક જૂથોને તેમની સપાટી પર સંયોજિત કરી શકાય છે જેથી ચોક્કસ પ્રોટીન અથવા અંતઃકોશિક શોષણ (3,-5).

સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સ (AgNPs) નો એન્ટિમાઇક્રોબાયલ એજન્ટ તરીકે વ્યાપકપણે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે.6).ચાંદીનો ઉપયોગ સુંદર કટલરીના નિર્માણમાં, સુશોભન માટે અને ઉપચારાત્મક એજન્ટોમાં થાય છે.ચાંદીના સંયોજનો જેમ કે સિલ્વર સલ્ફાડિયાઝિન અને ચોક્કસ ક્ષારનો ઉપયોગ ઘાની સંભાળના ઉત્પાદનો તરીકે અને તેમના એન્ટિમાઇક્રોબાયલ ગુણધર્મોને કારણે ચેપી રોગોની સારવાર તરીકે કરવામાં આવે છે (6,7).તાજેતરના અભ્યાસો દર્શાવે છે કે AgNPs વિવિધ પ્રકારના બેક્ટેરિયા અને વાયરસને નિષ્ક્રિય કરવા માટે ખૂબ અસરકારક છે.8,-11).AgNPs અને Ag+ આયનો AgNPsમાંથી મુક્ત થાય છે તે ફોસ્ફરસ- અથવા સલ્ફર ધરાવતા બાયોમોલેક્યુલ્સ સાથે સીધો સંપર્ક કરે છે, જેમાં DNA, RNA અને પ્રોટીનનો સમાવેશ થાય છે (12,-14).તેઓ પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ (ROS) જનરેટ કરતા પણ દર્શાવવામાં આવ્યા છે, જેના કારણે સુક્ષ્મસજીવોમાં પટલને નુકસાન થાય છે.15).AgNP નું કદ, આકાર અને સાંદ્રતા પણ મહત્વપૂર્ણ પરિબળો છે જે તેમની એન્ટિમાઇક્રોબાયલ ક્ષમતાઓને અસર કરે છે (8,10,13,16,17).

જ્યારે પાણીના વાતાવરણમાં પેથોજેન્સને નિયંત્રિત કરવા માટે AgNP નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે ત્યારે અગાઉના અભ્યાસોએ ઘણી સમસ્યાઓને પણ પ્રકાશિત કરી છે.પ્રથમ, પાણીમાં વાયરલ પેથોજેન્સને નિષ્ક્રિય કરવા માટે AgNPs ની અસરકારકતા પર હાલના અભ્યાસો મર્યાદિત છે.વધુમાં, મોનોડિસ્પર્સ્ડ એજીએનપી સામાન્ય રીતે તેમના નાના કદ અને મોટા સપાટીના વિસ્તારને કારણે કણો-કણ એકત્રીકરણને આધિન હોય છે, અને આ એકત્ર એજીએનપીની અસરકારકતા માઇક્રોબાયલ પેથોજેન્સ સામે ઘટાડે છે (7).છેવટે, AgNP ને વિવિધ સાયટોટોક્સિક અસરો હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે (5,18,-20), અને પાણીના વાતાવરણમાં AgNP ને છોડવાથી માનવ સ્વાસ્થ્ય અને ઇકોલોજીકલ સમસ્યાઓ થઈ શકે છે.

તાજેતરમાં, અમે એક નવલકથા માઇક્રોમીટર-કદના મેગ્નેટિક હાઇબ્રિડ કોલોઇડ (MHC) વિકસાવી છે જે વિવિધ કદના AgNPs (21,22).MHC કોરનો ઉપયોગ પર્યાવરણમાંથી AgNP સંયોજનોને પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે થઈ શકે છે.અમે વિવિધ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ હેઠળ બેક્ટેરિયોફેજ ϕX174, મ્યુરિન નોરોવાયરસ (MNV) અને એડેનોવાયરસનો ઉપયોગ કરીને MHCs (AgNP-MHCs) પર આ ચાંદીના નેનોપાર્ટિકલ્સની એન્ટિવાયરલ અસરકારકતાનું મૂલ્યાંકન કર્યું છે.

બેક્ટેરિયોફેજ ϕX174 (a), MNV (b), અને AdV2 (c) સામે વિવિધ સાંદ્રતા પર AgNP-MHCs ની એન્ટિવાયરલ અસરો.ધ્રુજારી ઇન્ક્યુબેટર (150 rpm, 1 h, 25°C) માં, લક્ષ્યાંક વાયરસની સારવાર AgNP-MHCs ની વિવિધ સાંદ્રતા સાથે અને નિયંત્રણ તરીકે OH-MHCs (4.6 × 109 કણો/ml) સાથે કરવામાં આવી હતી.પ્લેક એસે પદ્ધતિનો ઉપયોગ હયાત વાયરસને માપવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.મૂલ્યોનો અર્થ ત્રણ સ્વતંત્ર પ્રયોગોમાંથી ± પ્રમાણભૂત વિચલનો (SD) છે.ફૂદડી નોંધપાત્ર રીતે અલગ મૂલ્યો સૂચવે છે (P< 0.05 ડનનેટના ટેસ્ટ સાથે વન-વે ANOVA દ્વારા).

આ અભ્યાસ દર્શાવે છે કે AgNP-MHC પાણીમાં બેક્ટેરિયોફેજ અને MNV, માનવ નોરોવાયરસ માટે સરોગેટ નિષ્ક્રિય કરવા માટે અસરકારક છે.વધુમાં, AgNP-MHC ને ચુંબક વડે સરળતાથી પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે, જે પર્યાવરણમાં સંભવિત ઝેરી AgNP ના પ્રકાશનને અસરકારક રીતે અટકાવે છે.અગાઉના અસંખ્ય અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે AgNP ની સાંદ્રતા અને કણોનું કદ લક્ષિત સુક્ષ્મસજીવોને નિષ્ક્રિય કરવા માટે નિર્ણાયક પરિબળો છે.8,16,17).AgNPs ની એન્ટિમાઇક્રોબાયલ અસરો પણ સુક્ષ્મસજીવોના પ્રકાર પર આધારિત છે.ϕX174 નિષ્ક્રિય કરવા માટે AgNP-MHCs ની અસરકારકતા ડોઝ-પ્રતિભાવ સંબંધને અનુસરે છે.પરીક્ષણ કરાયેલ AgNP-MHCs પૈકી, Ag30-MHCs ϕX174 અને MNV ને નિષ્ક્રિય કરવા માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે.MNV માટે, માત્ર Ag30-MHC એ એન્ટિવાયરલ પ્રવૃત્તિ દર્શાવી હતી, અન્ય AgNP-MHC એ MNV ની કોઈ નોંધપાત્ર નિષ્ક્રિયતા પેદા કરી નથી.કોઈ પણ AgNP-MHC માં AdV2 સામે કોઈ નોંધપાત્ર એન્ટિવાયરલ પ્રવૃત્તિ નહોતી.

કણોના કદ ઉપરાંત, AgNP-MHC માં ચાંદીની સાંદ્રતા પણ મહત્વપૂર્ણ હતી.ચાંદીની સાંદ્રતા એજીએનપી-એમએચસીની એન્ટિવાયરલ અસરોની અસરકારકતા નક્કી કરવા માટે દેખાય છે.Ag07-MHCs અને Ag30-MHCs ના ઉકેલોમાં 4.6 × 109 કણો/ml પર ચાંદીની સાંદ્રતા અનુક્રમે 28.75 ppm અને 200 ppm હતી અને એન્ટિવાયરલ પ્રવૃત્તિના સ્તર સાથે સંબંધ ધરાવે છે.કોષ્ટક 2પરીક્ષણ કરેલ AgNP-MHCs ના ચાંદીની સાંદ્રતા અને સપાટી વિસ્તારોનો સારાંશ આપે છે.Ag07-MHC એ સૌથી ઓછી એન્ટિવાયરલ પ્રવૃત્તિ દર્શાવી હતી અને તેમાં સૌથી ઓછી ચાંદીની સાંદ્રતા અને સપાટીનો વિસ્તાર હતો, જે સૂચવે છે કે આ ગુણધર્મો AgNP-MHCની એન્ટિવાયરલ પ્રવૃત્તિ સાથે સંબંધિત છે.

અમારા અગાઉના અભ્યાસે સૂચવ્યું હતું કે AgNP-MHCs ની મુખ્ય એન્ટિમાઇક્રોબાયલ મિકેનિઝમ્સ માઇક્રોબાયલ મેમ્બ્રેનમાંથી Mg2+ અથવા Ca2+ આયનોનું રાસાયણિક અમૂર્તકરણ, પટલ પર સ્થિત થિયોલ જૂથો સાથે સંકુલનું સર્જન અને પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ (ROS) (આરઓએસ) છે.21).કારણ કે AgNP-MHCs પ્રમાણમાં મોટા કણોનું કદ (∼500 nm) ધરાવે છે, તે અસંભવિત છે કે તેઓ વાયરલ કેપ્સિડમાં પ્રવેશ કરી શકે છે.તેના બદલે, AgNP-MHC વાયરલ સપાટી પ્રોટીન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા દેખાય છે.સંયોજનો પરના AgNPs વાયરસના કોટ પ્રોટીનમાં જડિત થિયોલ જૂથ ધરાવતા બાયોમોલેક્યુલ્સને બાંધવાનું વલણ ધરાવે છે.તેથી, વાઈરલ કેપ્સિડ પ્રોટીનના બાયોકેમિકલ ગુણધર્મો AgNP-MHC માટે તેમની સંવેદનશીલતા નક્કી કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે.આકૃતિ 1AgNP-MHCs ની અસરો માટે વાયરસની વિવિધ સંવેદનશીલતા દર્શાવે છે.બેક્ટેરિયોફેજેસ ϕX174 અને MNV AgNP-MHC માટે સંવેદનશીલ હતા, પરંતુ AdV2 પ્રતિરોધક હતા.AdV2 નું ઉચ્ચ પ્રતિકાર સ્તર તેના કદ અને બંધારણ સાથે સંકળાયેલું હોવાની શક્યતા છે.એડેનોવાયરસનું કદ 70 થી 100 એનએમ (30), જે તેમને ϕX174 (27 થી 33 nm) અને MNV (28 થી 35 nm) કરતાં ઘણું મોટું બનાવે છે (31,32).તેમના મોટા કદ ઉપરાંત, એડેનોવાયરસમાં અન્ય વાયરસથી વિપરીત, ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએ હોય છે, અને તે વિવિધ પર્યાવરણીય તાણ જેમ કે ગરમી અને યુવી રેડિયેશન માટે પ્રતિરોધક હોય છે.33,34).અમારા અગાઉના અભ્યાસમાં જણાવાયું છે કે 6 કલાકની અંદર Ag30-MHCs સાથે MS2 નો લગભગ 3-log10 ઘટાડો થયો હતો (21).MS2 અને ϕX174 વિવિધ પ્રકારના ન્યુક્લીક એસિડ (RNA અથવા DNA) સાથે સમાન કદ ધરાવે છે પરંતુ Ag30-MHCs દ્વારા નિષ્ક્રિયતાનો દર સમાન છે.તેથી, ન્યુક્લીક એસિડની પ્રકૃતિ AgNP-MHCs સામે પ્રતિકાર માટેનું મુખ્ય પરિબળ દેખાતું નથી.તેના બદલે, વાયરલ પાર્ટિકલનું કદ અને આકાર વધુ મહત્વપૂર્ણ જણાય છે, કારણ કે એડેનોવાયરસ એ ઘણો મોટો વાયરસ છે.Ag30-MHC એ 6 કલાક (અમારો અપ્રકાશિત ડેટા) ની અંદર M13 નો લગભગ 2-લોગ10 ઘટાડો હાંસલ કર્યો.M13 એ સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએ વાયરસ છે (35) અને લંબાઈમાં ∼ 880 nm અને વ્યાસ 6.6 nm છે (36).ફિલામેન્ટસ બેક્ટેરિયોફેજ M13 ના નિષ્ક્રિયકરણનો દર નાના, રાઉન્ડ-સ્ટ્રક્ચર્ડ વાયરસ (MNV, ϕX174, અને MS2) અને મોટા વાયરસ (AdV2) વચ્ચે મધ્યવર્તી હતો.

હાલના અભ્યાસમાં, MNV ના નિષ્ક્રિયકરણ ગતિશાસ્ત્ર પ્લેક એસે અને RT-PCR એસેમાં નોંધપાત્ર રીતે અલગ હતા (ફિગ. 2bઅનેઅને સી).).RT-PCR જેવા મોલેક્યુલર એસેસ વાયરસના નિષ્ક્રિયતા દરને નોંધપાત્ર રીતે ઓછો અંદાજ આપવા માટે જાણીતા છે (25,28), જેમ કે અમારા અભ્યાસમાં જોવા મળ્યું હતું.કારણ કે AgNP-MHC મુખ્યત્વે વાયરલ સપાટી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, તેઓ વાયરલ ન્યુક્લીક એસિડને બદલે વાયરલ કોટ પ્રોટીનને નુકસાન પહોંચાડે તેવી શક્યતા વધુ હોય છે.તેથી, વાયરલ ન્યુક્લીક એસિડને માપવા માટે RT-PCR પરીક્ષા વાયરસના નિષ્ક્રિયતાને નોંધપાત્ર રીતે ઓછો અંદાજ આપી શકે છે.Ag+ આયનોની અસર અને પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ (ROS) ની અસર પરીક્ષણ કરાયેલા વાઈરસના નિષ્ક્રિયકરણ માટે જવાબદાર હોવા જોઈએ.જો કે, AgNP-MHC ની એન્ટિવાયરલ મિકેનિઝમ્સના ઘણા પાસાઓ હજુ પણ અસ્પષ્ટ છે, અને AdV2 ના ઉચ્ચ પ્રતિકારની પદ્ધતિને સ્પષ્ટ કરવા માટે બાયોટેકનોલોજીકલ અભિગમોનો ઉપયોગ કરીને વધુ સંશોધન જરૂરી છે.

છેલ્લે, અમે Ag30-MHCs ની એન્ટિવાયરલ પ્રવૃત્તિની મજબૂતતાનું મૂલ્યાંકન કર્યું, તેમને pH મૂલ્યોની વિશાળ શ્રેણીમાં ખુલ્લા પાડીને અને તેમની એન્ટિવાયરલ પ્રવૃત્તિને માપતા પહેલા પાણીના નમુનાઓને ટેપ અને સપાટી પર લઈ જઈને (ફિગ. 3અનેઅને 4).4).અત્યંત નીચી pH પરિસ્થિતિઓના સંપર્કમાં પરિણામે MHC (અપ્રકાશિત ડેટા) માંથી AgNPs ના ભૌતિક અને/અથવા કાર્યાત્મક નુકસાન થયું.બિન-વિશિષ્ટ કણોની હાજરીમાં, MS2 સામે એન્ટિવાયરલ પ્રવૃત્તિમાં ઘટાડો હોવા છતાં, Ag30-MHC એ સતત એન્ટિવાયરલ પ્રવૃત્તિ દર્શાવી હતી.બિનફિલ્ટર કરેલ સપાટીના પાણીમાં એન્ટિવાયરલ પ્રવૃત્તિ સૌથી ઓછી હતી, કારણ કે અત્યંત ગંદુ સપાટીના પાણીમાં Ag30-MHCs અને બિન-વિશિષ્ટ કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કદાચ એન્ટિવાયરલ પ્રવૃત્તિમાં ઘટાડો લાવી શકે છે (કોષ્ટક 3).તેથી, વિવિધ પ્રકારના પાણીમાં AgNP-MHC નું ક્ષેત્ર મૂલ્યાંકન (દા.ત., વિવિધ મીઠાની સાંદ્રતા અથવા હ્યુમિક એસિડ સાથે) ભવિષ્યમાં થવું જોઈએ.

નિષ્કર્ષમાં, નવા Ag સંયોજનો, AgNP-MHCs, ϕX174 અને MNV સહિત અનેક વાયરસ સામે ઉત્તમ એન્ટિવાયરલ ક્ષમતા ધરાવે છે.AgNP-MHCs વિવિધ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓમાં મજબૂત અસરકારકતા જાળવી રાખે છે, અને આ કણોને ચુંબકનો ઉપયોગ કરીને સરળતાથી પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે, આમ માનવ સ્વાસ્થ્ય અને પર્યાવરણ પર તેમની સંભવિત હાનિકારક અસરોને ઘટાડે છે.આ અભ્યાસ દર્શાવે છે કે AgNP કમ્પોઝિટ નોંધપાત્ર પર્યાવરણીય જોખમો વિના, વિવિધ પર્યાવરણીય સેટિંગ્સમાં અસરકારક એન્ટિવાયરલ હોઈ શકે છે.