सिल्वर नैनोकणों (एजीएनपी) को विभिन्न रोगजनकों को नियंत्रित करने के लिए एक संभावित उपयोगी उपकरण माना जाता है।हालाँकि, पर्यावरणीय मीडिया में AgNPs की रिहाई के बारे में चिंताएँ हैं, क्योंकि वे प्रतिकूल मानव स्वास्थ्य और पारिस्थितिक प्रभाव उत्पन्न कर सकते हैं।इस अध्ययन में, हमने विभिन्न आकार के AgNPs (AgNP-MHCs) से सजाए गए एक नए माइक्रोमीटर आकार के चुंबकीय संकर कोलाइड (MHC) का विकास और मूल्यांकन किया।कीटाणुशोधन के लिए लगाए जाने के बाद, इन कणों को उनके चुंबकीय गुणों का उपयोग करके पर्यावरणीय मीडिया से आसानी से पुनर्प्राप्त किया जा सकता है और वायरल रोगजनकों को निष्क्रिय करने के लिए प्रभावी बने रहते हैं।हमने बैक्टीरियोफेज ϕX174, म्यूरिन नोरोवायरस (एमएनवी), और एडेनोवायरस सीरोटाइप 2 (एडीवी2) को निष्क्रिय करने के लिए एजीएनपी-एमएचसी की प्रभावकारिता का मूल्यांकन किया।इन लक्ष्य वायरस को 25°C पर 1, 3 और 6 घंटे के लिए AgNP-MHCs के संपर्क में लाया गया और फिर प्लाक परख और वास्तविक समय TaqMan पीसीआर द्वारा विश्लेषण किया गया।विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में उनके एंटीवायरल प्रभावों का आकलन करने के लिए एजीएनपी-एमएचसी को पीएच स्तरों की एक विस्तृत श्रृंखला और नल और सतह के पानी के संपर्क में लाया गया।परीक्षण किए गए तीन प्रकार के AgNP-MHCs में, Ag30-MHCs ने वायरस को निष्क्रिय करने के लिए उच्चतम प्रभावकारिता प्रदर्शित की।1 घंटे के लिए 4.6 × 109 Ag30-MHCs/ml के संपर्क में आने के बाद ϕX174 और MNV 2 log10 से अधिक कम हो गए थे।इन परिणामों ने संकेत दिया कि एजीएनपी-एमएचसी का उपयोग पर्यावरण में संभावित रिलीज की न्यूनतम संभावना के साथ वायरल रोगजनकों को निष्क्रिय करने के लिए किया जा सकता है।

नैनोटेक्नोलॉजी में हालिया प्रगति के साथ, जैव प्रौद्योगिकी, चिकित्सा और सार्वजनिक स्वास्थ्य के क्षेत्र में नैनोकणों पर दुनिया भर में अधिक ध्यान दिया जा रहा है (1,2).उनके उच्च सतह-से-आयतन अनुपात के कारण, नैनो-आकार की सामग्री, आमतौर पर 10 से 500 एनएम तक, बड़ी सामग्रियों की तुलना में अद्वितीय भौतिक रासायनिक गुण होते हैं (1).नैनोमटेरियल्स के आकार और आकार को नियंत्रित किया जा सकता है, और विशिष्ट कार्यात्मक समूहों को कुछ प्रोटीन या इंट्रासेल्युलर अवशोषण के साथ बातचीत को सक्षम करने के लिए उनकी सतहों पर संयुग्मित किया जा सकता है (3,–5).

सिल्वर नैनोकणों (एजीएनपी) का रोगाणुरोधी एजेंट के रूप में व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है (6).चांदी का उपयोग बढ़िया कटलरी के निर्माण, अलंकरण और चिकित्सीय एजेंटों में किया जाता है।सिल्वर यौगिकों जैसे सिल्वर सल्फ़ैडज़िन और कुछ लवणों का उपयोग घाव देखभाल उत्पादों के रूप में और उनके रोगाणुरोधी गुणों के कारण संक्रामक रोगों के उपचार के रूप में किया जाता है (6,7).हाल के अध्ययनों से पता चला है कि AgNPs विभिन्न प्रकार के बैक्टीरिया और वायरस को निष्क्रिय करने के लिए बहुत प्रभावी हैं (8,–11).AgNPs और Ag+ आयन AgNPs से मुक्त होकर डीएनए, आरएनए और प्रोटीन सहित फॉस्फोरस- या सल्फर युक्त बायोमोलेक्यूल्स के साथ सीधे संपर्क करते हैं (12,–14).उन्हें प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां (आरओएस) उत्पन्न करने के लिए भी दिखाया गया है, जिससे सूक्ष्मजीवों में झिल्ली क्षति होती है (15).AgNPs का आकार, आकृति और सांद्रता भी महत्वपूर्ण कारक हैं जो उनकी रोगाणुरोधी क्षमताओं को प्रभावित करते हैं (8,10,13,16,17).

पिछले अध्ययनों ने भी कई समस्याओं पर प्रकाश डाला है जब एजीएनपी का उपयोग जलीय वातावरण में रोगजनकों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।सबसे पहले, पानी में वायरल रोगजनकों को निष्क्रिय करने के लिए एजीएनपी की प्रभावशीलता पर मौजूदा अध्ययन सीमित हैं।इसके अलावा, मोनोडिस्पर्ड एजीएनपी आमतौर पर अपने छोटे आकार और बड़े सतह क्षेत्र के कारण कण-कण एकत्रीकरण के अधीन होते हैं, और ये समुच्चय माइक्रोबियल रोगजनकों के खिलाफ एजीएनपी की प्रभावशीलता को कम करते हैं (7).अंत में, AgNPs में विभिन्न साइटोटॉक्सिक प्रभाव दिखाए गए हैं (5,18,–20), और एजीएनपी को जलीय वातावरण में छोड़ने से मानव स्वास्थ्य और पारिस्थितिक समस्याएं हो सकती हैं।

हाल ही में, हमने विभिन्न आकारों के एजीएनपी से सजा हुआ एक नया माइक्रोमीटर आकार का चुंबकीय हाइब्रिड कोलाइड (एमएचसी) विकसित किया है (21,22).एमएचसी कोर का उपयोग पर्यावरण से एजीएनपी कंपोजिट को पुनर्प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।हमने विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में बैक्टीरियोफेज ϕX174, म्यूरिन नोरोवायरस (एमएनवी), और एडेनोवायरस का उपयोग करके एमएचसी (एजीएनपी-एमएचसी) पर इन चांदी के नैनोकणों की एंटीवायरल प्रभावकारिता का मूल्यांकन किया।

बैक्टीरियोफेज ϕX174 (ए), एमएनवी (बी), और एडीवी2 (सी) के खिलाफ विभिन्न सांद्रता में एजीएनपी-एमएचसी के एंटीवायरल प्रभाव।लक्ष्य वायरस को एजीएनपी-एमएचसी की विभिन्न सांद्रता के साथ और नियंत्रण के रूप में ओएच-एमएचसी (4.6 × 109 कण / एमएल) के साथ, एक शेकिंग इनक्यूबेटर (150 आरपीएम, 1 एच, 25 डिग्री सेल्सियस) में इलाज किया गया था।जीवित वायरस को मापने के लिए प्लाक परख विधि का उपयोग किया गया था।मान तीन स्वतंत्र प्रयोगों से ± मानक विचलन (एसडी) हैं।तारांकन महत्वपूर्ण रूप से भिन्न मान दर्शाते हैं (P<0.05 डननेट के परीक्षण के साथ एक तरफ़ा एनोवा द्वारा)।

इस अध्ययन से पता चला कि एजीएनपी-एमएचसी पानी में बैक्टीरियोफेज और एमएनवी, जो मानव नोरोवायरस के लिए एक सरोगेट है, को निष्क्रिय करने के लिए प्रभावी हैं।इसके अलावा, एजीएनपी-एमएचसी को एक चुंबक के साथ आसानी से पुनर्प्राप्त किया जा सकता है, जो पर्यावरण में संभावित विषाक्त एजीएनपी की रिहाई को प्रभावी ढंग से रोकता है।पिछले कई अध्ययनों से पता चला है कि AgNPs की सांद्रता और कण आकार लक्षित सूक्ष्मजीवों को निष्क्रिय करने के लिए महत्वपूर्ण कारक हैं (8,16,17).AgNPs के रोगाणुरोधी प्रभाव सूक्ष्मजीव के प्रकार पर भी निर्भर करते हैं।ϕX174 को निष्क्रिय करने के लिए AgNP-MHCs की प्रभावकारिता ने खुराक-प्रतिक्रिया संबंध का पालन किया।परीक्षण किए गए AgNP-MHCs में, Ag30-MHCs में ϕX174 और MNV को निष्क्रिय करने की उच्च प्रभावकारिता थी।एमएनवी के लिए, केवल एजी30-एमएचसी ने एंटीवायरल गतिविधि प्रदर्शित की, अन्य एजीएनपी-एमएचसी ने एमएनवी की कोई महत्वपूर्ण निष्क्रियता उत्पन्न नहीं की।AgNP-MHCs में से किसी में भी AdV2 के विरुद्ध कोई महत्वपूर्ण एंटीवायरल गतिविधि नहीं थी।

कण आकार के अलावा, AgNP-MHCs में चांदी की सांद्रता भी महत्वपूर्ण थी।चांदी की सांद्रता AgNP-MHCs के एंटीवायरल प्रभावों की प्रभावकारिता निर्धारित करती दिखाई दी।4.6 × 109 कण/एमएल पर Ag07-MHCs और Ag30-MHCs के समाधान में चांदी की सांद्रता क्रमशः 28.75 पीपीएम और 200 पीपीएम थी, और एंटीवायरल गतिविधि के स्तर से संबंधित थी।तालिका 2परीक्षण किए गए AgNP-MHCs की चांदी की सांद्रता और सतह क्षेत्रों का सारांश प्रस्तुत करता है।Ag07-MHCs ने सबसे कम एंटीवायरल गतिविधि प्रदर्शित की और चांदी की सांद्रता और सतह क्षेत्र सबसे कम था, जिससे पता चलता है कि ये गुण AgNP-MHCs की एंटीवायरल गतिविधि से संबंधित हैं।

हमारे पिछले अध्ययन से संकेत मिलता है कि AgNP-MHCs के प्रमुख रोगाणुरोधी तंत्र माइक्रोबियल झिल्ली से Mg2+ या Ca2+ आयनों का रासायनिक अवशोषण, झिल्ली पर स्थित थियोल समूहों के साथ परिसरों का निर्माण, और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) की पीढ़ी हैं।21).चूँकि AgNP-MHCs का कण आकार अपेक्षाकृत बड़ा (∼500 nm) होता है, इसलिए यह संभावना नहीं है कि वे वायरल कैप्सिड में प्रवेश कर सकते हैं।इसके बजाय, एजीएनपी-एमएचसी वायरल सतह प्रोटीन के साथ बातचीत करते दिखाई देते हैं।कंपोजिट पर AgNPs वायरस के कोट प्रोटीन में एम्बेडेड थिओल समूह युक्त बायोमोलेक्यूल्स को बांधते हैं।इसलिए, वायरल कैप्सिड प्रोटीन के जैव रासायनिक गुण AgNP-MHCs के प्रति उनकी संवेदनशीलता निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।आकृति 1AgNP-MHCs के प्रभावों के प्रति वायरस की विभिन्न संवेदनशीलता को दर्शाता है।बैक्टीरियोफेज ϕX174 और MNV AgNP-MHCs के प्रति अतिसंवेदनशील थे, लेकिन AdV2 प्रतिरोधी थे।AdV2 का उच्च प्रतिरोध स्तर इसके आकार और संरचना से जुड़ा होने की संभावना है।एडेनोवायरस का आकार 70 से 100 एनएम तक होता है (30), जिससे वे ϕX174 (27 से 33 एनएम) और एमएनवी (28 से 35 एनएम) से काफी बड़े हो गए हैं (31,32).अपने बड़े आकार के अलावा, एडेनोवायरस में अन्य वायरस के विपरीत, डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए होता है, और गर्मी और यूवी विकिरण जैसे विभिन्न पर्यावरणीय तनावों के प्रति प्रतिरोधी होते हैं (33,34).हमारे पिछले अध्ययन में बताया गया था कि Ag30-MHCs के साथ 6 घंटे के भीतर MS2 में लगभग 3-लॉग10 की कमी हुई (21).MS2 और ϕX174 का आकार विभिन्न प्रकार के न्यूक्लिक एसिड (आरएनए या डीएनए) के साथ समान है, लेकिन Ag30-MHCs द्वारा निष्क्रियता की दर समान है।इसलिए, न्यूक्लिक एसिड की प्रकृति AgNP-MHCs के प्रतिरोध के लिए प्रमुख कारक प्रतीत नहीं होती है।इसके बजाय, वायरल कण का आकार और आकार अधिक महत्वपूर्ण प्रतीत हुआ, क्योंकि एडेनोवायरस एक बहुत बड़ा वायरस है।Ag30-MHCs ने 6 घंटे (हमारा अप्रकाशित डेटा) के भीतर M13 की लगभग 2-लॉग10 कमी हासिल की।एम13 एकल-फंसे डीएनए वायरस है (35) और लंबाई ∼880 एनएम और व्यास 6.6 एनएम है (36).फिलामेंटस बैक्टीरियोफेज एम13 की निष्क्रियता की दर छोटे, गोल-संरचित वायरस (एमएनवी, ϕX174, और एमएस2) और एक बड़े वायरस (एडीवी2) के बीच मध्यवर्ती थी।

वर्तमान अध्ययन में, एमएनवी की निष्क्रियता गतिकी प्लाक परख और आरटी-पीसीआर परख में काफी भिन्न थी (चित्र 2बीऔर​औरसी).सी).आरटी-पीसीआर जैसे आणविक परीक्षण वायरस की निष्क्रियता दर को काफी कम आंकने के लिए जाने जाते हैं (25,28), जैसा कि हमारे अध्ययन में पाया गया था।क्योंकि AgNP-MHCs मुख्य रूप से वायरल सतह के साथ संपर्क करते हैं, इसलिए वे वायरल न्यूक्लिक एसिड के बजाय वायरल कोट प्रोटीन को नुकसान पहुंचाने की अधिक संभावना रखते हैं।इसलिए, वायरल न्यूक्लिक एसिड को मापने के लिए आरटी-पीसीआर परख वायरस की निष्क्रियता को काफी कम आंक सकती है।Ag+ आयनों का प्रभाव और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) की उत्पत्ति परीक्षण किए गए वायरस को निष्क्रिय करने के लिए जिम्मेदार होनी चाहिए।हालाँकि, AgNP-MHCs के एंटीवायरल तंत्र के कई पहलू अभी भी अस्पष्ट हैं, और AdV2 के उच्च प्रतिरोध के तंत्र को स्पष्ट करने के लिए जैव प्रौद्योगिकी दृष्टिकोण का उपयोग करके आगे के शोध की आवश्यकता है।

अंत में, हमने Ag30-MHCs की एंटीवायरल गतिविधि की मजबूती का मूल्यांकन उन्हें पीएच मानों की एक विस्तृत श्रृंखला में उजागर करके और उनकी एंटीवायरल गतिविधि को मापने से पहले नल और सतह के पानी के नमूनों में किया।चित्र 3और​और4).4).बेहद कम पीएच स्थितियों के संपर्क में आने से एमएचसी (अप्रकाशित डेटा) से एजीएनपी की भौतिक और/या कार्यात्मक हानि हुई।गैर-विशिष्ट कणों की उपस्थिति में, MS2 के विरुद्ध एंटीवायरल गतिविधि में गिरावट के बावजूद, Ag30-MHCs ने लगातार एंटीवायरल गतिविधि प्रदर्शित की।अनफ़िल्टर्ड सतही पानी में एंटीवायरल गतिविधि सबसे कम थी, क्योंकि अत्यधिक गंदे सतही पानी में Ag30-MHCs और गैर-विशिष्ट कणों के बीच परस्पर क्रिया के कारण संभवतः एंटीवायरल गतिविधि में कमी आई थी (टेबल तीन).इसलिए, विभिन्न प्रकार के पानी (उदाहरण के लिए, विभिन्न नमक सांद्रता या ह्यूमिक एसिड के साथ) में एजीएनपी-एमएचसी का क्षेत्र मूल्यांकन भविष्य में किया जाना चाहिए।

निष्कर्ष में, नए एजी कंपोजिट, एजीएनपी-एमएचसी में ϕX174 और एमएनवी सहित कई वायरस के खिलाफ उत्कृष्ट एंटीवायरल क्षमताएं हैं।एजीएनपी-एमएचसी विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में मजबूत प्रभावकारिता बनाए रखते हैं, और इन कणों को चुंबक का उपयोग करके आसानी से पुनर्प्राप्त किया जा सकता है, जिससे मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण पर उनके संभावित हानिकारक प्रभाव कम हो जाते हैं।इस अध्ययन से पता चला है कि एजीएनपी कंपोजिट महत्वपूर्ण पारिस्थितिक जोखिमों के बिना, विभिन्न पर्यावरणीय सेटिंग्स में एक प्रभावी एंटीवायरल हो सकता है।