Արծաթի նանոմասնիկները (AgNPs) համարվում են պոտենցիալ օգտակար գործիք տարբեր պաթոգենների վերահսկման համար:Այնուամենայնիվ, կան մտահոգություններ շրջակա միջավայրի միջավայրում AgNP-ների արտանետման հետ կապված, քանի որ դրանք կարող են առաջացնել մարդու առողջության և էկոլոգիական անբարենպաստ հետևանքներ:Այս ուսումնասիրության ընթացքում մենք մշակեցինք և գնահատեցինք նոր միկրոմետրի չափի մագնիսական հիբրիդ կոլոիդ (MHC), որը զարդարված է տարբեր չափերի AgNP-ներով (AgNP-MHCs):Ախտահանման համար կիրառվելուց հետո այս մասնիկները կարող են հեշտությամբ վերականգնվել շրջակա միջավայրից՝ օգտագործելով իրենց մագնիսական հատկությունները և արդյունավետ են մնում վիրուսային պաթոգենները ապաակտիվացնելու համար:Մենք գնահատեցինք AgNP-MHCs-ի արդյունավետությունը ϕX174 բակտերիոֆագի, մկների նորովիրուսի (MNV) և ադենովիրուսի սերոտիպ 2-ի (AdV2) անակտիվացման համար:Այս թիրախային վիրուսները ենթարկվել են AgNP-MHC-ների 1, 3 և 6 ժամվա ընթացքում 25°C ջերմաստիճանում, այնուհետև վերլուծվել են ափսեի վերլուծության և իրական ժամանակում TaqMan PCR-ի միջոցով:AgNP-MHC-ները ենթարկվել են pH մակարդակների լայն տիրույթի, ինչպես նաև ծորակի և մակերևութային ջրերի՝ շրջակա միջավայրի տարբեր պայմաններում դրանց հակավիրուսային ազդեցությունները գնահատելու համար:Փորձարկված AgNP-MHC-ների երեք տեսակների մեջ Ag30-MHC-ներն ամենաբարձր արդյունավետությունն են ցուցաբերել վիրուսներն ապաակտիվացնելու համար:ϕX174-ը և MNV-ը կրճատվել են ավելի քան 2 log10-ով՝ 1 ժամ 4,6 × 109 Ag30-MHCs/ml ազդեցության ենթարկվելուց հետո:Այս արդյունքները ցույց տվեցին, որ AgNP-MHC-ները կարող են օգտագործվել վիրուսային պաթոգենների ակտիվացման համար՝ շրջակա միջավայր պոտենցիալ արտանետման նվազագույն հնարավորությամբ:

Նանոտեխնոլոգիայի վերջին առաջընթացի հետ մեկտեղ նանոմասնիկները մեծ ուշադրության են արժանանում ամբողջ աշխարհում կենսատեխնոլոգիայի, բժշկության և հանրային առողջության ոլորտներում:1,2)Մակերեւույթ-ծավալ իրենց բարձր հարաբերակցության շնորհիվ նանո-չափի նյութերը, որոնք սովորաբար տատանվում են 10-ից մինչև 500 նմ, ունեն եզակի ֆիզիկաքիմիական հատկություններ՝ համեմատած ավելի մեծ նյութերի հետ:1)Նանոնյութերի ձևն ու չափը կարելի է վերահսկել, և հատուկ ֆունկցիոնալ խմբեր կարող են զուգակցվել դրանց մակերեսների վրա՝ որոշակի սպիտակուցների հետ փոխազդեցության կամ ներբջջային կլանման հնարավորություն տալու համար:3,–5).

Արծաթի նանոմասնիկները (AgNPs) լայնորեն ուսումնասիրվել են որպես հակամանրէային նյութ (6)Արծաթն օգտագործվում է նուրբ պատառաքաղների ստեղծման, զարդարանքի և բուժական միջոցների մեջ։Արծաթի միացությունները, ինչպիսիք են արծաթի սուլֆադիազինը և որոշ աղեր, օգտագործվել են որպես վերքերի խնամքի միջոցներ և որպես վարակիչ հիվանդությունների բուժում՝ շնորհիվ իրենց հակամանրէային հատկությունների (6,7)Վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ AgNP-ները շատ արդյունավետ են տարբեր տեսակի բակտերիաների և վիրուսների ապաակտիվացման համար (8,–11)AgNP-ները և Ag+ իոնները, որոնք ազատվում են AgNP-ներից, ուղղակիորեն փոխազդում են ֆոսֆոր կամ ծծումբ պարունակող կենսամոլեկուլների, այդ թվում՝ ԴՆԹ-ի, ՌՆԹ-ի և սպիտակուցների հետ:12,–14)Ապացուցված է նաև, որ դրանք առաջացնում են թթվածնի ռեակտիվ տեսակներ (ROS)՝ առաջացնելով միկրոօրգանիզմների թաղանթների վնաս (15)AgNP-ների չափը, ձևը և կոնցենտրացիան նույնպես կարևոր գործոններ են, որոնք ազդում են դրանց հակամանրէային կարողությունների վրա (8,10,13,16,17).

Նախորդ ուսումնասիրությունները նաև ընդգծեցին մի շարք խնդիրներ, երբ AgNP-ներն օգտագործվում են ջրային միջավայրում պաթոգենները վերահսկելու համար:Նախ, ջրում վիրուսային պաթոգենների անակտիվացման համար AgNP-ների արդյունավետության վերաբերյալ գոյություն ունեցող ուսումնասիրությունները սահմանափակ են:Բացի այդ, մոնոդիսպերսացված AgNP-ները սովորաբար ենթակա են մասնիկ-մասնիկների ագրեգացման՝ իրենց փոքր չափի և մեծ մակերեսի պատճառով, և այդ ագրեգատները նվազեցնում են AgNP-ների արդյունավետությունը մանրէաբանական պաթոգենների դեմ (7)Վերջապես, AgNP-ներն ունեն տարբեր ցիտոտոքսիկ ազդեցություն (5,18,–20), և AgNP-ների արտանետումը ջրային միջավայր կարող է հանգեցնել մարդու առողջության և էկոլոգիական խնդիրների:

Վերջերս մենք մշակեցինք նոր միկրոմետրի չափի մագնիսական հիբրիդ կոլոիդ (MHC), որը զարդարված է տարբեր չափերի AgNP-ներով (21,22)MHC միջուկը կարող է օգտագործվել շրջակա միջավայրից AgNP կոմպոզիտները վերականգնելու համար:Մենք գնահատեցինք այս արծաթի նանոմասնիկների հակավիրուսային արդյունավետությունը MHC-ների (AgNP-MHCs) վրա՝ օգտագործելով բակտերիոֆագ ϕX174, մկների նորովիրուս (MNV) և ադենովիրուս՝ տարբեր բնապահպանական պայմաններում:

AgNP-MHC-ների հակավիրուսային ազդեցությունները տարբեր կոնցենտրացիաներում բակտերիոֆագի ϕX174 (a), MNV (b) և AdV2 (c) դեմ:Թիրախային վիրուսները մշակվել են AgNP-MHCs-ի տարբեր կոնցենտրացիաներով և OH-MHC-ներով (4,6 × 109 մասնիկներ/մլ)՝ որպես հսկիչ, թափահարող ինկուբատորում (150 rpm, 1 ժ, 25°C):Պլակի վերլուծության մեթոդը օգտագործվել է փրկված վիրուսները չափելու համար:Արժեքները նշանակում են ± ստանդարտ շեղումներ (SD) երեք անկախ փորձերից:Աստղանիշները ցույց են տալիս զգալիորեն տարբեր արժեքներ (P< 0,05 միակողմանի ANOVA-ով Դանեթի թեստով):

Այս ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ AgNP-MHC-ները արդյունավետ են ջրի մեջ բակտերիոֆագների և MNV-ի՝ մարդու նորովիրուսի փոխարինողը ապաակտիվացնելու համար:Բացի այդ, AgNP-MHC-ները կարելի է հեշտությամբ վերականգնել մագնիսի միջոցով՝ արդյունավետորեն կանխելով պոտենցիալ թունավոր AgNP-ների արտազատումը շրջակա միջավայր:Նախորդ մի շարք ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ AgNP-ների կոնցենտրացիան և մասնիկների չափը կարևոր գործոններ են թիրախային միկրոօրգանիզմների ապաակտիվացման համար (8,16,17)AgNP-ների հակամանրէային ազդեցությունը նույնպես կախված է միկրոօրգանիզմի տեսակից:AgNP-MHCs-ի արդյունավետությունը ϕX174-ի անակտիվացման համար հետևում էր դոզան-պատասխան կապին:Փորձարկված AgNP-MHC-ներից Ag30-MHC-ներն ավելի բարձր արդյունավետություն ունեին ϕX174-ը և MNV-ն ապաակտիվացնելու համար:MNV-ի համար միայն Ag30-MHC-ներն են ցուցադրել հակավիրուսային ակտիվություն, իսկ մյուս AgNP-MHC-ները չեն առաջացնում MNV-ի որևէ նշանակալի ապաակտիվացում:AgNP-MHC-ներից և ոչ մեկը որևէ նշանակալի հակավիրուսային ակտիվություն չի ունեցել AdV2-ի դեմ:

Բացի մասնիկների չափից, կարևոր էր նաև արծաթի կոնցենտրացիան AgNP-MHC-ներում։Արծաթի կոնցենտրացիան որոշեց AgNP-MHCs-ի հակավիրուսային ազդեցության արդյունավետությունը:Արծաթի կոնցենտրացիաները Ag07-MHCs-ի և Ag30-MHCs-ի լուծույթներում 4,6 × 109 մասնիկներ/մլ-ում համապատասխանաբար եղել են 28,75 ppm և 200 ppm և փոխկապակցված են հակավիրուսային ակտիվության մակարդակի հետ:Աղյուսակ 2ամփոփում է փորձարկված AgNP-MHC-ների արծաթի կոնցենտրացիաները և մակերեսային տարածքները:Ag07-MHC-ները ցուցադրել են ամենացածր հակավիրուսային ակտիվությունը և ունեցել են արծաթի ամենացածր կոնցենտրացիան և մակերեսը, ինչը ենթադրում է, որ այս հատկությունները կապված են AgNP-MHC-ների հակավիրուսային ակտիվության հետ:

Մեր նախորդ ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ AgNP-MHC-ների հիմնական հակամանրէային մեխանիզմներն են Mg2+ կամ Ca2+ իոնների քիմիական աբստրակցիան մանրէաբանական մեմբրաններից, թաղանթներում տեղակայված թիոլ խմբերի հետ բարդույթների ստեղծումը և թթվածնի ռեակտիվ տեսակների (ROS) առաջացումը (21)Քանի որ AgNP-MHC-ներն ունեն մասնիկների համեմատաբար մեծ չափս (~500 նմ), քիչ հավանական է, որ նրանք կարողանան ներթափանցել վիրուսային կապսիդ:Փոխարենը, AgNP-MHC-ները կարծես փոխազդում են վիրուսային մակերեսային սպիտակուցների հետ:Կոմպոզիտների վրա AgNP-ները հակված են կապելու թիոլ խումբ պարունակող բիոմոլեկուլները, որոնք ներկառուցված են վիրուսների ծածկույթի սպիտակուցներում:Հետևաբար, վիրուսային կապսիդային սպիտակուցների կենսաքիմիական հատկությունները կարևոր են AgNP-MHC-ների նկատմամբ նրանց զգայունությունը որոշելու համար:Նկար 1ցույց է տալիս վիրուսների տարբեր զգայունությունը AgNP-MHC-ների ազդեցության նկատմամբ:ϕX174 և MNV բակտերիոֆագները զգայուն էին AgNP-MHC-ների նկատմամբ, սակայն AdV2-ը դիմացկուն էր:AdV2-ի դիմադրության բարձր մակարդակը, հավանաբար, կապված է դրա չափի և կառուցվածքի հետ:Ադենովիրուսների չափերը տատանվում են 70-ից 100 նմ (30), դարձնելով դրանք շատ ավելի մեծ, քան ϕX174 (27-ից 33 նմ) և MNV (28-ից 35 նմ) (31,32)Բացի իրենց մեծ չափերից, ադենովիրուսներն ունեն կրկնակի շղթա ԴՆԹ, ի տարբերություն այլ վիրուսների, և դիմացկուն են շրջակա միջավայրի տարբեր սթրեսների, ինչպիսիք են ջերմությունը և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը:33,34)Մեր նախորդ ուսումնասիրությունը հայտնել էր, որ MS2-ի գրեթե 3-log10 կրճատումը տեղի է ունեցել Ag30-MHC-ների հետ 6 ժամվա ընթացքում (21)MS2-ը և ϕX174-ն ունեն նման չափսեր տարբեր տեսակի նուկլեինաթթուների հետ (ՌՆԹ կամ ԴՆԹ), սակայն ունեն նույն չափսերը Ag30-MHC-ների կողմից ապաակտիվացման համար:Հետևաբար, նուկլեինաթթվի բնույթը չի թվում AgNP-MHC-ների նկատմամբ դիմադրության հիմնական գործոնը:Փոխարենը, վիրուսային մասնիկի չափն ու ձևը ավելի կարևոր էր, քանի որ ադենովիրուսը շատ ավելի մեծ վիրուս է:Ag30-MHC-ները 6 ժամվա ընթացքում հասել են M13-ի գրեթե 2-log10 կրճատման (մեր չհրապարակված տվյալները):M13-ը միաշղթա ԴՆԹ վիրուս է (35) և ունի ~880 նմ երկարություն և 6,6 նմ տրամագիծ (36)Թելավոր M13 բակտերիոֆագի ապաակտիվացման արագությունը միջանկյալ էր փոքր, կլոր կառուցվածքով վիրուսների (MNV, ϕX174 և MS2) և մեծ վիրուսների (AdV2) վիրուսների միջև:

Ներկայիս ուսումնասիրության մեջ MNV-ի ինակտիվացման կինետիկան զգալիորեն տարբերվում էր ափսեի և RT-PCR վերլուծության ժամանակ (Նկար 2bևև գ) գ)Հայտնի է, որ մոլեկուլային անալիզները, ինչպիսիք են RT-PCR-ն, զգալիորեն թերագնահատում են վիրուսների ապաակտիվացման արագությունը (25,28), ինչպես պարզվեց մեր ուսումնասիրության մեջ:Քանի որ AgNP-MHC-ները հիմնականում փոխազդում են վիրուսային մակերեսի հետ, նրանք ավելի հավանական է, որ վնասեն վիրուսային ծածկույթի սպիտակուցները, քան վիրուսային նուկլեինաթթուները:Հետևաբար, վիրուսային նուկլեինաթթվի չափման RT-PCR վերլուծությունը կարող է զգալիորեն թերագնահատել վիրուսների ապաակտիվացումը:Ag+ իոնների ազդեցությունը և ռեակտիվ թթվածնի տեսակների (ROS) առաջացումը պետք է պատասխանատու լինեն փորձարկված վիրուսների ապաակտիվացման համար:Այնուամենայնիվ, AgNP-MHC-ների հակավիրուսային մեխանիզմների շատ ասպեկտներ դեռևս պարզ չեն, և լրացուցիչ հետազոտություններ են պահանջվում՝ օգտագործելով կենսատեխնոլոգիական մոտեցումները՝ պարզելու համար AdV2-ի բարձր դիմադրության մեխանիզմը:

Վերջապես, մենք գնահատեցինք Ag30-MHC-ների հակավիրուսային ակտիվության կայունությունը՝ ենթարկելով նրանց pH արժեքների լայն շրջանակի և ծորակի և մակերևութային ջրերի նմուշներին՝ նախքան դրանց հակավիրուսային ակտիվությունը չափելը:Նկար 3ևև 4).4)Ծայրահեղ ցածր pH պայմանների ազդեցությունը հանգեցրել է MHC-ից AgNP-ների ֆիզիկական և/կամ ֆունկցիոնալ կորստի (չհրապարակված տվյալներ):Ոչ սպեցիֆիկ մասնիկների առկայության դեպքում Ag30-MHC-ները հետևողականորեն ցուցադրում էին հակավիրուսային ակտիվություն՝ չնայած MS2-ի դեմ հակավիրուսային ակտիվության նվազմանը:Հակավիրուսային ակտիվությունն ամենացածրն էր չզտված մակերևութային ջրերում, քանի որ Ag30-MHCs-ի և բարձր պղտոր մակերևութային ջրում ոչ սպեցիֆիկ մասնիկների փոխազդեցությունը, հավանաբար, հակավիրուսային ակտիվության նվազեցում էր առաջացնում (Աղյուսակ 3)Հետևաբար, ապագայում պետք է իրականացվեն AgNP-MHC-ների դաշտային գնահատումներ տարբեր տեսակի ջրերում (օրինակ՝ աղի տարբեր կոնցենտրացիաներով կամ հումինաթթուով):

Եզրափակելով, նոր Ag կոմպոզիտները՝ AgNP-MHCs, ունեն հիանալի հակավիրուսային հնարավորություններ մի քանի վիրուսների դեմ, ներառյալ ϕX174 և MNV:AgNP-MHC-ները պահպանում են ուժեղ արդյունավետություն շրջակա միջավայրի տարբեր պայմաններում, և այդ մասնիկները կարող են հեշտությամբ վերականգնվել մագնիսի միջոցով՝ այդպիսով նվազեցնելով դրանց պոտենցիալ վնասակար ազդեցությունը մարդու առողջության և շրջակա միջավայրի վրա:Այս ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ AgNP կոմպոզիտը կարող է արդյունավետ հակավիրուսային միջոց լինել շրջակա միջավայրի տարբեր միջավայրերում՝ առանց էական էկոլոգիական ռիսկերի: