Күмүш нанобөлүкчөлөрү (AgNPs) ар кандай патогендерди көзөмөлдөө үчүн потенциалдуу пайдалуу курал болуп эсептелет.Бирок, AgNPs экологиялык маалымат каражаттарына чыгарылышына байланыштуу кооптонуулар бар, анткени алар адамдын ден соолугуна жана экологияга терс таасирин тийгизиши мүмкүн.Бул изилдөөдө биз ар кандай өлчөмдөгү AgNPs (AgNP-MHCs) менен кооздолгон микрометрдик чоңдуктагы жаңы магнит гибриддик коллоидди (MHC) иштеп чыктык жана бааладык.Дезинфекциялоо үчүн колдонулгандан кийин, бул бөлүкчөлөр магниттик касиеттерин колдонуу менен айлана-чөйрөнү коргоо каражаттарынан оңой эле калыбына келтирилет жана вирустук козгогучтарды инактивациялоо үчүн эффективдүү бойдон кала берет.Биз AgNP-MHCs бактериофаг ϕX174, тышкаркы норовирус (MNV) жана аденовирус серотип 2 (AdV2) инактивациялоо үчүн натыйжалуулугун бааладык.Бул максаттуу вирустар 25°Cде 1, 3 жана 6 саат бою AgNP-MHCs таасирин тийгизип, андан кийин плак анализи жана реалдуу убакыт TaqMan ПТР менен анализденди.AgNP-MHCs ар кандай экологиялык шарттарда алардын антивирустук таасирин баалоо үчүн рН деңгээлинин кеңири диапазонуна жана суу жана жер үстүндөгү сууга дуушар болгон.Сыналган AgNP-MHCs үч түрүнүн арасында Ag30-MHCs вирустарды инактивациялоо боюнча эң жогорку эффективдүүлүктү көрсөттү.ϕX174 жана MNV 1 саат бою 4,6 × 109 Ag30-MHCs/мл таасиринен кийин 2 log10 ашык кыскарган.Бул жыйынтыктар AgNP-MHCs вирустук патогендерди чөйрөгө потенциалдуу чыгуу мүмкүнчүлүгүн минималдуу түрдө инактивациялоо үчүн колдонулушу мүмкүн экенин көрсөттү.

Нанотехнологиянын акыркы жетишкендиктери менен нанобөлүкчөлөргө дүйнө жүзү боюнча биотехнология, медицина жана коомдук саламаттыкты сактоо тармактарында көбүрөөк көңүл бурулуп жатат (1,2).Адатта 10дон 500 нмге чейинки нано-өлчөмдүү материалдар өздөрүнүн жогорку беттик-көлөмдүк катышынан улам чоңураак материалдарга салыштырмалуу уникалдуу физикалык-химиялык касиеттерге ээ.1).Наноматериалдардын формасын жана өлчөмүн көзөмөлдөөгө болот жана белгилүү бир протеиндер менен өз ара аракеттенүүнү же клетка ичиндеги кабыл алууну камсыз кылуу үчүн алардын беттерине конкреттүү функционалдык топторду конъюгациялоого болот (3,–5).

Күмүш нанобөлүкчөлөрү (AgNPs) микробго каршы агент катары кеңири изилденген.6).Күмүш кооз идиш-аяктарды жасоодо, жасалгалоодо жана дарылоо каражаттарында колдонулат.Күмүш сульфадиазин жана айрым туздар сыяктуу күмүш кошулмалар микробго каршы касиеттеринен улам жарааттарды багуу каражаттары жана жугуштуу ооруларды дарылоо үчүн колдонулган.6,7).Акыркы изилдөөлөр AgNPs бактериялардын жана вирустардын ар кандай түрлөрүн инактивациялоо үчүн абдан натыйжалуу экенин көрсөттү (8,–11).AgNPs жана Ag+ иондору AgNPs бөлүнүп чыккан фосфор же күкүрт камтыган биомолекулалар, анын ичинде ДНК, РНК жана белоктор менен түздөн-түз өз ара аракеттенишет.12,–14).Алар ошондой эле реактивдүү кычкылтек түрлөрүн (ROS) жаратып, микроорганизмдердин мембраналарын жабыркатат.15).AgNPтердин өлчөмү, формасы жана концентрациясы алардын микробго каршы жөндөмдүүлүгүнө таасир этүүчү маанилүү факторлор болуп саналат (8,10,13,16,17).

Мурунку изилдөөлөр ошондой эле AgNPs суу чөйрөсүндө патогендерди көзөмөлдөө үчүн колдонулганда бир нече көйгөйлөрдү баса белгилеген.Биринчиден, суудагы вирустук патогендерди инактивациялоо үчүн AgNPs эффективдүүлүгү боюнча болгон изилдөөлөр чектелген.Мындан тышкары, монодисперстүү AgNPs, адатта, кичинекей өлчөмдө жана чоң беттик аянтынан улам бөлүкчөлөрдүн бөлүкчөлөрүнүн агрегациясына дуушар болушат жана бул агрегаттар AgNPтердин микробдук козгогучтарга каршы натыйжалуулугун төмөндөтөт (7).Акыр-аягы, AgNPs ар кандай цитотоксикалык таасирлерге ээ экени далилденген (5,18,–20), жана AgNPs суу чөйрөсүнө чыгуу адамдын ден соолугуна жана экологиялык көйгөйлөргө алып келиши мүмкүн.

Жакында биз ар кандай өлчөмдөгү AgNPs менен кооздолгон микрометрдик чоңдуктагы магнит гибриддик коллоидди (MHC) иштеп чыктык.21,22).MHC өзөгүн AgNP композиттерин чөйрөдөн калыбына келтирүү үчүн колдонсо болот.Биз бул күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн MHCs (AgNP-MHCs) боюнча антивирустук эффективдүүлүгүн ар кандай экологиялык шарттарда бактериофаг ϕX174, тышкаркы норовирус (MNV) жана аденовирустун жардамы менен бааладык.

AgNP-MHCs бактериофаг ϕX174 (а), MNV (b) жана AdV2 (c) каршы ар кандай концентрациядагы антивирустук таасири.Максаттуу вирустар AgNP-MHCs ар кандай концентрациялары менен жана OH-MHCs (4,6 × 109 бөлүкчө/мл) менен контролдоочу инкубатордо (150 айн/мин, 1 саат, 25°C) иштетилди.Бляшка анализ ыкмасы аман калган вирустарды өлчөө үчүн колдонулган.Маанилер үч көз карандысыз эксперименттен алынган ± стандарттык четтөөлөр (SD) болуп саналат.Жылдызчалар бир кыйла айырмаланган маанилерди көрсөтөт (P< 0,05 бир тараптуу ANOVA менен Даннеттин тести).

Бул изилдөө AgNP-MHCs суудагы бактериофагдарды жана адамдын норовирусунун суррогаты болгон MNVди инактивациялоо үчүн эффективдүү экенин көрсөттү.Мындан тышкары, AgNP-MHCs чөйрөгө потенциалдуу уулуу AgNPs чыгарууну натыйжалуу алдын алуу, магнит менен оңой калыбына келтирүүгө болот.Мурунку бир катар изилдөөлөр AgNPs концентрациясы жана бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү максаттуу микроорганизмди инактивациялоо үчүн маанилүү фактор экенин көрсөттү (8,16,17).AgNPs микробго каршы таасири микроорганизмдин түрүнө да көз каранды.AgNP-MHCs эффективдүүлүгү ϕX174ти активдештирүү доза-жооп мамилесинен кийин болгон.Сыналган AgNP-MHCs арасында Ag30-MHCs ϕX174 жана MNVди активдештирүү үчүн жогорку эффективдүүлүккө ээ болгон.MNV үчүн Ag30-MHCs гана вируска каршы активдүүлүктү көрсөттү, башка AgNP-MHCs MNVнин олуттуу инактивациясын жаратпайт.AgNP-MHCтердин эч кимиси AdV2ге каршы олуттуу антивирустук активдүүлүккө ээ болгон эмес.

Бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнөн тышкары, AgNP-MHCsдеги күмүштүн концентрациясы да маанилүү болгон.күмүш концентрациясы AgNP-MHCs антивирустук таасиринин натыйжалуулугун аныктоо үчүн пайда болду.Ag07-MHCs жана Ag30-MHCs эритмелериндеги күмүш концентрациясы 4,6 × 109 бөлүкчө/мл тиешелүүлүгүнө жараша 28,75 промилле жана 200 промилле болгон жана вируска каршы активдүүлүктүн деңгээли менен корреляцияланган.2-таблицасыналган AgNP-MHCs күмүш концентрациясын жана беттик аймактарын жалпылайт.Ag07-MHCs эң төмөнкү антивирустук активдүүлүктү көрсөттү жана эң төмөн күмүш концентрациясына жана беттик аянтына ээ, бул касиеттер AgNP-MHCs вируска каршы активдүүлүгүнө байланыштуу экенин көрсөтүп турат.

Биздин мурунку изилдөөбүз көрсөткөндөй, AgNP-MHCs негизги микробго каршы механизмдери микробдук мембраналардан Mg2+ же Са2+ иондорун химиялык абстракциялоо, мембраналарда жайгашкан тиол топтору менен комплекстерди түзүү жана реактивдүү кычкылтек түрлөрүн (ROS) пайда кылуу болуп саналат.21).AgNP-MHCs салыштырмалуу чоң бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнө (~500 нм) ээ болгондуктан, алардын вирустук капсидди кире алышы күмөн.Анын ордуна, AgNP-MHCs вирус бетиндеги белоктор менен өз ара аракеттенет.Композиттердеги AgNPs вирустардын кабык белокторуна камтылган тиол тобун камтыган биомолекулаларды байланыштырат.Ошондуктан, вирус капсид белокторунун биохимиялык касиеттери AgNP-MHCs алардын сезгичтигин аныктоо үчүн маанилүү болуп саналат.1-сүрөтвирустардын AgNP-MHCs таасирине ар кандай ийкемдүүлүгүн көрсөтөт.ϕX174 жана MNV бактериофагдары AgNP-MHCs үчүн сезгич болгон, бирок AdV2 туруктуу болгон.AdV2нин жогорку каршылык деңгээли анын өлчөмү жана түзүлүшү менен байланыштуу болушу мүмкүн.Аденовирустардын өлчөмү 70тен 100 нмге чейин (30), аларды ϕX174 (27 - 33 нм) жана MNV (28 - 35 нм) караганда бир топ чоң кылат (31,32).Аденовирустар чоң өлчөмүнөн тышкары, башка вирустардан айырмаланып, эки тилкелүү ДНКга ээ жана жылуулук жана ультрафиолет нурлануу сыяктуу айлана-чөйрөнүн ар кандай стресстерине туруктуу келет.33,34).Биздин мурунку изилдөө MS2 дээрлик 3-log10 кыскарышы Ag30-MHCs менен 6 сааттын ичинде болгон деп билдирди (21).MS2 жана ϕX174 нуклеиндик кислотанын ар кандай түрлөрү (РНК же ДНК) менен окшош өлчөмдөргө ээ, бирок Ag30-MHCs тарабынан инактивациялануу ылдамдыгы окшош.Ошондуктан, нуклеин кислотасынын табияты AgNP-MHCs каршылык үчүн негизги фактор болуп көрүнбөйт.Анын ордуна, вирустук бөлүкчөнүн өлчөмү жана формасы маанилүү болуп чыкты, анткени аденовирус бир топ чоңураак вирус.Ag30-MHCs 6 сааттын ичинде M13 дээрлик 2-log10 кыскарышына жетишти (биздин жарыяланбаган маалыматтар).M13 бир саптуу ДНК вирусу (35) жана узундугу ~880 нм жана диаметри 6,6 нм (36).Жип сымал M13 бактериофагынын инактивациясынын ылдамдыгы майда тегерек структуралуу вирустардын (MNV, ϕX174 жана MS2) жана чоң вирустун (AdV2) ортосунда аралык болгон.

Бул изилдөөдө, MNV инактивациялоо кинетикасы бляшка анализинде жана RT-PCR анализинде олуттуу айырмаланган (2b-сүрөтжанажана с).c).RT-PCR сыяктуу молекулярдык анализдер вирустардын инактивациялануу ылдамдыгын олуттуу баалаары белгилүү (25,28), биздин изилдөөдө табылгандай.AgNP-MHCs биринчи кезекте вирустун бети менен өз ара аракеттенгендиктен, алар вирустук нуклеиндик кислоталарга эмес, вирустук кабык белокторуна көбүрөөк зыян келтиришет.Ошондуктан, вирустук нуклеин кислотасын өлчөө үчүн RT-PCR анализи вирустардын инактивациясын олуттуу түрдө баалашы мүмкүн.Ag+ иондорунун таасири жана реактивдүү кычкылтек түрлөрүнүн (ROS) генерациясы текшерилген вирустардын инактивацияланышына жооп бериши керек.Бирок, AgNP-MHCs вируска каршы механизмдеринин көп аспектилери дагы эле түшүнүксүз, жана AdV2 жогорку каршылык механизмин түшүндүрүү үчүн биотехнологиялык ыкмаларды колдонуу менен андан ары изилдөө талап кылынат.

Акыр-аягы, биз Ag30-MHCтердин антивирустук активдүүлүгүн алардын антивирустук активдүүлүгүн өлчөөдөн мурун, аларды рН маанилеринин кеңири диапазонуна жана крандагы жана жер үстүндөгү суунун үлгүлөрүнө көрсөтүү менен бааладык.3-сүрөтжанаand4).4).Өтө төмөн рН шарттарынын таасири MHCден AgNPтердин физикалык жана/же функционалдык жоголушуна алып келди (жарыяланбаган маалыматтар).Белгилүү эмес бөлүкчөлөр болгондо, Ag30-MHCs MS2ге каршы антивирустук активдүүлүктүн төмөндөшүнө карабастан, ырааттуу түрдө вируска каршы активдүүлүктү көрсөттү.Антивирустук активдүүлүк чыпкаланбаган жер үстүндөгү сууда эң төмөн болгон, анткени Ag30-MHCs менен өтө булганган жер үстүндөгү суудагы спецификалык эмес бөлүкчөлөрдүн өз ара аракеттенүүсү вируска каршы активдүүлүктүн төмөндөшүнө алып келген (3-таблица).Ошондуктан, келечекте суунун ар кандай түрлөрүндө (мисалы, туздун ар кандай концентрациясы же гумин кислотасы менен) AgNP-MHCs боюнча талаада баалоо жүргүзүлүшү керек.

Жыйынтыктап айтканда, жаңы Ag композиттери, AgNP-MHCs, ϕX174 жана MNV сыяктуу бир нече вирустарга каршы эң сонун антивирустук мүмкүнчүлүктөргө ээ.AgNP-MHCs ар кандай экологиялык шарттарда күчтүү эффективдүүлүгүн сактайт жана бул бөлүкчөлөрдү магнит аркылуу оңой эле калыбына келтирсе болот, ошентип адамдын ден соолугуна жана айлана-чөйрөгө алардын потенциалдуу зыяндуу таасирин азайтат.Бул изилдөө AgNP курамасы олуттуу экологиялык коркунучтарсыз, ар кандай экологиялык шарттарда эффективдүү антивирус боло аларын көрсөттү.