Sëlwer Nanopartikelen (AgNPs) ginn als potenziell nëtzlech Instrument ugesinn fir verschidde Pathogenen ze kontrolléieren.Wéi och ëmmer, et gi Bedenken iwwer d'Verëffentlechung vun AgNPs an Ëmweltmedien, well se negativ mënschlech Gesondheet an ekologesch Effekter generéiere kënnen.An dëser Etude hu mir en neie Mikrometer-Gréisst Magnéit Hybrid Kolloid (MHC) entwéckelt a evaluéiert, dekoréiert mat ënnerschiddlech Gréissten AgNPs (AgNP-MHCs).Nodeem se fir Desinfektioun applizéiert goufen, kënnen dës Partikelen einfach aus Ëmweltmedien erholl ginn andeems se hir magnetesch Eegeschafte benotzen an effektiv bleiwen fir virale Pathogenen ze inaktivéieren.Mir évaluéieren d'Efficacitéit vun AgNP-MHCs fir inactivating bacteriophage ϕX174, murine norovirus (MNV), an adenovirus serotype 2 (AdV2).Dës Zilviren goufen AgNP-MHCs fir 1, 3 a 6 Stonnen bei 25 ° C ausgesat an dann duerch Plaque Assay an Echtzäit TaqMan PCR analyséiert.D'AgNP-MHCs goufen op eng breet Palette vu pH-Niveauen ausgesat an u Krunn an Uewerflächewaasser fir hir antiviral Effekter ënner verschiddenen Ëmweltbedéngungen ze bewäerten.Ënnert den dräi Typen vun AgNP-MHCs getest hunn Ag30-MHCs déi héchst Effizienz fir d'Viren ze inaktivéieren.D'ϕX174 an MNV goufen duerch méi wéi 2 log10 reduzéiert no Belaaschtung fir 4,6 × 109 Ag30-MHCs /ml fir 1 h.Dës Resultater weisen datt d'AgNP-MHCs kënne benotzt ginn fir viral Pathogenen mat minimaler Chance fir potenziell Verëffentlechung an d'Ëmwelt ze inaktivéieren.

Mat rezente Fortschrëtter an der Nanotechnologie hunn Nanopartikel weltwäit méi Opmierksamkeet an de Beräicher Biotechnologie, Medizin, an ëffentlech Gesondheet kritt (1,2).Wéinst hirem héije Uewerfläch-zu-Volumen-Verhältnis hunn Nano-Gréisst Materialien, typesch vun 10 bis 500 nm, eenzegaarteg physikalesch-chemesch Eegeschaften am Verglach mat deene vu gréissere Materialien (1).D'Form an d'Gréisst vun Nanomaterialien kënne kontrolléiert ginn, a spezifesch funktionell Gruppe kënnen op hir Flächen konjugéiert ginn fir Interaktioune mat bestëmmte Proteinen oder intrazellulärer Opnahm z'erméiglechen (3,-5).

Sëlwer Nanopartikel (AgNPs) goufe vill studéiert als en antimikrobiellen Agent (6).Sëlwer gëtt an der Schafung vu feine Besteck benotzt, fir Ornamentatioun an an therapeuteschen Agenten.Sëlwerverbindunge wéi Sëlwersulfadiazin a verschidde Salze goufen als Woundfleegprodukter an als Behandlungen fir infektiiv Krankheeten benotzt wéinst hiren antimikrobiellen Eegeschaften (6,7).Rezent Studien hunn opgedeckt datt AgNPs ganz effektiv si fir verschidden Aarte vu Bakterien a Viren ze inaktivéieren (8,-11).AgNPs an Ag+ Ionen, déi aus AgNPs verëffentlecht ginn, interagéieren direkt mat Phosphor- oder Schwefelhaltege Biomolekülen, dorënner DNA, RNA a Proteinen (12,-14).Si hunn och gewisen datt se reaktiv Sauerstoffaarten (ROS) generéieren, déi Membranschued bei Mikroorganismen verursaachen (15).D'Gréisst, d'Form an d'Konzentratioun vun AgNPs sinn och wichteg Faktoren déi hir antimikrobiell Fäegkeeten beaflossen (8,10,13,16,17).

Virdrun Studien hunn och verschidde Probleemer beliicht wann AgNPs benotzt gi fir Pathogenen an engem Waasserëmfeld ze kontrolléieren.Éischtens, existéierend Studien iwwer d'Effizienz vun AgNPs fir inaktivéiere virale Pathogenen am Waasser sinn limitéiert.Zousätzlech sinn monodisperséiert AgNPs typesch ënnerleien Partikel-Partikel Aggregatioun wéinst hirer klenger Gréisst a grousser Uewerfläch, an dës Aggregate reduzéieren d'Effektivitéit vun AgNPs géint mikrobielle Pathogenen (7).Endlech goufen AgNPs gewisen fir verschidde zytotoxesch Effekter ze hunn (5,18,-20), an d'Verëffentlechung vun AgNPs an e Waasserëmfeld kéint zu mënschlech Gesondheet an ekologesch Problemer féieren.

Viru kuerzem hu mir en neie Mikrometer-Gréisst magnetesche Hybrid Kolloid (MHC) entwéckelt dekoréiert mat AgNPs vu verschiddene Gréissten (21,22).De MHC Kär kann benotzt ginn fir d'AgNP Composites aus der Ëmwelt ze recuperéieren.Mir hunn d'antiviral Effizienz vun dëse Sëlwer Nanopartikelen op MHCs (AgNP-MHCs) evaluéiert mat Bakteriophage ϕX174, murine Norovirus (MNV), an Adenovirus ënner verschiddenen Ëmweltbedéngungen.

Antiviral Effekter vun AgNP-MHCs bei verschiddene Konzentratioune géint Bakteriophage ϕX174 (a), MNV (b), an AdV2 (c).Zilviren goufen mat verschiddene Konzentratioune vun AgNP-MHCs behandelt, a mat OH-MHCs (4,6 × 109 Partikel /ml) als Kontroll, an engem Schüttungsinkubator (150 RPM, 1 h, 25 ° C).D'Plaque Assay Method gouf benotzt fir iwwerliewend Viren ze moossen.Wäerter si Mëttel ± Standardabweichungen (SD) vun dräi onofhängegen Experimenter.Asterisken weisen wesentlech verschidde Wäerter (P< 0,05 duerch One-Way ANOVA mam Dunnett Test).

Dës Etude huet bewisen datt AgNP-MHCs effektiv sinn fir Bakteriophagen ze inaktivéieren an MNV, e Surrogat fir mënschlecht Norovirus, am Waasser.Zousätzlech kënnen AgNP-MHCs liicht mat engem Magnéit erholl ginn, wat effektiv d'Verëffentlechung vu potenziell gëftege AgNPs an d'Ëmwelt verhënnert.Eng Zuel vu fréiere Studien hu gewisen datt d'Konzentratioun an d'Partikelgréisst vun AgNPs kritesch Faktore sinn fir gezielte Mikroorganismen ze inaktivéieren (8,16,17).D'antimikrobiellen Effekter vun AgNPs hänken och vun der Aart vum Mikroorganismus of.D'Effizienz vun AgNP-MHCs fir ϕX174 inaktivéieren ass no enger Dosis-Äntwert Relatioun.Ënnert den getesten AgNP-MHCs haten Ag30-MHCs eng méi héich Effizienz fir ϕX174 an MNV ze inaktivéieren.Fir MNV hunn nëmmen Ag30-MHCs antiviral Aktivitéit ugewisen, mat deenen aneren AgNP-MHCs déi keng bedeitend Inaktivéierung vum MNV generéieren.Keen vun den AgNP-MHCs hat eng bedeitend antiviral Aktivitéit géint AdV2.

Zousätzlech zu der Partikelgréisst war d'Konzentratioun vu Sëlwer an den AgNP-MHCs och wichteg.D'Konzentratioun vu Sëlwer schéngt d'Effizienz vun den antiviralen Effekter vun AgNP-MHCs ze bestëmmen.D'Sëlwer Konzentratioune a Léisungen vun Ag07-MHCs an Ag30-MHCs bei 4,6 × 109 Partikel /ml waren 28,75 ppm an 200 ppm, respektiv, a korreléiert mam Niveau vun der antiviraler Aktivitéit.Dësch 2resüméiert d'Sëlwerkonzentratioune an d'Uewerflächeflächen vun den getesten AgNP-MHCs.Ag07-MHCs weisen déi niddregst antiviral Aktivitéit an haten déi niddregst Sëlwer Konzentratioun an Uewerfläch, suggeréiert datt dës Eegeschafte mat der antiviraler Aktivitéit vun AgNP-MHCs verbonne sinn.

Eis fréier Studie huet uginn datt déi wichtegst antimikrobiell Mechanismen vun AgNP-MHCs d'chemesch Abstraktioun vu Mg2+ oder Ca2+ Ionen aus mikrobiellen Membranen sinn, d'Schafung vu Komplexe mat Thiolgruppen, déi op de Membranen lokaliséiert sinn, an d'Generatioun vu reaktive Sauerstoffaarten (ROS) (21).Well AgNP-MHCs eng relativ grouss Partikelgréisst (~500 nm) hunn, ass et onwahrscheinlech datt se e virale Kapsid penetréiere kënnen.Amplaz schéngen AgNP-MHCs mat virale Uewerflächeproteine ​​​​ze interagéieren.AgNPs op de Kompositen tendéieren Thiolgrupp-enthale Biomoleküle ze binden, déi an de Mantelproteine ​​vu Virussen agebonne sinn.Dofir sinn d'biochemesch Eegeschafte vu virale Kapsidproteine ​​​​wichteg fir hir Empfindlechkeet fir AgNP-MHCs ze bestëmmen.Figur 1weist déi verschidde Empfindlechkeet vun de Viren op d'Effekter vun AgNP-MHCs.D'bacteriophages ϕX174 an MNV waren ufälleg fir AgNP-MHCs, mee AdV2 war resistent.Den héije Resistenzniveau vum AdV2 ass méiglecherweis mat senger Gréisst a Struktur verbonnen.Adenoviren variéieren an der Gréisst vun 70 bis 100 nm (30), wat se vill méi grouss mécht wéi ϕX174 (27 bis 33 nm) an MNV (28 bis 35 nm) (31,32).Zousätzlech zu hirer grousser Gréisst hunn Adenoviren duebelstrengeg DNA, am Géigesaz zu anere Viren, a si resistent géint verschidden Ëmweltstress wéi Hëtzt an UV Stralung (33,34).Eis fréier Studie huet gemellt datt bal eng 3-log10 Reduktioun vu MS2 mat Ag30-MHCs bannent 6 Stonnen geschitt ass (21).MS2 an ϕX174 hunn ähnlech Gréissten mat verschidden Aarte vun Nukleinsäure (RNA oder DNA) awer hunn ähnlech Inaktivéierungsraten duerch Ag30-MHCs.Dofir schéngt d'Natur vun der Nukleinsäure net de grousse Faktor fir d'Resistenz géint AgNP-MHCs ze sinn.Amplaz schéngt d'Gréisst an d'Form vum virale Partikel méi wichteg ze sinn, well Adenovirus e vill méi grousse Virus ass.D'Ag30-MHCs erreecht bal eng 2-log10 Reduktioun vun M13 bannent 6 h (eis net publizéiert Donnéeën).M13 ass eenzegstrengeg DNA Virus (35) an ass ~880 nm laang an 6,6 nm Duerchmiesser (36).Den Taux vun Inactivation vun der filamentous bacteriophage M13 war Zwëschenzäit tëscht deene vun kleng, Ronn-strukturéiert Viren (MNV, ϕX174, an MS2) an engem grousse Virus (AdV2).

An der heiteger Studie war d'Inaktivéierungskinetik vu MNV wesentlech anescht an der Plaque Assay an der RT-PCR Assay (Abb. 2bananc).c).Molekulare Assays wéi RT-PCR si bekannt fir d'Inaktivéierungsraten vu Virussen wesentlech ze ënnerschätzen (25,28), wéi et an eiser Etude fonnt gouf.Well AgNP-MHCs primär mat der viraler Uewerfläch interagéieren, si si méi wahrscheinlech viral Mantelproteine ​​​​beschiedegt anstatt virale Nukleinsäuren.Dofir kann en RT-PCR Assay fir viral Nukleinsäure ze moossen d'Inaktivéierung vu Viren wesentlech ënnerschätzen.Den Effekt vun Ag+ Ionen an d'Generatioun vu reaktive Sauerstoffaarten (ROS) solle verantwortlech sinn fir d'Inaktivéierung vun de geteste Virussen.Wéi och ëmmer, vill Aspekter vun den antivirale Mechanismen vun AgNP-MHCs sinn nach ëmmer onkloer, a weider Fuerschung mat biotechnologeschen Approchen ass erfuerderlech fir de Mechanismus vun der héijer Resistenz vun AdV2 ze klären.

Schlussendlech hu mir d'Robustitéit vun der antiviraler Aktivitéit vun Ag30-MHCs evaluéiert andeems se se op eng breet Palette vu pH-Wäerter ausgesat hunn an op Tap- an Uewerflächewaasserproben ier se hir antiviral Aktivitéit gemooss hunn (Fig. 3anan 4).4).Belaaschtung fir extrem niddereg pH Konditiounen huet zu de kierperlechen an / oder funktionnelle Verloscht vun AgNPs aus dem MHC (net publizéiert Donnéeën) gefouert.An der Präsenz vun net spezifesche Partikelen hunn Ag30-MHCs konsequent antiviral Aktivitéit gewisen, trotz engem Réckgang vun der antiviraler Aktivitéit géint MS2.D'antiviral Aktivitéit war am niddregsten am ongefiltertem Uewerflächewaasser, well eng Interaktioun tëscht Ag30-MHCs an net spezifesche Partikelen am héich turbiden Uewerflächewaasser méiglecherweis eng Reduktioun vun der antiviraler Aktivitéit verursaacht huet (Dësch 3).Dofir, Feld Evaluatioune vun AgNP-MHCs a verschiddenen Zorte vu Waasser (zB mat verschiddene Salz Konzentratioune oder humic Seier) soll an Zukunft gemaach ginn.

Als Conclusioun hunn déi nei Ag Composites, AgNP-MHCs, exzellent antiviral Fäegkeeten géint verschidde Virussen, dorënner ϕX174 an MNV.AgNP-MHCs behalen staark Effizienz ënner verschiddenen Ëmweltbedéngungen, an dës Partikele kënne ganz einfach mat engem Magnéit erholl ginn, sou datt hir potenziell schiedlech Effekter op d'mënschlech Gesondheet an d'Ëmwelt reduzéiert ginn.Dës Etude huet gewisen datt den AgNP Komposit en effektiven antiviral an verschiddenen Ëmweltastellungen ka sinn, ouni bedeitend ökologesch Risiken.