Nanogrimcat e argjendit (AgNP) konsiderohen të jenë një mjet potencialisht i dobishëm për kontrollin e patogjenëve të ndryshëm.Megjithatë, ka shqetësime për lëshimin e AgNP-ve në mediat mjedisore, pasi ato mund të gjenerojnë efekte të pafavorshme për shëndetin e njeriut dhe ekologjike.Në këtë studim, ne zhvilluam dhe vlerësuam një koloid hibrid magnetik (MHC) të ri me madhësi mikrometër, të zbukuruar me AgNP me madhësi të ndryshme (AgNP-MHCs).Pas aplikimit për dezinfektim, këto grimca mund të rikuperohen lehtësisht nga mediat mjedisore duke përdorur vetitë e tyre magnetike dhe mbeten efektive për çaktivizimin e patogjenëve viralë.Ne vlerësuam efikasitetin e AgNP-MHCs për inaktivizimin e bakteriofagut φX174, norovirusit të miut (MNV) dhe serotipit 2 të adenovirusit (AdV2).Këta viruse të synuar u ekspozuan ndaj AgNP-MHCs për 1, 3 dhe 6 orë në 25°C dhe më pas u analizuan me anë të analizës së pllakës dhe TaqMan PCR në kohë reale.AgNP-MHC-të u ekspozuan ndaj një gamë të gjerë nivelesh pH dhe ndaj ujit të rubinetit dhe sipërfaqes për të vlerësuar efektet e tyre antivirale në kushte të ndryshme mjedisore.Ndër tre llojet e AgNP-MHC-ve të testuara, Ag30-MHC-të shfaqën efikasitetin më të lartë për inaktivizimin e viruseve.ϕX174 dhe MNV u reduktuan me më shumë se 2 log10 pas ekspozimit ndaj 4,6 × 109 Ag30-MHCs/ml për 1 orë.Këto rezultate treguan se AgNP-MHCs mund të përdoren për të çaktivizuar patogjenët viralë me mundësi minimale të çlirimit të mundshëm në mjedis.

Me përparimet e fundit në nanoteknologji, nanogrimcat kanë marrë vëmendje të shtuar në mbarë botën në fushat e bioteknologjisë, mjekësisë dhe shëndetit publik.1,2).Për shkak të raportit të tyre të lartë sipërfaqe-vëllim, materialet me madhësi nano, që zakonisht variojnë nga 10 deri në 500 nm, kanë veti fiziko-kimike unike në krahasim me ato të materialeve më të mëdha (1).Forma dhe madhësia e nanomaterialeve mund të kontrollohen dhe grupe funksionale specifike mund të konjugohen në sipërfaqet e tyre për të mundësuar ndërveprime me proteina të caktuara ose marrjen brendaqelizore.3,-5).

Nanogrimcat e argjendit (AgNP) janë studiuar gjerësisht si një agjent antimikrobik (6).Argjendi përdoret në krijimin e takëmeve të imta, për zbukurim dhe në agjentë terapeutikë.Komponimet e argjendit si sulfadiazina e argjendit dhe kripërat e caktuara janë përdorur si produkte për kujdesin e plagëve dhe si trajtime për sëmundjet infektive për shkak të vetive të tyre antimikrobike.6,7).Studimet e fundit kanë zbuluar se AgNP-të janë shumë efektive për inaktivizimin e llojeve të ndryshme të baktereve dhe viruseve (8,-11).AgNP-të dhe jonet Ag+ të çliruara nga AgNP-të ndërveprojnë drejtpërdrejt me biomolekulat që përmbajnë fosfor ose squfur, duke përfshirë ADN-në, ARN-në dhe proteinat.12,-14).Ata janë treguar gjithashtu se gjenerojnë specie reaktive të oksigjenit (ROS), duke shkaktuar dëmtim të membranës në mikroorganizma.15).Madhësia, forma dhe përqendrimi i AgNP-ve janë gjithashtu faktorë të rëndësishëm që ndikojnë në aftësitë e tyre antimikrobike.8,10,13,16,17).

Studimet e mëparshme kanë nxjerrë në pah gjithashtu disa probleme kur AgNP-të përdoren për të kontrolluar patogjenët në një mjedis ujor.Së pari, studimet ekzistuese mbi efektivitetin e AgNP-ve për inaktivizimin e patogjenëve viralë në ujë janë të kufizuara.Përveç kësaj, AgNP-të e monodisperzuar zakonisht i nënshtrohen grumbullimit të grimcave për shkak të madhësisë së tyre të vogël dhe sipërfaqes së madhe, dhe këto agregate reduktojnë efektivitetin e AgNP-ve kundër patogjenëve mikrobikë.7).Së fundi, AgNP-të janë treguar të kenë efekte të ndryshme citotoksike (5,18,-20), dhe çlirimi i AgNP-ve në një mjedis ujor mund të rezultojë në shëndetin e njeriut dhe probleme ekologjike.

Kohët e fundit, ne zhvilluam një koloid hibrid magnetik (MHC) të ri me madhësi mikrometër, të zbukuruar me AgNP të madhësive të ndryshme (21,22).Bërthama MHC mund të përdoret për të rikuperuar përbërjet AgNP nga mjedisi.Ne vlerësuam efikasitetin antiviral të këtyre nanogrimcave të argjendit në MHC (AgNP-MHCs) duke përdorur bakteriofagun ϕX174, norovirusin e myshkut (MNV) dhe adenovirusin në kushte të ndryshme mjedisore.

Efektet antivirale të AgNP-MHCs në përqendrime të ndryshme kundër bakteriofagut ϕX174 (a), MNV (b) dhe AdV2 (c).Viruset e synuara u trajtuan me përqendrime të ndryshme të AgNP-MHCs dhe me OH-MHC (4.6 × 109 grimca/ml) si kontroll, në një inkubator tundës (150 rpm, 1 orë, 25°C).Metoda e analizës së pllakës u përdor për të matur viruset e mbijetuar.Vlerat janë mesatare ± devijime standarde (SD) nga tre eksperimente të pavarura.Yjet tregojnë vlera dukshëm të ndryshme (P< 0,05 nga ANOVA njëkahëshe me testin e Dunnett).

Ky studim tregoi se AgNP-MHCs janë efektive për inaktivizimin e bakteriofagëve dhe MNV, një zëvendësues i norovirusit njerëzor, në ujë.Përveç kësaj, AgNP-MHCs mund të rikuperohen lehtësisht me një magnet, duke parandaluar në mënyrë efektive lëshimin e AgNP-ve potencialisht toksike në mjedis.Një numër studimesh të mëparshme kanë treguar se përqendrimi dhe madhësia e grimcave të AgNP janë faktorë kritikë për inaktivizimin e mikroorganizmave të synuar (8,16,17).Efektet antimikrobike të AgNP varen edhe nga lloji i mikroorganizmave.Efikasiteti i AgNP-MHCs për inaktivizimin e φX174 ndoqi një marrëdhënie dozë-përgjigje.Midis AgNP-MHC-ve të testuara, Ag30-MHCs kishin një efikasitet më të lartë për inaktivizimin e φX174 dhe MNV.Për MNV, vetëm Ag30-MHC shfaqën aktivitet antiviral, me AgNP-MHC-të e tjera që nuk gjeneruan ndonjë inaktivizim të rëndësishëm të MNV.Asnjë nga AgNP-MHC-të nuk kishte ndonjë aktivitet të rëndësishëm antiviral kundër AdV2.

Përveç madhësisë së grimcave, përqendrimi i argjendit në AgNP-MHCs ishte gjithashtu i rëndësishëm.Përqendrimi i argjendit u duk se përcaktoi efikasitetin e efekteve antivirale të AgNP-MHCs.Përqendrimet e argjendit në tretësirat e Ag07-MHCs dhe Ag30-MHCs në 4,6 × 109 grimca/ml ishin përkatësisht 28,75 ppm dhe 200 ppm, dhe lidheshin me nivelin e aktivitetit antiviral.Tabela 2përmbledh përqendrimet e argjendit dhe sipërfaqet e AgNP-MHC-ve të testuara.Ag07-MHC-të shfaqën aktivitetin më të ulët antiviral dhe kishin përqendrimin dhe sipërfaqen më të ulët të argjendit, duke sugjeruar që këto veti lidhen me aktivitetin antiviral të AgNP-MHC.

Studimi ynë i mëparshëm tregoi se mekanizmat kryesorë antimikrobikë të AgNP-MHCs janë abstraksioni kimik i joneve Mg2+ ose Ca2+ nga membranat mikrobike, krijimi i komplekseve me grupe tiol të vendosura në membrana dhe gjenerimi i specieve reaktive të oksigjenit (ROS)21).Për shkak se AgNP-MHC-të kanë një madhësi relativisht të madhe grimcash (~500 nm), nuk ka gjasa që ato të mund të depërtojnë në një kapsid viral.Në vend të kësaj, AgNP-MHCs duket se ndërveprojnë me proteinat e sipërfaqes virale.AgNP-të në përbërjet kanë tendencë të lidhin biomolekulat që përmbajnë grup tiol të ngulitura në proteinat e mbulesës së viruseve.Prandaj, vetitë biokimike të proteinave të kapsidës virale janë të rëndësishme për përcaktimin e ndjeshmërisë së tyre ndaj AgNP-MHCs.Figura 1tregon ndjeshmërinë e ndryshme të viruseve ndaj efekteve të AgNP-MHCs.Bakteriofagët φX174 dhe MNV ishin të ndjeshëm ndaj AgNP-MHCs, por AdV2 ishte rezistent.Niveli i lartë i rezistencës së AdV2 ka të ngjarë të lidhet me madhësinë dhe strukturën e tij.Adenoviruset variojnë në madhësi nga 70 në 100 nm (30), duke i bërë ato shumë më të mëdha se ϕX174 (27 deri në 33 nm) dhe MNV (28 deri në 35 nm) (31,32).Përveç madhësisë së tyre të madhe, adenoviruset kanë ADN me dy fije, ndryshe nga viruset e tjerë, dhe janë rezistent ndaj streseve të ndryshme mjedisore si nxehtësia dhe rrezatimi UV.33,34).Studimi ynë i mëparshëm raportoi se pothuajse një reduktim 3-log10 i MS2 ndodhi me Ag30-MHCs brenda 6 orëve (21).MS2 dhe φX174 kanë madhësi të ngjashme me lloje të ndryshme të acidit nukleik (ARN ose ADN), por kanë shkallë të ngjashme të inaktivizimit nga Ag30-MHC.Prandaj, natyra e acidit nukleik nuk duket të jetë faktori kryesor për rezistencën ndaj AgNP-MHCs.Në vend të kësaj, madhësia dhe forma e grimcave virale dukej të ishin më të rëndësishme, sepse adenovirusi është një virus shumë më i madh.Ag30-MHC-të arritën pothuajse një reduktim 2-log10 të M13 brenda 6 orëve (të dhënat tona të papublikuara).M13 është virus i ADN-së me një zinxhir (35) dhe është ~880 nm në gjatësi dhe 6,6 nm në diametër (36).Shkalla e inaktivizimit të bakteriofagut filamentoz M13 ishte e ndërmjetme midis atyre të viruseve të vegjël me strukturë të rrumbullakët (MNV, φX174 dhe MS2) dhe një virusi të madh (AdV2).

Në studimin aktual, kinetika e inaktivizimit të MNV ishte dukshëm e ndryshme në analizën e pllakës dhe analizën RT-PCR (Fig. 2bdhedhec).c).Analizat molekulare të tilla si RT-PCR dihet se nënvlerësojnë ndjeshëm shkallën e inaktivizimit të viruseve (25,28), siç u konstatua në studimin tonë.Për shkak se AgNP-MHC-të ndërveprojnë kryesisht me sipërfaqen virale, ato kanë më shumë gjasa të dëmtojnë proteinat e veshjes virale sesa acidet nukleike virale.Prandaj, një analizë RT-PCR për të matur acidin nukleik viral mund të nënvlerësojë ndjeshëm inaktivizimin e viruseve.Efekti i joneve Ag+ dhe gjenerimi i specieve reaktive të oksigjenit (ROS) duhet të jetë përgjegjës për inaktivizimin e viruseve të testuar.Megjithatë, shumë aspekte të mekanizmave antiviralë të AgNP-MHCs janë ende të paqarta dhe kërkohen kërkime të mëtejshme duke përdorur qasje bioteknologjike për të sqaruar mekanizmin e rezistencës së lartë të AdV2.

Së fundi, ne vlerësuam qëndrueshmërinë e aktivitetit antiviral të Ag30-MHCs duke i ekspozuar ato ndaj një gamë të gjerë vlerash pH dhe mostrave të ujit të rubinetit dhe sipërfaqes përpara se të masim aktivitetin e tyre antiviral (Fig. 3dhedhe 4).4).Ekspozimi ndaj kushteve të pH jashtëzakonisht të ulët rezultoi në humbje fizike dhe/ose funksionale të AgNP-ve nga MHC (të dhëna të papublikuara).Në prani të grimcave jospecifike, Ag30-MHCs shfaqnin vazhdimisht aktivitet antiviral, pavarësisht nga një rënie në aktivitetin antiviral kundër MS2.Aktiviteti antiviral ishte më i ulëti në ujin sipërfaqësor të pafiltruar, pasi një ndërveprim midis Ag30-MHC dhe grimcave jospecifike në ujin sipërfaqësor shumë të turbullt ndoshta shkaktoi një reduktim të aktivitetit antiviral (Tabela 3).Prandaj, në të ardhmen duhet të kryhen vlerësime në terren të AgNP-MHCs në lloje të ndryshme uji (p.sh. me përqendrime të ndryshme kripe ose acid humik).

Si përfundim, përbërjet e reja Ag, AgNP-MHCs, kanë aftësi të shkëlqyera antivirale kundër disa viruseve, duke përfshirë ϕX174 dhe MNV.AgNP-MHC-të ruajnë efikasitet të fortë në kushte të ndryshme mjedisore dhe këto grimca mund të rikuperohen lehtësisht duke përdorur një magnet, duke reduktuar kështu efektet e tyre të mundshme të dëmshme në shëndetin e njeriut dhe mjedisin.Ky studim tregoi se kompoziti AgNP mund të jetë një antiviral efektiv në mjedise të ndryshme mjedisore, pa rreziqe të konsiderueshme ekologjike.