Nanoparticles za fedha (AgNPs) huchukuliwa kuwa zana inayoweza kusaidia kudhibiti vimelea mbalimbali vya magonjwa.Hata hivyo, kuna wasiwasi kuhusu kutolewa kwa AgNP katika vyombo vya habari vya kimazingira, kwani zinaweza kutoa athari mbaya kwa afya ya binadamu na kiikolojia.Katika utafiti huu, tulitengeneza na kutathmini riwaya ya koloidi ya sumaku ya ukubwa wa mikromita (MHC) iliyopambwa kwa AgNP za ukubwa tofauti (AgNP-MHCs).Baada ya kutumika kwa ajili ya kuua, chembe hizi zinaweza kurejeshwa kwa urahisi kutoka kwa vyombo vya habari vya mazingira kwa kutumia sifa zao za sumaku na kubaki na ufanisi katika kuzuia vimelea vya virusi.Tulitathmini ufanisi wa AgNP-MHCs kwa kuwezesha bacteriophage ϕX174, murine norovirus (MNV), na adenovirus serotype 2 (AdV2).Virusi hivi lengwa viliwekwa wazi kwa AgNP-MHCs kwa 1, 3, na 6 h saa 25°C na kisha kuchanganuliwa kwa plaque assay na TaqMan PCR ya wakati halisi.AgNP-MHCs ziliwekwa wazi kwa anuwai ya viwango vya pH na kwa bomba na juu ya maji ili kutathmini athari zao za kuzuia virusi chini ya hali tofauti za mazingira.Miongoni mwa aina tatu za AgNP-MHC zilizojaribiwa, Ag30-MHCs zilionyesha ufanisi wa juu zaidi wa kuzima virusi.ϕX174 na MNV zilipunguzwa kwa zaidi ya 2 log10 baada ya kufichua 4.6 × 109 Ag30-MHCs/ml kwa 1 h.Matokeo haya yalionyesha kuwa AgNP-MHCs zinaweza kutumiwa kuzima vimelea vya magonjwa na uwezekano mdogo wa kutolewa kwenye mazingira.

Pamoja na maendeleo ya hivi majuzi katika nanoteknolojia, chembechembe za nano zimekuwa zikipokea uangalizi mkubwa duniani kote katika nyanja za teknolojia ya kibayoteknolojia, dawa, na afya ya umma.1,2)Kwa sababu ya uwiano wao wa juu wa uso-kwa-kiasi, vifaa vya ukubwa wa nano, kawaida kuanzia 10 hadi 500 nm, vina sifa za kipekee za kemikali ikilinganishwa na zile za nyenzo kubwa.1)Umbo na saizi ya nanomaterials inaweza kudhibitiwa, na vikundi maalum vya utendaji vinaweza kuunganishwa kwenye nyuso zao ili kuwezesha mwingiliano na protini fulani au utumiaji wa ndani ya seli (3,-5).

Nanoparticles za fedha (AgNPs) zimesomwa sana kama wakala wa antimicrobial (6)Fedha hutumiwa katika uundaji wa vipandikizi vyema, kwa ajili ya mapambo, na katika mawakala wa matibabu.Misombo ya fedha kama vile sulfadiazine ya fedha na chumvi fulani imetumika kama bidhaa za utunzaji wa majeraha na kama matibabu ya magonjwa ya kuambukiza kwa sababu ya mali zao za antimicrobial.6,7)Tafiti za hivi majuzi zimeonyesha kuwa AgNPs ni nzuri sana kwa kuzima aina mbalimbali za bakteria na virusi.8,-11)AgNP na Ag+ ioni zinazotolewa kutoka kwa AgNPs huingiliana moja kwa moja na biomolecules zenye fosforasi au salfa, ikiwa ni pamoja na DNA, RNA na protini.12,-14)Pia zimeonyeshwa kutoa spishi tendaji za oksijeni (ROS), na kusababisha uharibifu wa membrane katika vijidudu (15)Saizi, umbo, na mkusanyiko wa AgNP pia ni mambo muhimu ambayo huathiri uwezo wao wa antimicrobial (8,10,13,16,17).

Tafiti za awali pia zimeangazia matatizo kadhaa wakati AgNPs zinapotumiwa kudhibiti vimelea vya magonjwa katika mazingira ya maji.Kwanza, tafiti zilizopo juu ya ufanisi wa AgNPs kwa kuzuia vimelea vya virusi kwenye maji ni mdogo.Kwa kuongezea, AgNP zilizotawanywa kwa kawaida huwa chini ya mkusanyo wa chembe chembe kwa sababu ya ukubwa wao mdogo na eneo kubwa la uso, na hesabu hizi hupunguza ufanisi wa AgNP dhidi ya vimelea vya magonjwa.7)Hatimaye, AgNPs zimeonyeshwa kuwa na athari mbalimbali za cytotoxic (5,18,-20), na kutolewa kwa AgNP katika mazingira ya maji kunaweza kusababisha matatizo ya afya ya binadamu na kiikolojia.

Hivi majuzi, tulitengeneza riwaya ya koloidi ya sumaku ya ukubwa wa mikromita (MHC) iliyopambwa kwa AgNP za ukubwa mbalimbali (21,22)Msingi wa MHC unaweza kutumika kurejesha composites za AgNP kutoka kwa mazingira.Tulitathmini ufanisi wa kuzuia virusi vya nanoparticles hizi za fedha kwenye MHCs (AgNP-MHCs) kwa kutumia bacteriophage ϕX174, murine norovirus (MNV), na adenovirus chini ya hali tofauti za mazingira.

Madhara ya kuzuia virusi vya AgNP-MHC katika viwango mbalimbali dhidi ya bacteriophage ϕX174 (a), MNV (b), na AdV2 (c).Virusi vilivyolengwa vilitibiwa kwa viwango tofauti vya AgNP-MHC, na kwa OH-MHCs (chembe 4.6 × 109/ml) kama kidhibiti, katika incubator inayotikisika (150 rpm, 1 h, 25°C).Njia ya kupima plaque ilitumika kupima virusi vilivyobaki.Thamani ni njia ± mikengeuko ya kawaida (SD) kutoka kwa majaribio matatu huru.Nyota zinaonyesha thamani tofauti sana (P<0.05 kwa ANOVA ya njia moja na jaribio la Dunnett).

Utafiti huu ulionyesha kuwa AgNP-MHCs ni bora kwa kuwezesha bacteriophages na MNV, mbadala wa norovirus ya binadamu, katika maji.Kwa kuongezea, AgNP-MHC zinaweza kurejeshwa kwa urahisi kwa kutumia sumaku, hivyo basi kuzuia kutolewa kwa AgNP zinazoweza kuwa na sumu kwenye mazingira.Idadi ya tafiti zilizopita zimeonyesha kuwa ukolezi na saizi ya chembe ya AgNP ni sababu muhimu za kuzima vijidudu vinavyolengwa (8,16,17)Madhara ya antimicrobial ya AgNPs pia hutegemea aina ya microorganism.Ufanisi wa AgNP-MHC wa kuwezesha ϕX174 ulifuata uhusiano wa mwitikio wa kipimo.Miongoni mwa AgNP-MHCs zilizojaribiwa, Ag30-MHCs zilikuwa na ufanisi wa juu wa kuzima ϕX174 na MNV.Kwa MNV, ni Ag30-MHC pekee zilizoonyesha shughuli za kuzuia virusi, huku AgNP-MHC zingine zikiwa hazitoi ulemavu wowote muhimu wa MNV.Hakuna AgNP-MHCs iliyokuwa na shughuli yoyote muhimu ya kuzuia virusi dhidi ya AdV2.

Mbali na ukubwa wa chembe, mkusanyiko wa fedha katika AgNP-MHCs pia ulikuwa muhimu.Mkusanyiko wa fedha ulionekana kubainisha ufanisi wa athari za antiviral za AgNP-MHCs.Viwango vya fedha katika miyeyusho ya Ag07-MHCs na Ag30-MHCs katika chembechembe 4.6 × 109/ml vilikuwa 28.75 ppm na 200 ppm, mtawalia, na vilihusiana na kiwango cha shughuli za kuzuia virusi.Jedwali 2muhtasari wa viwango vya fedha na maeneo ya uso ya AgNP-MHCs yaliyojaribiwa.Ag07-MHCs zilionyesha shughuli ya chini zaidi ya kuzuia virusi na ilikuwa na mkusanyiko wa chini kabisa wa fedha na eneo la uso, na kupendekeza kuwa sifa hizi zinahusiana na shughuli za kizuia virusi za AgNP-MHCs.

Utafiti wetu wa awali ulionyesha kuwa njia kuu za antimicrobial za AgNP-MHCs ni uondoaji wa kemikali wa ioni za Mg2+ au Ca2+ kutoka kwa utando wa microbial, uundaji wa tata na vikundi vya thiol vilivyo kwenye membrane, na kizazi cha spishi tendaji za oksijeni (ROS) (21)Kwa sababu AgNP-MHCs zina ukubwa wa chembe kubwa kiasi (~500 nm), kuna uwezekano kwamba zinaweza kupenya kapsidi ya virusi.Badala yake, AgNP-MHCs zinaonekana kuingiliana na protini za uso wa virusi.AgNPs kwenye composites huwa na kuunganisha biomolecules zenye kundi la thiol zilizopachikwa kwenye koti la protini za virusi.Kwa hiyo, sifa za biokemikali za protini za capsid za virusi ni muhimu kwa kuamua uwezekano wao kwa AgNP-MHCs.Kielelezo cha 1inaonyesha uwezekano tofauti wa virusi kwa athari za AgNP-MHCs.Bakteriophages ϕX174 na MNV zilishambuliwa na AgNP-MHCs, lakini AdV2 ilikuwa sugu.Kiwango cha juu cha upinzani cha AdV2 kinaweza kuhusishwa na ukubwa na muundo wake.Virusi vya Adenovirus vina ukubwa wa nm 70 hadi 100.30), na kuzifanya kuwa kubwa zaidi kuliko ϕX174 (27 hadi 33 nm) na MNV (28 hadi 35 nm) (31,32)Mbali na saizi yao kubwa, virusi vya adenovirus vina DNA iliyo na nyuzi mbili, tofauti na virusi vingine, na ni sugu kwa mafadhaiko anuwai ya mazingira kama vile joto na mionzi ya UV.33,34)Utafiti wetu uliopita uliripoti kuwa karibu kupunguzwa kwa 3-log10 kwa MS2 kulitokea na Ag30-MHCs ndani ya 6 h (21)MS2 na ϕX174 zina ukubwa sawa na aina tofauti za asidi nucleic (RNA au DNA) lakini zina viwango sawa vya kuwezesha Ag30-MHCs.Kwa hiyo, asili ya asidi nucleic haionekani kuwa sababu kuu ya upinzani dhidi ya AgNP-MHCs.Badala yake, ukubwa na sura ya chembe ya virusi ilionekana kuwa muhimu zaidi, kwa sababu adenovirus ni virusi kubwa zaidi.Ag30-MHCs zilipata karibu punguzo la 2-log10 la M13 ndani ya saa 6 (data yetu ambayo haijachapishwa).M13 ni virusi vya DNA vya nyuzi moja (35) na ina urefu wa ~ 880 nm na kipenyo cha nm 6.6 (36)Kiwango cha kutofanya kazi kwa bacteriophage ya filamentous M13 kilikuwa cha kati kati ya virusi vidogo vilivyo na muundo wa pande zote (MNV, ϕX174, na MS2) na virusi kubwa (AdV2).

Katika utafiti huu, kinetics ya uanzishaji wa MNV ilikuwa tofauti sana katika jaribio la plaque na RT-PCR assay (Kielelezo 2bnanac).c)Vipimo vya molekuli kama vile RT-PCR vinajulikana kwa kudharau kwa kiasi kikubwa viwango vya uanzishaji wa virusi (25,28), kama ilivyopatikana katika utafiti wetu.Kwa sababu AgNP-MHCs huingiliana hasa na uso wa virusi, kuna uwezekano mkubwa wa kuharibu protini za koti la virusi badala ya asidi ya kiini ya virusi.Kwa hiyo, tathmini ya RT-PCR ya kupima asidi ya nukleiki ya virusi inaweza kudharau kwa kiasi kikubwa kutoanzishwa kwa virusi.Athari za ioni za Ag+ na uzalishaji wa spishi tendaji za oksijeni (ROS) zinapaswa kuwajibikia kuzima kwa virusi vilivyojaribiwa.Hata hivyo, vipengele vingi vya mbinu za kuzuia virusi vya AgNP-MHCs bado haziko wazi, na utafiti zaidi kwa kutumia mbinu za kibayoteknolojia unahitajika ili kufafanua utaratibu wa upinzani wa juu wa AdV2.

Hatimaye, tulitathmini uthabiti wa shughuli ya kuzuia virusi vya Ag30-MHCs kwa kuziweka kwenye anuwai ya thamani za pH na kugusa na kuchuja sampuli za maji kabla ya kupima shughuli zao za kuzuia virusi (Kielelezo cha 3nana4).4)Mfiduo wa hali ya pH ya chini sana ulisababisha hasara halisi na/au utendaji kazi wa AgNP kutoka kwa MHC (data ambayo haijachapishwa).Katika uwepo wa chembe zisizo maalum, Ag30-MHCs mara kwa mara zilionyesha shughuli za kuzuia virusi, licha ya kupungua kwa shughuli za kizuia virusi dhidi ya MS2.Shughuli ya kuzuia virusi ilikuwa ya chini zaidi katika maji ya uso ambayo hayajachujwa, kwani mwingiliano kati ya Ag30-MHCs na chembe zisizo maalum katika maji ya uso yenye machafuko sana huenda ulisababisha kupunguzwa kwa shughuli za kuzuia virusi.Jedwali 3)Kwa hivyo, tathmini za nyanjani za AgNP-MHCs katika aina mbalimbali za maji (kwa mfano, zenye viwango tofauti vya chumvi au asidi humic) zinapaswa kufanywa katika siku zijazo.

Kwa kumalizia, composites mpya za Ag, AgNP-MHCs, zina uwezo bora wa kuzuia virusi dhidi ya virusi kadhaa, ikiwa ni pamoja na ϕX174 na MNV.AgNP-MHC hudumisha utendakazi dhabiti chini ya hali tofauti za mazingira, na chembe hizi zinaweza kurejeshwa kwa urahisi kwa kutumia sumaku, hivyo basi kupunguza madhara yanayoweza kuathiri afya ya binadamu na mazingira.Utafiti huu ulionyesha kuwa mchanganyiko wa AgNP unaweza kuwa kizuia virusi madhubuti katika mipangilio mbalimbali ya mazingira, bila hatari kubwa za kiikolojia.