ナノ医療および生物療法発見ジャーナル
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概要

ヨウ化銅ナノ粒子とその抗菌作用

ゼラ・エディスとサミール・ハジ・ブローク

抽象的な

本稿では、抗菌剤としてのヨウ化銅（CuI）ナノ粒子（NP）の期待される効果を紹介した。ナノ粒子は共沈法により混合され、透過型電子顕微鏡（TEM）で測定された平均サイズは8nmである。NPの標準電荷は、ゼータスペクトル測定で取得され、XRDで測定された通り、pH 7で-21.5mVである。これらのNPは、グラム陽性菌とグラム陰性菌の両方を殺すことができる。試験した細菌の中で、DH5αはCuIのNPに対してより敏感であるが、枯草菌はより耐性である。したがって、試験した細菌株の中で、DH5αのMICおよびMBC値は最も低く（それぞれ0.066mg/mlと0.083mg/ml）、枯草菌は最も高い（それぞれ0.15mg/mlと0.18mg/ml）。我々の研究から、CuI NP はグラム陰性菌とグラム陽性菌の両方で反応性酸素種 (ROS) を生成し、また、細胞質研究によって明らかにされたように、細胞質の隠蔽のために ROS 介在 DNA 損傷を引き起こすことがわかった。おそらく ROS は、アミン活性のあるさまざまな天然原子の集合体の存在下で CuI NP の表面に形成される。さらに、それらは原子顕微鏡 (AFM) によって制御されるように膜損傷を引き起こす。このように、ROS の生成と膜損傷は、これらの CuI NP の殺菌作用の重要なメカニズムである。

はじめに

さまざまな病原菌によって引き起こされる感染症の数が増え、さまざまな種類の抗菌剤に対する耐性が高まっている状況では、新しくてより効果的な抗菌剤を発見することが切実に求められています。このような状況では、無機抗菌剤と金属ナノ粒子 (NP) は特に、化学的安定性、耐熱性、長寿命のため、このような要件を満たす有望なツールと見なされています。現在、Fe2O3、AgNO3、ZnO、Au、TiO2、CuO、CuS、ZrO2 などの幅広い種類の金属とその混合物が、その抗菌作用の可能性のために微生物学研究で使用されています。

さらに、NP は、バイオセンサー、ゲノミクス、免疫アッセイ、生体細胞の光学イメージング、熱光学、病原細胞の光熱分解、薬剤・遺伝物質・免疫物質の直接送達、微生物の識別と制御など、さまざまな用途で研究されてきました。NP の抗菌特性は、その強力な緩和が魅力的であり、薬剤耐性菌を含む幅広い微生物に対して非常によく反応します。殺菌効果の具体的な手段はまだ調査中ですが、金属複合 NP の効果は、その小さなサイズと高い表面積対体積比によるものと考えられており、これにより、サイズに対して非常に調整された化学的特性で微生物膜に作用して浸透することができます。

銅は細菌を含む自然界の必須成分です。銅が不足した食生活は顔色を悪くし、ヒト胎児、乳児、幼児の発育に不可欠です。銅は成長因子であり、酸化状態 Cu+ と Cu2+ を切り替えることができるため、電子伝達体としてだけでなく、電子受容体としても機能します。さらに、電子伝達系や酸素輸送にもさまざまな役割を果たします。銅は抗酸化タンパク質である銅亜鉛スーパーオキシドジスムターゼの一部であり、セルロプラスミンの補因子として鉄の恒常性維持に重要な役割を果たします。その重要性を考慮すると、健康な成人には 1 日あたり 900 μg の銅摂取が推奨されます。銅は長年にわたり抗菌剤として使用されています。最近では、CuO のナノ粒子が必須銅と比較して抗菌作用が強化されていると報告されています。現在採用されている銅ナノ粒子合成法には、合成還元法、熱分解法、ポリオール還元法、レーザー除去法、電子ビーム法、その場物質結合法、共沈法などがあります。これらの方法のうち、共沈法は、シンプルで効率的であり、必要なサイズを簡単に生成できるため、一般的に最適です。

我々は、一般的に使用されるNa2SO3ではなくヒドラジンを還元剤として使用してCuIのNPを混合した。これは、ヒドラジンが強力な還元剤であり、沈殿をより有利にするからである。CuIのNPの生物学的作用はこれまで研究されたことがない。この研究では、我々は意外にも、CuIのNPの抗菌特性を調査した。これは、TEM、XRD、およびゼータ比測定を使用したさまざまな実際のシステムによって表現される。抗菌作用は、DH5α、大腸菌株野生型、赤痢菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌、および大腸菌970の多剤耐性株の臨床分離（EC 505970）を含む広範囲の細菌種で検査された。抗菌作用は、最小阻害濃度（MIC）、最小殺菌濃度（MBC）、寒天培地拡散係数、および増殖曲線の調査を決定することによって調査された。抗菌システムを調べるために、CuI NP を標的とした活性酸素種 (ROS) の生成、インビトロ DNA 損傷のアガロースゲル電気泳動、対応する (β-ガラクトシダーゼ) 分子結合測定、および細菌層の損傷の AFM を測定しました。結果は、CuI ナノ粒子が期待される抗菌剤であり、その抗菌作用は ROS の生成と細菌層の損傷によって妨げられることを明確に裏付けています。したがって、これらの発見は抗菌治療に大きな影響を及ぼす可能性があります。

結論

 

抗菌薬に対する耐性疾患の数は増加し、さまざまな抗菌薬に対する耐性も増加している。

迅速化。新しく、より強力な抗菌剤の発見は、真剣なニーズです。ナノ粒子サイズでの銅とヨウ素という2つの抗菌剤の混合は、有望な方法です。この研究では、抗菌剤としての無機および金属ナノ粒子について言及しています。ナノ粒子は、非常に少量でも強力です。なぜなら、多数の粒子を高い表面積対体積比で送達できるからです。銅ナノ粒子は、単独で広く使用されており、その電気的、光学的、および相乗的特性により、さまざまな医療、抗真菌、および抗菌用途があります。それらは、大腸菌、黄色ブドウ球菌、および緑膿菌などの一部の細菌に対して有害です。銅は、他の金属と比較して、動物細胞に対する毒性が低いという利点があります。さまざまなポリマーが、銅ナノ粒子をサポートし、抗菌特性を持つ複合材料を作成するためのネットワークとして使用されています。これらのポリマーグリッドには、寒天、牛血清卵白、キトサン、ナイロン、ポリアニリン、セルロースなどがあります。抗菌作用を持つ新しいナノ複合材料のフレームワークとしてのポリマーは、ナノ粒子に信頼性を与えるだけでなく、ナノ複合材料の抗菌性を向上させることもできます。表面積の拡大の影響は、ポリマー内の銅ナノ粒子の微細な散乱に関連しています。セルロースまたは綿糸に結合された銅ナノ粒子は、創傷被覆材にも使用されています。セルロースを含む銅ナノ粒子は、S. aureus および E. coli に対して有効な抗菌特性を示しました。