Jak působí koloidní stříbro na mikroorganismy

Výzkumem bylo zjištěno, že mikrobicidní aktivitu nanočástic stříbra ovlivňují kromě koncentrace dva hlavní faktory: velikost a tvar nanočástic. Autoři (12), (13) uvádějí, že čím jsou nanočástice stříbra menší tím jsou mikrobiologicky účinnější (lépe zabíjejí mikroorganismy). Vliv tvaru nanočástic na jejich mikrobicidů aktivitu zkoumali autoři (14), kteří zjistili, že aktivita nanočástic stoupá s velikostí jejich styčné plochy s buněčnou membránou bakterie E. Coli.

Escherichia Coli                                                                                                  Obr. č. 3 

Na obrázku je názorně vidět působení koloidního stříbra o rozměrech částic 20 nm a koncentraci 12 ppm na kolonie bakterie Escherichia Coli (v červeném rámečku bez přídavku koloidního stříbra, v ostatních s přídavkem). Po 5 minutách působení uhynulo 100% bakterií všech označených vzorků. (9)

Měření moderními analytickými metodami na vzorcích koloidního stříbra ukázaly na schopnost nanočástic a nanoklastrů uvolňovat kationty stříbra při dostatečné chemické afinitě činidel a tato schopnost roste se zmenšováním se rozměrů částic, zřejmě v důsledku stéricky vlivů ve Sternově vrstvě. Autoři (14) jsou toho názoru, že bakteriální buňka v kontaktu s Ag-nanočásticemi uvolňuje a následně přijímá stříbrné ionty, které pak blokují dýchací enzymy, způsobují generování reaktivních kyslíkových radikálů a v důsledku toho dochází k poškození buňky. Zároveň poškození membránové morfologie může způsobit významný vzrůst permeability, vedoucí k neřízenému transportu přes plazmovou membránu a konečně, buněčnou smrt. Tento mechanismus působení se vztahuje na elektrostaticky stabilizované iontové stříbro IONT a má určité negativní účinky i na lidské buňky. Měření, provedeno pomocí ESR (7) zase naznačují radikálový mechanizmus působení.

Koloidní stříbro ARGENA a UNIVERSAL není stabilizováno elektrostaticky, tedy nemá na povrchu nanočástic stříbrné kationty, které zároveň poškozují lidské buňky, ale reaguje v první řadě s aminokyselinou cystein v buněčné membráně patogenu, tak, jak to ukazuje obrázek č.4.

Obr. č. 4

Povrch bakterie E. coli napadený sférickými nanočásticemi Ag (14)

Černé body na snímku povrchu bakterie jsou nanočástice Ag, které způsobují deformaci a následnou degradaci buněčné membrány. Stříbro má tendenci reagovat se slabými Lewisovými zásadami typu R-S-R, R-SH, RS- nebo PR3. Takže proteiny s obsahem síry, nacházející se v membráně (cystein), nebo uvnitř buňky (N-formylmetionin) jsou zřejmě preferenčními místy pro vazby stříbrných nanočástic. Díky kovalenčí vazbě dochází postupně k mechanickému protržení buňkové stěny a bakterie hyne.

Tab. 1: Výsledky testování antimikrobiální aktivity nanočástic stříbra (10, 22)

 

Mikroorganismus                                                                          MIC

Enterococcus faecalis               GP                                                6,75 ppm

 Staphylococcus aureus            GP                                                3,38 ppm

Pseudomonas aeruginosa        GN                                                3,38 ppm

Staphylococcus epidermidis     GP                                                 1,69 ppm

Enterococcus faecium              GP                                                 6,75 ppm

Klebsiella pneumoniae             GN                                                 6,75 ppm

Escherichia Coli                        GN                                                3,30 ppm

Kvasinky (Bovine mastitis)                                                             6,60 ppm

 

(MIC - minimální inhibiční koncentrace nanočástic stříbra, GP - gram pozitivní bekterie, GN - gram negatvní bakterie)

 

Příklad antibakteriální aktivity nanočástic stříbra (koncentrace 50 ppm), stanovené metodou Kirby-Bauer na papírových discích a srovnání s jinými antibiotiky. Tato metoda využívá disky s jednotlivými koncentracemi antimikrobiálních látek a průměry zón korelují s minimálními inhibičními koncentracemi (MIC) (16).

Obr. č. 5

Účinnost koloidního stříbra na reprezentační typy bakterií při testování komerčně vyráběného deodorantu, obsahujícího 200 ppm nanočástic stříbra (11).

 
 
 

Z tabulek 1, 2, 3, a 4 vyplývá, že koloidní stříbro nejlépe účinkuje na gram-pozitivní bakterie, ale i na mnohé gram-negativní (např. E.Coli) a téměř neúčinkuje na bakterie, které jsou schopny tvořit za nepříznivých podmínek spóry.

(Čísla v tabulkách jsou vyjádřeny v jednotkách CFU - počtu životaschopných bakterií.)

 

Bohužel, autoři (20) zjistili, že situace v oblasti účinků koloidního stříbra na mikroorganismy je složitější, což dokladují výsledky v tab. 5.

 

Tab. 5:

 

Z klinického prostředí připravili izoláty zlatého stafylokoka (MSSA) a metycilin rezistentního zlatého stafylokoka (MRSA) a jako referenční vzorek použili S. aureus ATCC25923 a zjišťovali hodnoty minimální inhibiční (MIC) a bakteriocidní (MBC) koncentrace. Výsledky ukazují, že na různé izoláty je efektivita působení koloidního stříbra různá. Proto se i výsledky praktického použití koloidního stříbra u stejného druhu patogenu často odlišují.

Z tohoto důvodu pak autoři práce (36) mohli určit následující růstové křivky E. coli a S. aureus (rozměr nanočástic 10 - 15 nm):

což je v rozporu s údaji tabulek č. 1 a 2., podle nichž je S. aureus velmi citlivý na působení koloidního stříbra. Podobná situace je zřejmě i u mnoha dalších mikroorganismů.

Dynamická růstová křivka S. aureus ATCC 25923 (a) a MRSA (b) v přítomnosti různých koncentrací koloidního stříbra. (MRSA-methycillín-rezistentní S. aureus; mikrogramů/ml = ppm) podle autorů (19). 

Je vidět, že koncentrace již 20-25ppm prakticky zastavuje růst obou kmenů, představuje pro ně tedy stejnou minimální inhibiční koncentraci MIC, bez ohledu na to, zda je kmen rezistentní, nebo ne. Podobné účinky uvádějí i autoři (20) pro E. coli.

 

Stříbro rezistentní bakterie: (22)

Citrobacter freundii
Enterobacter cloacae (některé kmeny)
Enterobacteriaceae (některé kmeny)
Escherichia coli (některé kmeny)
Klebsiella pneumoniae (některé kmeny)
Pseudomonas stutzeri (některé kmeny)
Proteus mirabilis
Vegetativní spor B. cereus (některé kmeny)
 

Nanočástice stříbra jsou také zkoumány jako potenciálně antivirotikum (23), (24), kde se předpokládá interakce s gp120 glykoproteínom- konkrétní vazba na thiolové skupiny cysteinu.

Obr. č. 6

 

Významné inhibiční účinky byly zjištěny na Monkeypox viru, viru opičích neštovic (30). NAG koncentrace 25 ppm účinně inhibuje apoptózu MDCK buněk, vyvolanou chřipkovým virem H3N2 (31). Nanočástice stříbra mohou inhibovat produkci RNA viru hepatitidy B a extracelulárních virionů (32), inhibovat virus Herpes Simplex Typ 1 (33). Bohužel autoři (24) zjistili že u kmenů arenavírusov, jako např. Tacaribe virus k inhibici viru musí dojít během začátku replikace, protože i když před ní léčba infekce s nanočásticemi stříbra je velmi účinná, po jejím zahájení je účinná pouze   v případě podání během prvních 2-4 hodin.

Výsledky testování fungicidní aktivity koloidního stříbra na kvasinkách a plísních Candida species a Trichophyton mentagrophytes (15).

 

Z tabulky 5. vyplývá, že koloidní stříbro se aktivitou přibližuje přípravku Amfotericin B, ale značně překonává účinky přípravku Flukonazol, je tedy perspektivním a účinným antimykotikem. (IC80 je inhibiční koncentrace 80% kultury plísně).