Микробиологи объяснили антибактериальное действие ионов серебра

Ионы серебра, образующиеся при окислении серебряных наночастиц, проникают в клетки бактерий и приводят к их гибели. Однако естественные лиганды, находящиеся вблизи микроорганизма, связывают ионы, не давая им его обезвредить

(иллюстрация Zongming Xiu/Rice University).

Учёные из американского университета Райса (Rice University) определили, как ионы серебра, входящие в состав наночастиц, убивают бактерии. 

Антибактериальное действие таких частиц известно давно. Они широко применяются повсюду: от производства косметических и моющих средств до полимерных покрытий пищевых контейнеров. Но до сих пор в научной среде велись споры, что именно уничтожает бактерии – сами частицы, размер которых начинается от трёх нанометров, или выделяемые ими ионы серебра.

Как ожидается, конец этой дискуссии положит статья, опубликованная в журнале American Chemical Society. Исследователи из Райса установили, что серебряные наночастицы, лишенные возможности образовывать ионы, совершенно безвредны для бактерий.

Сначала микробиологи пытались установить, влияет ли размер частиц на их бактерицидные свойства. Они изучили действие наночастиц размером от 3 до 11 нанометров, которые были произведены промышленным способом, а также самими учёными в лаборатории. Однако исследование не дало достоверного результата.

Тогда учёные проверили действие наночастиц на микроорганизмы в анаэробных условиях. В специальной изолированной камере, где частицы не контактировали с кислородом, не происходил процесс окисления, как следствие, не было выделения из частиц ионов серебра. Учёные обнаружили, что в этом случае антибактериальное действие гораздо слабее.

"Мы повысили концентрацию наночастиц до 195 штук на миллион бактерий, и они всё равно не были для них токсичны. Притом что в обычных условиях достаточно 15 частиц на миллиард бактерий, чтобы убить их всех", — рассказывает ведущий автор исследований Цзунмин Сю (Zongming Xiu).

Работа учёных показала, что сами частицы в 7,5 тысяч раз менее токсичны для бактерий, чем ионы серебра. При этом исследователи установили, что в небольших концентрациях ионы могут оказывать обратный эффект на бактерии и, наоборот, стимулировать их развитие.

"Вы будете удивлены, как часто люди запускают в производство вещи, не понимая, как они работают, — говорит другой участник исследования профессор Педро Альварес (Pedro Alvarez). – Популярный в последние время префикс "нано" помогает лучше продавать товар. Но такие средства могут привести к совершенно неожиданным последствиям".

В пресс-релизе университета исследователи сообщают, что цель их работы – определить оптимальную концентрацию ионов серебра, которой будет достаточно для уничтожения бактерий.

Исследование поможет создать эффективные антибактериальные средства, которые не будут оказывать вредное воздействие на экологию. Ведь ионы серебра токсичны не только для бактерий, но и для окружающей среды.