Bekæmpelse af bakterier med sølv-nanopartikler: Fighting bacteria with silver-nanoparticles

Sali Abourayale, Christoffer Dalgaard, Lars Ibsen, Johanne Uhrenholt Kusnitzoff, Cecilie Rosenlund, Ida Mathilde Steensgaard & Daniella Wedell Sønderhøj

Studenteropgave: Semesterprojekt

Abstrakt

Dansk I dette projekt præsenterer vi den nyeste viden indenfor forskning i sølv-nanopartikler (AgNP), til brug som supplement til antibiotika. Bakterier har i de seneste årtier haft en øget resistensudvikling, grundet overforbrug af antibiotika. For at undersøge denne problemstilling, har vi set på adskillige forsøg, som omhandler produktionen af AgNP og deres antibakterielle virkning. Man ved, at partiklernes størrelse, stabilitet, morfologi og miljømæssige omstændigheder har betydning for optimeringen af AgNP’s toksiske effekt. I forskningsverdenen er der overvejende testet på bakterietyperne; Staphylococcus aureus og Escherichia coli, da de henholdsvis har Gram-positive og Gram-negative cellevægge. En af fremgangsmåderne til at øge effektiviteten af nanopartiklerne er at indkapsle (coating) dem med forskellige kemiske stoffer, f.eks. glutation (GSH) og saccharider. Dette giver en bedre bindings- og reaktionsevne med bakterierne, samt øget kontrol ved hjælp af specifik bindingsevne. AgNP’s mikrobicide egenskaber skyldes: Ag+-frigørelse, hvor ionerne binder sig til DNA, elektronrecipienterne i elektrontransportkæden samt at de penetrerer membranen. Dette kan yderligere medføre oxidativ stress i cellen, samt direkte interaktion med cellemembranen, hvor selve bindingen mellem nanopartikel og bakterie udøver en mikrobicid effekt der endnu ikke kendt fuldt ud. Man mangler desuden forståelse for de toksiske effekter in vivo mod mammalske celler, før man kan godkende AgNP’er som medikament. Ny forskning omkring coating med hhv. maltose og GSH er muligvis fremtidige løsninger på problemet. English This project presents the latest research in the use of silver-nanoparticles (AgNP) as a supple-ment to antibiotics. In the recent decades bacteria have had an advanced resistance development due to the excessive consumption. We have reviewed several experiments to investigate this problem in regard to the production of AgNP and its antibacterial effect. It is known that it is the size, stability, morphology, and the environmental factors of the particles that have an effect on the optimization of the toxic effect of AgNP. In general there has been tested on the bacteria types Staphylococcus aureus and Escherichia coli, because they respectively have a Gram-positive and a Gram-negative cell wall. Coating the AgNPs with different chemical substances, such as glutathione (GSH) and saccharides, is one method to increase the effectivity of AgNP. This provides a better binding and reactivity against bacteria, and an increased control by means of specific surface attachment. The antibacterial characteristics of AgNP are due to Ag+-release, in which the ions bind to DNA, the electron receptions in the electron transport chain, and penetrate the membrane. Furthermore, this leads to oxidative stress in the cells and direct interaction with the cell membrane, in which the bonds between the nanoparticles and bacteria carry an antibacterial effect which isn’t fully known yet. There is also a lack of understanding about the toxic effects against mammalian cells in vivo which should be further investigated before AgNP can be approved as a medication. New research about coating respectively maltose and GSH may be future solutions to this problem.

UddannelserBasis - Naturvidenskabelig Bacheloruddannelse, (Bachelor uddannelse) Basis
SprogDansk
Udgivelsesdato13 jan. 2012
VejledereMorten Erik Møller

Emneord

  • Glutation
  • Gram-positiv
  • Cellevæg
  • Resistens
  • MIC
  • sølv-nanopartikel
  • Oxidativt Stress
  • Antibiotika
  • Facetter
  • Gram-negativ
  • S. aureus
  • AgNP
  • bakterier
  • ROS
  • Toksikologi
  • Coating
  • Polysaccharider
  • E. coli