Группа Линн Гилбертсон изучает механизмы устойчивости бактерий к наночастицам серебра, чтобы определить, является ли их повсеместное использование решением проблемы устойчивости к противомикробным препаратам или, возможно, оно ухудшают ситуацию, пишет new.eurekalert.org со ссылкой на Nature Nanotechnology.

Противомикробные препараты используются для уничтожения или замедления роста бактерий, вирусов и других микроорганизмов. Они могут быть в форме антибиотиков, используемых для лечения инфекций организма, или в качестве добавки или покрытия коммерческих продуктов, используемых для защиты от микробов. Эти спасательные средства необходимы для предотвращения и лечения инфекций у людей, животных и растений, но они также представляют глобальную угрозу для здоровья населения, когда у микроорганизмов развивается к ним устойчивость – концепция, известная как устойчивость к противомикробным препаратам.

Одним из основных факторов устойчивости к противомикробным препаратам является неправильное и чрезмерное использование противомикробных агентов, в том числе наночастиц серебра – передового материала с хорошо задокументированными антимикробными свойствами. Он все чаще используется в коммерческих продуктах, которые могут похвастаться повышенной эффективностью уничтожения микробов – его вплетали в ткани, наносили на зубные щетки и даже добавляли в косметику в качестве консерванта.

Группа Gilbertson из инженерной школы Университета Питтсбурга Swanson использовала лабораторные штаммы кишечной палочки, чтобы лучше понять устойчивость бактерий к наночастицам серебра и попытаться опередить потенциальное злоупотребление этим материалом.

«Устойчивость бактерий к наночастицам серебра недостаточно изучена, поэтому наша группа изучила механизмы, стоящие за этим событием, – сказала Лиза Стабрила, ведущий автор статьи и недавний аспирант Питта по гражданским и экологическим вопросам. – Это многообещающее нововведение для добавления в наш арсенал противомикробных препаратов, но мы должны сознательно изучать его и, возможно, регулировать его использование, чтобы избежать снижения эффективности, как мы наблюдали с некоторыми распространенными антибиотиками».

Stabryla подвергала кишечную палочку воздействию наночастиц серебра в течение 20 дней подряд и отслеживала рост бактерий с течением времени. Наночастицы примерно в 50 раз меньше бактерии.

«Вначале бактерии могли выжить только при низких концентрациях наночастиц серебра, но по мере продолжения эксперимента мы обнаружили, что они могут выжить при более высоких дозах, – отмечает Стабрила. – Интересно, что мы обнаружили, что бактерии развивают устойчивость к наночастицам серебра, а не только к высвобождению ионов серебра».

Группа секвенировала геном кишечной палочки, подвергшейся воздействию наночастиц серебра, и обнаружила мутацию в гене, который отвечает за выталкивание ионов тяжелых металлов из клетки.

«Возможно, какая-то форма серебра попадает в клетку, и когда она попадает, клетка мутирует, чтобы быстро избавиться от него, – добавила она. – Необходима дополнительная работа, чтобы определить, смогут ли исследователи преодолеть этот механизм сопротивления с помощью дизайна частиц».

Затем группа изучила два разных типа кишечной палочки: гипермобильный штамм, который плавает в окружающей среде быстрее, чем обычно подвижные бактерии, и неподвижный штамм, у которого нет физических средств для передвижения. Они обнаружили, что резистентность развивалась только у гипермобильного штамма.

«Это открытие может свидетельствовать о том, что наночастицы серебра могут быть хорошим вариантом для борьбы с определенными типами бактерий, особенно с неподвижными штаммами», – сказал Стабрила.

В конце концов, бактерии все равно найдут способ развиваться и уклоняться от антимикробных препаратов. Есть надежда, что понимание механизмов, которые приводят к этой эволюции, и осознанное использование новых противомикробных препаратов уменьшат влияние устойчивости к противомикробным препаратам.

«Мы первые, кто изучил влияние подвижности бактерий на способность развивать устойчивость к наночастицам серебра, – сказала Линн Гилбертсон, доцент кафедры гражданской и экологической инженерии в Pitt. – Наблюдаемая разница действительно интересна и заслуживает дальнейшего изучения, чтобы понять ее и то, как связать генетический ответ – регулирование оттоком насоса – со способностью бактерий перемещаться в системе. Результаты являются многообещающими, поскольку позволяют настраивать свойства частиц для получения желаемого отклика, такого как высокая эффективность при одновременном избежании сопротивления».