Nanocząstki srebra, synteza i biologiczna aktywność

• Authors: Krystyna Wolska , Katarzyna Markowska , Magdalena Wypij , Patrycja Golińska , Hanna Dahm

Title variants

EN

Silver nanoparticles, synthesis and biological activity.

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Rosnąca oporność bakterii, zwłaszcza rosnących w biofilmach, na konwencjonalne antybiotyki jest przyczyną szerokich poszukiwań nowych środków terapeutycznych. Nanocząstki srebra, ze względu na udowodniony potencjał antybakteryjny, są intensywnie badane. Istnieje kilka metod syntezy nanosrebra, najbardziej przyjazna dla środowiska jest synteza biogeniczna. Nanocząstki srebra charakteryzują się mnogością wewnątrzkomórkowych celów działania. Mechanizm ich antybakteryjnej aktywności opiera się głównie na uszkodzeniu osłon bakteryjnych i indukcji reaktywnych form tlenu. Nanocząstki srebra, oprócz dużego potencjału antybakteryjnego, zdolne są do współdziałania z konwencjonalnymi antybiotykami, w ten sposób potęgowana jest ich aktywność. Wiele badań in vitro i in vivo wskazuje na toksyczność nanosrebra wobec Eukaryota, obiecujący jest zwłaszcza ich potencjał anty-nowotworowy. Powszechne użycie nanocząstek wymusza konieczność rygorystycznego monitoringu ich syntezy i stosowania.

EN

The growing resistance of bacteria, especially those living in biofilms, to conventional antibiotics causes a broad search for new therapeutic agents. Silver nanoparticles, due to their known antibacterial activity, are intensively studied. Among several methods of nanosilver synthesis, the most friendly is the biogenic "green" synthesis. The targets and mechanisms of action of silver nanoparticles are pleiotrophic, and involve mainly destruction of cellular envelopes and induction of reactive oxygen species. Nanosilver particles are also able to interact with conventional antibiotics, thus enhancing their antibacterial activity. The data obtained both in vivo and in vitro demonstrate the toxic effect of nanosilver on Eukaryota, including its antitumor potential. The broad usage of silver nanoparticles calls for a restricted monitoring of their production and application.

Keywords

EN

aktywność przeciwbakteryjna; biofilmy; nanocząstki srebra; synergia z antybiotykami; synteza

• Journal: Kosmos
• Year: 2017
• Volume: 66
• Issue: 1
• Pages: 125-138

Dates

published

2017

Contributors

author

Krystyna Wolska

• Zakład Genetyki Bakterii, Instytut Mikrobiologii, Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski, Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa, Polska
• Department of Bacterial Genetics, Institute of Microbiology, Faculty of Biology, University of Warsaw, Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa, Poland

author

Katarzyna Markowska

• Zakład Genetyki Bakterii, Instytut Mikrobiologii, Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski, Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa, Polska
• Department of Bacterial Genetics, Institute of Microbiology, Faculty of Biology, University of Warsaw, Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa, Poland

author

Magdalena Wypij

• Zakład Mikrobiologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Lwowska 1, 87-100 Toruń, Polska
• Department of Microbiology, Faculty of Biology and Environmental Protection, Nicolaus Copernicus University, Lwowska 1, 87-100 Toruń, Poland

author

Patrycja Golińska

• Zakład Mikrobiologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Lwowska 1, 87-100 Toruń, Polska
• Department of Microbiology, Faculty of Biology and Environmental Protection, Nicolaus Copernicus University, Lwowska 1, 87-100 Toruń, Poland

author

Hanna Dahm

• Zakład Mikrobiologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Lwowska 1, 87-100 Toruń, Polska
• Department of Microbiology, Faculty of Biology and Environmental Protection, Nicolaus Copernicus University, Lwowska 1, 87-100 Toruń, Poland

References

• Arora S., Jain J., Rajwade J. M., Paknikar K. M., 2008. Cellular responses induced by silver nanoparticles: In vitro studies. Toxicol. Lett. 179, 93-100.
• Balcazar J. L., Subirats J., Borrego C. M., 2015. The role of biofilms as environmental reservoirs of antibiotic resistance. Front. Microbiol. doi: 10.3389/fmicb. 2015.01216
• Benn T. M., Westerhoff P., 2008. Nanoparticle silver released into water from commercially available sock fabrics. Environ. Sci. Technol. 42, 4133-4139.
• Berenbaum M. C., 1989. What is synergy? Pharmacol. Rev. 41, 93-141.
• Bondarenko O., Juganson K., Ivask A., Kasemets K., Mortimer M., Kahru A., 2013. Toxicity of Ag, CuO and ZnO nanoparticles to selected environmentally relevant test organisms and mammalian cells in vitro: a critical review. Arch. Toxicol. 87, 1181-1200.
• Czaplewski L., Bax R., Clokie M., Dawson M., Fairhead H., Fischetti V. A., Foster S., Gilmore B. F., Hancock R. E., Harper D., Henderson I. R., Hilpert K., Jones B. V., Kadioglu A., Knowles D., Ólafsdóttir S., Payne D., Projan S., Shaunak S., Silverman J., Thomas C. M., Trust T. J., Warn P., Rex J. H., 2016. Alternatives to antibiotics - a pipeline portfolio review. Lancet Infect. Dis. 16, 239-251.
• Donlan R.M., Costerton J.W., 2002. Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms. Clin. Microbiol. Rev. 15, 167-193.
• Duran N., Marcato P. D., De Souza G. I. H., Alves O. L., Esposito E., 2007. Antibacterial effect of silver nanoparticles produced by fungal process on textill fabrics and their effluent treatment. J. Biomed. Nanotechnol. 3, 201-228.
• Fayaz A. M., Balaji K., Girilal M., Yadav R., Kalaichelvan P.T., Venketesan R., 2010. Biogenic synthesis of silver nanoparticles and their synergistic effect with antibiotics: a study against gram-positive and gram-negative bacteria. Nanomedicine 6, 103-109.
• Hastings J., Jeliazkova N., Owen G., Tsiliki G., Munteanu C. R., Steinbeck C., Willighagen E., 2015. eNanoMapper: harnessing ontologies to enable data integration for nanomaterial risk assessment. J. Biomed. Seman. doi:10.1186/s13326-015-0005-5.
• Iravani S., Korbekandi H., Mirmohammadi S.V., Zolfaghari B., 2014. Synthesis of silver nanoparticles: chemical, physical and biological methods. Res. Pharm. Sci. 9, 385-406.
• Jin J. Y., Ouyang X. Y., Li J., Jiang J., Wang H., Wang Y. X., Yang R., 2011. DNA template-synthesized silver nanoparticles: A new platform for high-performance fluorescent biosensing of biothiols. Sci. China 54, 1266-1272.
• Jung J., Oh H., Noh H., Ji J., Kim S., 2006. Metal nanoparticle generation using a small ceramic heater with a local heating area. J. Aerosol. Sci. 37, 1662-1670
• Krajczewski J., Kudelski A., 2015. Fotochemiczna synteza nanocząstek srebra i złota. Wiad. Chem. 69, 3-4.
• Kumar N., Shah V., Walker V. K., 2011. Perturbation of an arctic soil microbial community by metal nanoparticles. J. Hazard. Mater. 190, 816-822.
• Lemire J. A., Harrison J. J., Turner R. J., 2013. Antimicrobial activity of metals: mechanisms, molecular targets and applications. Nat. Rev. Microbiol. 11, 371-384.
• Likus W., Bajor G., Siemianowicz K., 2013. Nanosilver - does it have only one face. Acta Biochim. Pol. 4, 495-501.
• Lok C.-N., Ho C.-M., Chen R., He Q.-Y., Yu W.-Y., Sun H., Tam P. K.-H., Chiu J.-F., Che C.-M., 2007. Silver nanoparticles: partial oxidation and antimicrobial activities. J. Biol. Inorg. Chem. 12, 527-534.
• Mah T.-F. C., O'Toole G. A., 2001. Mechanisms of biofilm resistance to antimicrobial agents. Trends Microbiol. 9, 34-39.
• Malina D., Sobczak-Kupiec A., Kowalski Z., 2010. Nanocząstki srebra - przegląd chemicznych metod syntezy. Czasopismo Techniczne. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej. 107, 10.
• Markowska K., 2016. Antybakteryjne działanie nanocząstek srebra - wpływ na strukturę i funkcje komórek bakteryjnych. Praca doktorska, Uniwersytet Warszawski, Wydział Biologii.
• Naik R. R., Stringer S. J., Agarwal G., Jones S. E., Stone M. O., 2002. Biomimetic synthesis and patterning of silver nanopartcles. Nat. Mat. 1, 169-172.
• Ng W. L., Bassler B. L., 2009. Bacterial quorum-sensing network architectures. Annu. Rev. Genet. 43, 197-222.
• Niemirowicz K., Markiewicz K. H., Wilczewska A. Z., Car H., 2012. Magnetic nanoparticles as a new diagnostics tools in medicine. Adv. Med. Sci. 57, 196-207.
• Parikh R. Y., Singh S., Prasad B. L.V., Patole M. S., Sastry M., Shouche Y. S., 2008. Extracellular synthesis of crystalline silver nanoparticles and molecular evidence of silver resistance from Morganella sp.: towards understanding biochemical synthesis mechanism. Chem. Biochem. 9, 1415-1422.
• Patakfalvi R., Virányi Z., Dékány I., 2004. Kinetics of silver nanoparticle growth in aqueous polymer solutions. Colloid Polym. Sci. 283, 299-305.
• Percival S. L., Malic S., Cruz H., Williams D. W., 2011. Introduction to biofilms. [W:] Biofilms and veterinary medicine. Springer series on biofilms 6. Percival S. L., Knottenbelt D., Cochrane C. (red.). Springer, Berlin, Heidelberg, 41-68.
• Rendueles O., Ghigo J.-M., 2012. Multi-species biofilms: how to avoid unfriendly neighbors. FEMS Microbiol. Rev. 36, 972-989.
• Rai M. K., Deshmukh S. D., Ingle A. P., Gade A. K., 2012. Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. J Appl. Microbiol. 112, 841-852.
• Shankar S. S., Ahmad A., Sastry M., 2003. Geranium leaf assisted biosynthesis of silver nanoparticles. Biotechnol. Prog., 19, 1627-1631.
• Sharma V. K., Yngard R. A., Lin Y., 2009. Silver nanoparticles: Green synthesis and their antimicrobial activities. Adv. Colloid Interface Sci. 145, 83-96.
• Silvestrini S., Carofiglio T., Maggini M., 2013. Shape-selective growth of silver nanoparticles under continuous flow photochemical conditions. Chem. Commun. 49, 84.
• Sintubin L., Verstraete W., Boon N., 2012. Biologically produced nanosilver: current state and future perspectives. Biotech. Bioeng. 109, 2422-2436.
• Singh R., Shedbalkar U. U., Wadhawi S. A., Chopade B. A., 2015. Bacteriogenic silver nanoparticles: synthesis, mechanism and applications. Appl. Microbiol. Biotechnol. 99, 4579-4593.
• Slocik J. M., Naik R. R., Stone M. O., Wright D. W., 2005. Viral templates for gold nanopartcle synthesis. J. Mater. Chem. 15, 749-753.
• Tolaymat T. M., El Badawy A. M., Genaidy A., Scheckel K. G., Luxton T. P., Suidan M., 2010. An evidence-based environmental perspective of manufactured silver nanoparticle in syntheses and applications: A systematic review and critical appraisal of peer-reviewed scientific papers. Sci. Total Environ. 408, 999-1006.
• Vlachogianni T., Valavanidis A., 2014. Nanomaterials: Environmental pollution, ecolological risks and adverse health effects. Nano Sci. Nano Technol. Indian J. 8, 208-226.
• Wijnhoven S. W. P., Peijnenburg W. J. G. M., Herberts C. A., Hagens W. I., Oomen A. G., Heugens E. H. W., Roszek B., Bisshops J., Gosens I., Van De Ment D., Dekkers S., De Jong H., Van Zijverden M., Sips A. J. A. M., Geertsma R. E., 2009. Nano-silver - a review of available data and knowledge gaps in human and environmental risk assesment. Nanotoxicology 3, 109-138.
• Wong K. K. Y., Liu X., 2010. Silver nanoparticles - the real 'silver bullet' in clinical medicine? Med. Chem. Comm. 1, 125-131.