सिल्व्हर नॅनोपार्टिकल्स (AgNPs) हे विविध रोगजनकांच्या नियंत्रणासाठी संभाव्य उपयुक्त साधन मानले जाते.तथापि, पर्यावरणीय माध्यमांमध्ये AgNPs सोडण्याबद्दल चिंता आहेत, कारण ते प्रतिकूल मानवी आरोग्य आणि पर्यावरणीय प्रभाव निर्माण करू शकतात.या अभ्यासात, आम्ही विविध आकाराच्या AgNPs (AgNP-MHCs) ने सजवलेले नवीन मायक्रोमीटर-आकाराचे चुंबकीय संकरित कोलाइड (MHC) विकसित केले आणि त्याचे मूल्यांकन केले.निर्जंतुकीकरणासाठी लागू केल्यानंतर, हे कण त्यांच्या चुंबकीय गुणधर्मांचा वापर करून पर्यावरणीय माध्यमांमधून सहजपणे पुनर्प्राप्त केले जाऊ शकतात आणि विषाणूजन्य रोगजनकांना निष्क्रिय करण्यासाठी प्रभावी राहतात.आम्ही बॅक्टेरियोफेज ϕX174, मुरिन नोरोव्हायरस (MNV), आणि एडेनोव्हायरस सेरोटाइप 2 (AdV2) निष्क्रिय करण्यासाठी AgNP-MHCs च्या कार्यक्षमतेचे मूल्यांकन केले.हे लक्ष्यित विषाणू AgNP-MHCs मध्ये 1, 3 आणि 6 तासांसाठी 25 डिग्री सेल्सिअस तापमानात उघड झाले आणि नंतर प्लेक परख आणि रिअल-टाइम तकमान पीसीआर द्वारे विश्लेषण केले गेले.AgNP-MHCs विविध पर्यावरणीय परिस्थितीत त्यांच्या अँटीव्हायरल प्रभावांचे मूल्यांकन करण्यासाठी पीएच पातळीच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये आणि टॅप आणि पृष्ठभागाच्या पाण्याच्या संपर्कात होते.चाचणी केलेल्या तीन प्रकारच्या AgNP-MHCs पैकी, Ag30-MHCs ने विषाणू निष्क्रिय करण्यासाठी सर्वोच्च परिणामकारकता प्रदर्शित केली.1 तासासाठी 4.6 × 109 Ag30-MHCs/ml च्या संपर्कात आल्यानंतर ϕX174 आणि MNV 2 log10 पेक्षा जास्त कमी झाले.या परिणामांनी सूचित केले की AgNP-MHCs चा वापर विषाणूजन्य रोगजनकांना निष्क्रीय करण्यासाठी केला जाऊ शकतो ज्यात वातावरणात संभाव्य सोडण्याची शक्यता कमी आहे.

नॅनोटेक्नॉलॉजीमधील अलीकडील प्रगतीमुळे, जैवतंत्रज्ञान, औषध आणि सार्वजनिक आरोग्य (1,2).त्यांच्या उच्च पृष्ठभाग-ते-आवाज गुणोत्तरामुळे, नॅनो-आकाराच्या सामग्रीमध्ये, सामान्यत: 10 ते 500 एनएम पर्यंत, मोठ्या सामग्रीच्या तुलनेत अद्वितीय भौतिक-रासायनिक गुणधर्म असतात (1).नॅनोमटेरियल्सचा आकार आणि आकार नियंत्रित केला जाऊ शकतो आणि विशिष्ट कार्यात्मक गट त्यांच्या पृष्ठभागावर संयुग्मित केले जाऊ शकतात ज्यामुळे विशिष्ट प्रथिने किंवा इंट्रासेल्युलर अपटेक (इंट्रासेल्युलर अपटेक) सह परस्परसंवाद सक्षम करता येतो.3,-5).

सिल्व्हर नॅनो पार्टिकल्स (AgNPs) एक प्रतिजैविक एजंट म्हणून व्यापकपणे अभ्यासले गेले आहेत (6).चांदीचा वापर बारीक कटलरी तयार करण्यासाठी, सजावटीसाठी आणि उपचारात्मक एजंटमध्ये केला जातो.चांदीची संयुगे जसे की सिल्व्हर सल्फाडायझिन आणि काही लवणांचा वापर जखमेची काळजी उत्पादने म्हणून आणि त्यांच्या प्रतिजैविक गुणधर्मांमुळे संसर्गजन्य रोगांवर उपचार म्हणून केला जातो (6,7).अलीकडील अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की विविध प्रकारचे जीवाणू आणि विषाणू निष्क्रिय करण्यासाठी AgNPs खूप प्रभावी आहेत (8,-11).AgNPs आणि Ag+ आयन AgNPs मधून सोडलेले फॉस्फरस- किंवा सल्फर-युक्त जैव अणूंशी थेट संवाद साधतात, ज्यात DNA, RNA आणि प्रथिने (12,-14).ते प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजाती (आरओएस) तयार करतात, ज्यामुळे सूक्ष्मजीवांमध्ये पडदा खराब होतो (15).AgNPs चे आकार, आकार आणि एकाग्रता हे देखील महत्त्वाचे घटक आहेत जे त्यांच्या प्रतिजैविक क्षमतांवर परिणाम करतात (8,10,13,16,17).

जेव्हा पाण्याच्या वातावरणात रोगजनकांच्या नियंत्रणासाठी AgNPs चा वापर केला जातो तेव्हा मागील अभ्यासांनी अनेक समस्यांवर प्रकाश टाकला आहे.प्रथम, पाण्यात विषाणूजन्य रोगजनकांना निष्क्रिय करण्यासाठी AgNPs च्या प्रभावीतेवरील विद्यमान अभ्यास मर्यादित आहेत.याव्यतिरिक्त, मोनोडिस्पर्स्ड एजीएनपी सामान्यत: कण-कण एकत्रीकरणाच्या अधीन असतात कारण त्यांच्या लहान आकारामुळे आणि मोठ्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळामुळे, आणि हे एकत्रित सूक्ष्मजीव रोगजनकांच्या विरूद्ध AgNPs ची प्रभावीता कमी करतात (7).शेवटी, AgNP चे विविध सायटोटॉक्सिक प्रभाव असल्याचे दर्शविले गेले आहे (5,18,-20), आणि पाण्याच्या वातावरणात AgNPs सोडल्यामुळे मानवी आरोग्य आणि पर्यावरणीय समस्या उद्भवू शकतात.

अलीकडे, आम्ही विविध आकारांच्या AgNP ने सजवलेले एक नवीन मायक्रोमीटर आकाराचे चुंबकीय हायब्रिड कोलॉइड (MHC) विकसित केले आहे.21,22).MHC कोरचा वापर वातावरणातून AgNP कंपोझिट पुनर्प्राप्त करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.आम्ही वेगवेगळ्या पर्यावरणीय परिस्थितीत बॅक्टेरियोफेज ϕX174, मुरिन नोरोव्हायरस (MNV), आणि एडिनोव्हायरस वापरून MHCs (AgNP-MHCs) वर या चांदीच्या नॅनोकणांच्या अँटीव्हायरल परिणामकारकतेचे मूल्यांकन केले.

बॅक्टेरियोफेज ϕX174 (a), MNV (b), आणि AdV2 (c) विरुद्ध विविध एकाग्रतेवर AgNP-MHC चे अँटीव्हायरल प्रभाव.टार्गेट व्हायरसवर एजीएनपी-एमएचसीच्या वेगवेगळ्या एकाग्रतेसह आणि ओएच-एमएचसी (4.6 × 109 कण/मिली) नियंत्रण म्हणून, थरथरणाऱ्या इनक्यूबेटरमध्ये (150 rpm, 1 h, 25°C) उपचार केले गेले.प्लेक परख पद्धतीचा वापर जिवंत व्हायरस मोजण्यासाठी केला गेला.मूल्ये म्हणजे तीन स्वतंत्र प्रयोगांमधून ± मानक विचलन (SD) आहेत.तारे लक्षणीय भिन्न मूल्ये दर्शवतात (P< 0.05 डनेटच्या चाचणीसह एकतर्फी ANOVA द्वारे).

या अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की AgNP-MHCs पाण्यात बॅक्टेरियोफेजेस आणि MNV, मानवी नोरोव्हायरससाठी सरोगेट निष्क्रिय करण्यासाठी प्रभावी आहेत.याव्यतिरिक्त, AgNP-MHCs चुंबकाने सहज पुनर्प्राप्त केले जाऊ शकतात, संभाव्य विषारी AgNPs वातावरणात सोडण्यास प्रभावीपणे प्रतिबंधित करतात.मागील अनेक अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की एजीएनपीची एकाग्रता आणि कण आकार हे लक्ष्यित सूक्ष्मजीव निष्क्रिय करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण घटक आहेत (8,16,17).AgNPs चे प्रतिजैविक प्रभाव देखील सूक्ष्मजीवांच्या प्रकारावर अवलंबून असतात.ϕX174 निष्क्रिय करण्यासाठी AgNP-MHCs ची परिणामकारकता डोस-प्रतिसाद संबंधांचे पालन करते.चाचणी केलेल्या AgNP-MHC मध्ये, Ag30-MHC ची ϕX174 आणि MNV निष्क्रिय करण्यासाठी उच्च कार्यक्षमता होती.MNV साठी, फक्त Ag30-MHCs ने अँटीव्हायरल क्रियाकलाप प्रदर्शित केला, इतर AgNP-MHC ने MNV चे कोणतेही महत्त्वपूर्ण निष्क्रियीकरण निर्माण केले नाही.कोणत्याही AgNP-MHC मध्ये AdV2 विरुद्ध कोणतीही लक्षणीय अँटीव्हायरल क्रिया नव्हती.

कणांच्या आकाराव्यतिरिक्त, एजीएनपी-एमएचसीमध्ये चांदीची एकाग्रता देखील महत्त्वाची होती.एजीएनपी-एमएचसीच्या अँटीव्हायरल प्रभावांची प्रभावीता निर्धारित करण्यासाठी चांदीची एकाग्रता दिसून आली.4.6 × 109 कण/ml वर Ag07-MHCs आणि Ag30-MHCs च्या द्रावणातील चांदीची सांद्रता अनुक्रमे 28.75 ppm आणि 200 ppm होती आणि अँटीव्हायरल क्रियाकलापांच्या पातळीशी संबंधित आहे.तक्ता 2चाचणी केलेल्या AgNP-MHCs च्या चांदीची सांद्रता आणि पृष्ठभागाचे क्षेत्र सारांशित करते.Ag07-MHCs ने सर्वात कमी अँटीव्हायरल क्रियाकलाप प्रदर्शित केला आणि सर्वात कमी चांदीची एकाग्रता आणि पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ होते, हे सूचित करते की हे गुणधर्म AgNP-MHCs च्या अँटीव्हायरल क्रियाकलापांशी संबंधित आहेत.

आमच्या मागील अभ्यासाने सूचित केले आहे की AgNP-MHCs ची प्रमुख प्रतिजैविक यंत्रणा म्हणजे सूक्ष्मजंतूंच्या पडद्यापासून Mg2+ किंवा Ca2+ आयनांचे रासायनिक अमूर्तीकरण, पडद्यावर स्थित थायोल गटांसह कॉम्प्लेक्सची निर्मिती आणि प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजाती (ROS) तयार करणे (21).AgNP-MHCs मध्ये तुलनेने मोठा कण आकार (∼ 500 nm) असल्यामुळे ते विषाणूजन्य कॅप्सिडमध्ये प्रवेश करू शकत नाहीत.त्याऐवजी, AgNP-MHC विषाणूजन्य पृष्ठभागाच्या प्रथिनांशी संवाद साधताना दिसतात.कंपोझिटवरील AgNPs विषाणूंच्या कोट प्रोटीनमध्ये अंतर्भूत असलेल्या थिओल ग्रुप-युक्त बायोमोलेक्यूल्सला बांधतात.म्हणून, विषाणूजन्य कॅप्सिड प्रथिनांचे जैवरासायनिक गुणधर्म AgNP-MHCs ची संवेदनशीलता निश्चित करण्यासाठी महत्वाचे आहेत.आकृती 1AgNP-MHCs च्या प्रभावांना विषाणूंची विविध संवेदनशीलता दर्शवते.बॅक्टेरियोफेजेस ϕX174 आणि MNV AgNP-MHCs साठी संवेदनाक्षम होते, परंतु AdV2 प्रतिरोधक होते.AdV2 ची उच्च प्रतिकार पातळी त्याच्या आकार आणि संरचनेशी संबंधित असण्याची शक्यता आहे.एडेनोव्हायरसचा आकार 70 ते 100 एनएम (30, त्यांना ϕX174 (27 ते 33 nm) आणि MNV (28 ते 35 nm) (31,32).त्यांच्या मोठ्या आकाराव्यतिरिक्त, एडिनोव्हायरसमध्ये इतर विषाणूंप्रमाणे दुहेरी-अडकलेला डीएनए असतो आणि ते उष्णता आणि अतिनील किरणोत्सर्गासारख्या विविध पर्यावरणीय ताणांना प्रतिरोधक असतात.33,34).आमच्या मागील अभ्यासात असे दिसून आले आहे की MS2 ची जवळजवळ 3-लॉग10 कपात Ag30-MHC सह 6 तासांच्या आत झाली (21).MS2 आणि ϕX174 मध्ये वेगवेगळ्या प्रकारच्या न्यूक्लिक ॲसिड (RNA किंवा DNA) सारखे आकार आहेत परंतु Ag30-MHCs द्वारे निष्क्रियतेचे दर समान आहेत.त्यामुळे, एजीएनपी-एमएचसीच्या प्रतिकारासाठी न्यूक्लिक ॲसिडचे स्वरूप मुख्य घटक असल्याचे दिसत नाही.त्याऐवजी, विषाणूजन्य कणांचा आकार आणि आकार अधिक महत्त्वाचा असल्याचे दिसून आले, कारण एडेनोव्हायरस हा खूप मोठा विषाणू आहे.Ag30-MHCs ने 6 तासांत (आमचा अप्रकाशित डेटा) M13 ची जवळजवळ 2-लॉग10 कपात गाठली.M13 हा सिंगल-स्ट्रँड डीएनए व्हायरस आहे (35) आणि ∼ 880 nm लांबी आणि 6.6 nm व्यास आहे (36).फिलामेंटस बॅक्टेरियोफेज M13 च्या निष्क्रियतेचा दर लहान, गोल-संरचित व्हायरस (MNV, ϕX174, आणि MS2) आणि मोठ्या व्हायरस (AdV2) यांच्या दरम्यान मध्यवर्ती होता.

सध्याच्या अभ्यासात, प्लेक परख आणि आरटी-पीसीआर परख (अंजीर 2bआणिandc).c).आरटी-पीसीआर सारखे आण्विक परीक्षण व्हायरसच्या निष्क्रियतेच्या दरांना लक्षणीयरीत्या कमी लेखण्यासाठी ओळखले जातात (25,28), जसे आमच्या अभ्यासात आढळले.कारण AgNP-MHCs प्रामुख्याने विषाणूच्या पृष्ठभागाशी संवाद साधतात, ते व्हायरल न्यूक्लिक ॲसिडऐवजी व्हायरल कोट प्रथिनांना नुकसान होण्याची अधिक शक्यता असते.म्हणून, व्हायरल न्यूक्लिक ॲसिड मोजण्यासाठी आरटी-पीसीआर परख व्हायरसच्या निष्क्रियतेला कमी लेखू शकते.चाचणी केलेल्या व्हायरसच्या निष्क्रियतेसाठी Ag+ आयनचा प्रभाव आणि प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजातींची निर्मिती (ROS) जबाबदार असावी.तथापि, AgNP-MHCs च्या अँटीव्हायरल यंत्रणेचे अनेक पैलू अद्याप अस्पष्ट आहेत आणि AdV2 च्या उच्च प्रतिकाराची यंत्रणा स्पष्ट करण्यासाठी बायोटेक्नॉलॉजिकल पध्दतींचा वापर करून पुढील संशोधन आवश्यक आहे.

शेवटी, आम्ही Ag30-MHCs च्या अँटीव्हायरल क्रियाकलापांच्या मजबूततेचे मूल्यमापन त्यांना pH मूल्यांच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये उघड करून आणि त्यांच्या अँटीव्हायरल क्रियाकलाप मोजण्यापूर्वी टॅप आणि पृष्ठभागावरील पाण्याचे नमुने (अंजीर 3आणिआणि ४).४).अत्यंत कमी पीएच परिस्थितीच्या संपर्कात आल्याने MHC (अप्रकाशित डेटा) कडून एजीएनपीचे भौतिक आणि/किंवा कार्यात्मक नुकसान झाले.विशिष्ट नसलेल्या कणांच्या उपस्थितीत, MS2 विरुद्ध अँटीव्हायरल क्रियाकलाप कमी होऊनही, Ag30-MHCs ने सातत्याने अँटीव्हायरल क्रियाकलाप प्रदर्शित केला.अँटीव्हायरल क्रियाकलाप फिल्टर न केलेल्या पृष्ठभागाच्या पाण्यात सर्वात कमी होता, कारण एजी30-MHCs आणि अत्यंत गढूळ पृष्ठभागावरील पाण्यातील विशिष्ट कणांमधील परस्परसंवादामुळे कदाचित अँटीव्हायरल क्रियाकलाप कमी झाला (तक्ता 3).त्यामुळे, विविध प्रकारच्या पाण्यात AgNP-MHC चे क्षेत्रीय मूल्यमापन (उदा. भिन्न मीठ एकाग्रता किंवा ह्युमिक ऍसिडसह) भविष्यात केले पाहिजे.

शेवटी, नवीन Ag कंपोझिट, AgNP-MHCs, ϕX174 आणि MNV सह अनेक विषाणूंविरूद्ध उत्कृष्ट अँटीव्हायरल क्षमता आहेत.AgNP-MHCs वेगवेगळ्या पर्यावरणीय परिस्थितींमध्ये मजबूत परिणामकारकता राखतात आणि हे कण चुंबकाचा वापर करून सहजपणे पुनर्प्राप्त केले जाऊ शकतात, त्यामुळे मानवी आरोग्यावर आणि पर्यावरणावर त्यांचे संभाव्य हानिकारक प्रभाव कमी होतात.या अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की एजीएनपी संमिश्र विविध पर्यावरणीय सेटिंग्जमध्ये महत्त्वपूर्ण पर्यावरणीय जोखमींशिवाय प्रभावी अँटीव्हायरल असू शकते.