Nanopartikel pérak (AgNPs) dianggap alat anu berpotensi mangpaat pikeun ngadalikeun rupa-rupa patogén.Nanging, aya kasalempang sékrési AgNPs kana média lingkungan, sabab tiasa nyababkeun kaséhatan manusa sareng épék ékologis.Dina ulikan ieu, urang ngembangkeun sareng ngaevaluasi koloid hibrid magnét ukuran mikrométer (MHC) anu dihias ku AgNPs (AgNP-MHCs) anu béda-béda ukuran.Saatos diterapkeun pikeun disinfeksi, partikel ieu tiasa gampang pulih tina média lingkungan nganggo sipat magnétna sareng tetep mujarab pikeun nganonaktipkeun patogén virus.Urang dievaluasi efficacy of AgNP-MHCs pikeun inactivating bacteriophage ϕX174, murine norovirus (MNV), sarta adenovirus serotype 2 (AdV2).Virus target ieu kakeunaan AgNP-MHCs pikeun 1, 3, sareng 6 jam dina 25 ° C teras dianalisis ku assay plak sareng TaqMan PCR sacara real-time.AgNP-MHCs kakeunaan rupa-rupa tingkat pH sareng ngetok sareng cai permukaan pikeun meunteun épék antiviralna dina kaayaan lingkungan anu béda.Di antara tilu jinis AgNP-MHC anu diuji, Ag30-MHC nunjukkeun khasiat anu paling luhur pikeun nganonaktipkeun virus.ϕX174 sareng MNV dikirangan langkung ti 2 log10 saatos paparan ka 4.6 × 109 Ag30-MHCs / ml salami 1 jam.Hasil ieu nunjukkeun yén AgNP-MHCs tiasa dianggo pikeun nganonaktipkeun patogén virus kalayan kasempetan pangleutikna ngabebaskeun ka lingkungan.

Kalawan kamajuan panganyarna dina nanotéhnologi, nanopartikel geus narima ngaronjat perhatian sakuliah dunya dina widang biotéhnologi, ubar, jeung kaséhatan publik (1,2).Kusabab rasio permukaan-to-volume anu luhur, bahan ukuran nano, biasana mimitian ti 10 dugi ka 500 nm, gaduh sipat fisikokimia anu unik dibandingkeun sareng bahan anu langkung ageung (1).Bentuk jeung ukuran nanomaterials bisa dikawasa, sarta gugus fungsi husus bisa conjugated on surfaces maranéhanana pikeun ngaktipkeun interaksi jeung protéin tangtu atawa uptake intrasélular (3,–5).

Nanopartikel pérak (AgNPs) geus loba ditalungtik salaku agén antimikrobial (6).Pérak dipaké dina kreasi cutlery rupa, pikeun ornamentation, sarta dina agén terapi.Sanyawa pérak kayaning sulfadiazin pérak jeung uyah tangtu geus dipaké salaku produk perawatan tatu sarta salaku perlakuan pikeun kasakit tepa alatan sipat antimikrobial maranéhanana (6,7).Panaliti anyar ngungkabkeun yén AgNPs pohara efektif pikeun nganonaktipkeun rupa-rupa baktéri sareng virus (8,–11).AgNPs sareng ion Ag+ dileupaskeun tina AgNPs berinteraksi langsung sareng biomolekul anu ngandung fosfor atanapi walirang, kalebet DNA, RNA, sareng protéin (12,–14).Éta ogé geus ditémbongkeun ngahasilkeun spésiés oksigén réaktif (ROS), ngabalukarkeun karuksakan mémbran dina mikroorganisme (15).Ukuran, bentuk, sareng konsentrasi AgNPs ogé faktor penting anu mangaruhan kamampuan antimikrobialna (8,10,13,16,17).

Studi saméméhna ogé geus disorot sababaraha masalah nalika AgNPs dipaké pikeun ngadalikeun patogén dina lingkungan cai.Kahiji, studi aya dina efektivitas AgNPs pikeun inactivating patogén viral dina cai diwatesan.Salaku tambahan, AgNPs monodispersed ilaharna tunduk kana aggregation partikel-partikel kusabab ukuranana leutik jeung aréa permukaan badag, sarta aggregates ieu ngurangan efektivitas AgNPs ngalawan patogén mikroba.7).Tungtungna, AgNPs geus ditémbongkeun boga rupa épék sitotoksik (5,18,–20), sareng sékrési AgNPs kana lingkungan cai tiasa nyababkeun masalah kaséhatan sareng ékologis manusa.

Anyar-anyar ieu, kami ngembangkeun koloid hibrida magnét ukuran mikrométer (MHC) anu dihias ku AgNP tina sababaraha ukuran (21,22).Inti MHC tiasa dianggo pikeun pulih komposit AgNP tina lingkungan.Urang dievaluasi efficacy antiviral nanopartikel pérak ieu dina MHCs (AgNP-MHCs) ngagunakeun bacteriophage ϕX174, murine norovirus (MNV), sarta adenovirus dina kaayaan lingkungan béda.

Balukar antiviral AgNP-MHCs dina rupa-rupa konsentrasi ngalawan bacteriophage ϕX174 (a), MNV (b), sareng AdV2 (c).Virus target dirawat kalayan konsentrasi béda AgNP-MHCs, sareng kalayan OH-MHCs (4.6 × 109 partikel / ml) salaku kontrol, dina incubator oyag (150 rpm, 1 h, 25 ° C).Métode assay plak digunakeun pikeun ngukur virus anu salamet.Nilai-nilai anu hartosna ± simpangan baku (SD) tina tilu percobaan bebas.Tanda bintang nunjukkeun nilai béda anu signifikan (P<0.05 ku ANOVA hiji arah kalawan uji Dunnett).

Panaliti ieu nunjukkeun yén AgNP-MHC mujarab pikeun nganonaktipkeun baktériofag sareng MNV, pengganti pikeun norovirus manusa, dina cai.Sajaba ti éta, AgNP-MHCs bisa gampang pulih ku magnet, éféktif nyegah sékrési AgNPs berpotensi toksik kana lingkungan.Sajumlah studi saméméhna geus ditémbongkeun yén konsentrasi sarta ukuran partikel AgNPs mangrupakeun faktor kritis pikeun inactivating mikroorganisme sasaran (8,16,17).Pangaruh antimikrobial AgNPs ogé gumantung kana jinis mikroorganisme.The efficacy of AgNP-MHCs pikeun inactivating ϕX174 dituturkeun hubungan dosis-response.Diantara AgNP-MHCs diuji, Ag30-MHCs miboga efficacy luhur pikeun inactivating ϕX174 na MNV.Pikeun MNV, ngan Ag30-MHCs némbongkeun aktivitas antiviral, jeung AgNP-MHCs séjén teu generating sagala inactivation signifikan tina MNV.Henteu aya AgNP-MHC anu ngagaduhan kagiatan antiviral anu signifikan ngalawan AdV2.

Salian ukuran partikel, konsentrasi pérak dina AgNP-MHCs ogé penting.Konsentrasi pérak muncul pikeun nangtukeun efficacy tina épék antiviral AgNP-MHCs.Konsentrasi pérak dina larutan Ag07-MHCs sareng Ag30-MHCs dina 4.6 × 109 partikel / ml masing-masing 28.75 ppm sareng 200 ppm, sareng pakait sareng tingkat kagiatan antivirus.Tabél 2nyimpulkeun konsentrasi pérak sareng daérah permukaan AgNP-MHC anu diuji.Ag07-MHCs nembongkeun aktivitas antiviral panghandapna sarta miboga konsentrasi pérak panghandapna sarta aréa permukaan, suggesting yén sipat ieu patali jeung aktivitas antiviral of AgNP-MHCs.

Ulikan kami saméméhna nunjukkeun yén mékanisme antimikrobial utama AgNP-MHCs nyaéta abstraksi kimiawi ion Mg2+ atanapi Ca2+ tina mémbran mikroba, nyiptakeun kompléx sareng gugus tiol anu aya dina mémbran, sareng generasi spésiés oksigén réaktif (ROS) (21).Kusabab AgNP-MHCs gaduh ukuran partikel anu kawilang ageung (~ 500 nm), teu mungkin aranjeunna tiasa nembus kapsid virus.Gantina, AgNP-MHCs sigana berinteraksi sareng protéin permukaan viral.AgNPs dina komposit condong ngabeungkeut biomolekul nu ngandung gugus tiol napel dina protéin jas virus.Ku alatan éta, sipat biokimia protéin kapsid viral penting pikeun nangtukeun karentanan maranéhna pikeun AgNP-MHCs.Gambar 1nembongkeun karentanan béda tina virus kana épék AgNP-MHCs.Baktériofag ϕX174 sareng MNV rentan ka AgNP-MHCs, tapi AdV2 tahan.Tingkat résistansi anu luhur tina AdV2 sigana aya hubunganana sareng ukuran sareng strukturna.Adenovirus ukuranana ti 70 nepi ka 100 nm (30), sahingga leuwih badag batan ϕX174 (27 nepi ka 33 nm) jeung MNV (28 nepi ka 35 nm) (31,32).Salian ukuranana anu ageung, adenovirus gaduh DNA untai ganda, teu sapertos virus anu sanés, sareng tahan ka sagala rupa tekanan lingkungan sapertos panas sareng radiasi UV (33,34).Ulikan kami saméméhna ngalaporkeun yén ampir réduksi 3-log10 MS2 lumangsung kalayan Ag30-MHCs dina 6 jam (21).MS2 sareng ϕX174 gaduh ukuran anu sami sareng jinis asam nukléat (RNA atanapi DNA) anu béda-béda, tapi gaduh tingkat inaktivasi anu sami ku Ag30-MHCs.Ku alatan éta, sipat asam nukléat teu sigana jadi faktor utama pikeun lalawanan ka AgNP-MHCs.Sabalikna, ukuran sareng bentuk partikel virus sigana langkung penting, sabab adenovirus mangrupikeun virus anu langkung ageung.Ag30-MHCs ngahontal ampir 2-log10 pangurangan M13 dina 6 h (data unpublished kami).M13 nyaéta virus DNA untai tunggal (35) sareng panjangna ~880 nm sareng diaméterna 6,6 nm (36).Laju inaktivasi tina bacteriophage filamén M13 éta panengah antara virus leutik, buleud-terstruktur (MNV, ϕX174, jeung MS2) jeung virus badag (AdV2).

Dina ulikan ayeuna, kinétika inactivation MNV béda sacara signifikan dina assay plak sareng assay RT-PCR (Gbr. 2bjeungjeung c).c).Uji molekular sapertos RT-PCR dipikanyaho sacara signifikan ngaremehkeun tingkat inaktivasi virus (25,28), sakumaha kapanggih dina ulikan urang.Kusabab AgNP-MHCs berinteraksi utamana jeung beungeut viral, aranjeunna leuwih gampang ngaruksak protéin jaket viral tinimbang asam nukléat viral.Ku alatan éta, hiji assay RT-PCR pikeun ngukur asam nukléat viral bisa nyata underestimate inactivation tina virus.Pangaruh ion Ag+ sareng generasi spésiés oksigén réaktif (ROS) kedah tanggung jawab pikeun nganonaktipkeun virus anu diuji.Sanajan kitu, loba aspék mékanisme antiviral of AgNP-MHCs masih can écés, sarta panalungtikan satuluyna ngagunakeun pendekatan biotéhnologi diperlukeun pikeun elucidate mékanisme résistansi luhur AdV2.

Tungtungna, kami ngevaluasi kateguhan kagiatan antiviral Ag30-MHCs ku ngalaan aranjeunna kana rupa-rupa nilai pH sareng ngetok sareng conto cai permukaan sateuacan ngukur kagiatan antiviralna (Gbr. 3jeungjeung4).4).Paparan ka kondisi pH anu kacida handapna nyababkeun leungitna fisik jeung/atawa fungsi AgNPs ti MHC (data teu diterbitkeun).Dina ayana partikel nonspésifik, Ag30-MHCs konsistén ditampilkeun aktivitas antiviral, sanajan turunna aktivitas antiviral ngalawan MS2.Aktivitas antiviral panghandapna dina cai permukaan anu henteu disaring, sabab interaksi antara Ag30-MHC sareng partikel nonspésifik dina cai permukaan anu keruh pisan sigana nyababkeun panurunan tina kagiatan antivirus.Tabél 3).Ku alatan éta, evaluasi widang AgNP-MHCs dina rupa-rupa cai (misalna, kalawan kadar uyah béda atawa asam humic) kudu dipigawé dina mangsa nu bakal datang.

Kasimpulanana, komposit Ag anyar, AgNP-MHCs, gaduh kamampuan antiviral anu saé ngalawan sababaraha virus, kalebet ϕX174 sareng MNV.AgNP-MHCs mertahankeun efficacy kuat dina kaayaan lingkungan béda, sarta partikel ieu bisa gampang pulih ngagunakeun magnet, sahingga ngurangan épék ngabahayakeun poténsi maranéhanana dina kaséhatan manusa jeung lingkungan.Panaliti ieu nunjukkeun yén komposit AgNP tiasa janten antiviral anu épéktip dina sababaraha setélan lingkungan, tanpa résiko ékologis anu signifikan.