సిల్వర్ నానోపార్టికల్స్ (AgNPs) వివిధ వ్యాధికారకాలను నియంత్రించడానికి సమర్థవంతమైన ఉపయోగకరమైన సాధనంగా పరిగణించబడుతుంది.అయినప్పటికీ, పర్యావరణ మీడియాలోకి AgNPలను విడుదల చేయడం గురించి ఆందోళనలు ఉన్నాయి, ఎందుకంటే అవి ప్రతికూల మానవ ఆరోగ్యం మరియు పర్యావరణ ప్రభావాలను సృష్టించవచ్చు.ఈ అధ్యయనంలో, మేము వివిధ పరిమాణాల AgNP లతో (AgNP-MHCs) అలంకరించబడిన నవల మైక్రోమీటర్-పరిమాణ మాగ్నెటిక్ హైబ్రిడ్ కొల్లాయిడ్ (MHC)ని అభివృద్ధి చేసాము మరియు మూల్యాంకనం చేసాము.క్రిమిసంహారకానికి దరఖాస్తు చేసిన తర్వాత, ఈ కణాలు వాటి అయస్కాంత లక్షణాలను ఉపయోగించి పర్యావరణ మాధ్యమం నుండి సులభంగా పునరుద్ధరించబడతాయి మరియు వైరల్ వ్యాధికారక క్రిములను నిష్క్రియం చేయడానికి ప్రభావవంతంగా ఉంటాయి.మేము బాక్టీరియోఫేజ్ ϕX174, మురిన్ నోరోవైరస్ (MNV) మరియు అడెనోవైరస్ సెరోటైప్ 2 (AdV2) నిష్క్రియం చేయడానికి AgNP-MHCల సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేసాము.ఈ లక్ష్య వైరస్‌లు AgNP-MHCలకు 1, 3, మరియు 6 h 25°C వద్ద బహిర్గతమయ్యాయి మరియు తర్వాత ప్లేక్ అస్సే మరియు రియల్-టైమ్ TaqMan PCR ద్వారా విశ్లేషించబడ్డాయి.AgNP-MHCలు అనేక రకాల pH స్థాయిలకు మరియు వివిధ పర్యావరణ పరిస్థితులలో వాటి యాంటీవైరల్ ప్రభావాలను అంచనా వేయడానికి నీటిని నొక్కడం మరియు ఉపరితలానికి గురిచేయడం ద్వారా బహిర్గతమయ్యాయి.పరీక్షించిన మూడు రకాల AgNP-MHCలలో, Ag30-MHCలు వైరస్‌లను నిష్క్రియం చేయడానికి అత్యధిక సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శించాయి.1 గంటకు 4.6 × 109 Ag30-MHCs/mlలకు బహిర్గతం అయిన తర్వాత ϕX174 మరియు MNVలు 2 log10 కంటే ఎక్కువ తగ్గించబడ్డాయి.ఈ ఫలితాలు AgNP-MHCలను పర్యావరణంలోకి విడుదల చేసే కనీస అవకాశంతో వైరల్ వ్యాధికారక క్రిములను నిష్క్రియం చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చని సూచించింది.

నానోటెక్నాలజీలో ఇటీవలి పురోగతితో, బయోటెక్నాలజీ, మెడిసిన్ మరియు పబ్లిక్ హెల్త్ రంగాలలో నానోపార్టికల్స్ ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఎక్కువ శ్రద్ధను పొందుతున్నాయి (1,2)వాటి అధిక ఉపరితలం-నుండి-వాల్యూమ్ నిష్పత్తి కారణంగా, నానో-పరిమాణ పదార్థాలు, సాధారణంగా 10 నుండి 500 nm వరకు ఉంటాయి, పెద్ద పదార్థాలతో పోలిస్తే ప్రత్యేకమైన భౌతిక రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి (1)సూక్ష్మ పదార్ధాల ఆకారం మరియు పరిమాణాన్ని నియంత్రించవచ్చు మరియు నిర్దిష్ట క్రియాత్మక సమూహాలను వాటి ఉపరితలాలపై సంయోగం చేయడం ద్వారా నిర్దిష్ట ప్రొటీన్‌లు లేదా కణాంతర తీసుకోవడంతో పరస్పర చర్యలను ప్రారంభించడానికి (3,–5).

సిల్వర్ నానోపార్టికల్స్ (AgNPలు) యాంటీమైక్రోబయల్ ఏజెంట్‌గా విస్తృతంగా అధ్యయనం చేయబడ్డాయి (6)వెండిని చక్కటి కత్తిపీటల తయారీలో, అలంకరణ కోసం మరియు చికిత్సా ఏజెంట్లలో ఉపయోగిస్తారు.సిల్వర్ సల్ఫాడియాజిన్ మరియు కొన్ని లవణాలు వంటి వెండి సమ్మేళనాలు గాయాల సంరక్షణ ఉత్పత్తులుగా మరియు వాటి యాంటీమైక్రోబయల్ లక్షణాల కారణంగా అంటు వ్యాధులకు చికిత్సలుగా ఉపయోగించబడ్డాయి (6,7)వివిధ రకాల బ్యాక్టీరియా మరియు వైరస్‌లను నిష్క్రియం చేయడానికి AgNPలు చాలా ప్రభావవంతంగా ఉన్నాయని ఇటీవలి అధ్యయనాలు వెల్లడించాయి (8,–11)AgNPల నుండి విడుదలైన AgNPలు మరియు Ag+ అయాన్లు DNA, RNA మరియు ప్రోటీన్‌లతో సహా ఫాస్పరస్- లేదా సల్ఫర్-కలిగిన జీవఅణువులతో నేరుగా సంకర్షణ చెందుతాయి (12,–14)అవి రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ జాతులను (ROS) ఉత్పత్తి చేస్తాయని కూడా చూపబడింది, దీని వలన సూక్ష్మజీవులలో పొర దెబ్బతింటుంది (15)AgNPల పరిమాణం, ఆకారం మరియు ఏకాగ్రత కూడా వాటి యాంటీమైక్రోబయల్ సామర్థ్యాలను ప్రభావితం చేసే ముఖ్యమైన కారకాలు (8,10,13,16,17).

నీటి వాతావరణంలో వ్యాధికారక క్రిములను నియంత్రించడానికి AgNPలను ఉపయోగించినప్పుడు మునుపటి అధ్యయనాలు అనేక సమస్యలను కూడా హైలైట్ చేశాయి.మొదట, నీటిలో వైరల్ వ్యాధికారకాలను నిష్క్రియం చేయడానికి AgNP ల ప్రభావంపై ఇప్పటికే ఉన్న అధ్యయనాలు పరిమితం చేయబడ్డాయి.అదనంగా, మోనోడిస్పెర్స్డ్ AgNPలు వాటి చిన్న పరిమాణం మరియు పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యం కారణంగా సాధారణంగా కణ-కణ సముదాయానికి లోబడి ఉంటాయి మరియు ఈ కంకరలు సూక్ష్మజీవుల వ్యాధికారక క్రిములకు వ్యతిరేకంగా AgNPల ప్రభావాన్ని తగ్గిస్తాయి (7)చివరగా, AgNPలు వివిధ సైటోటాక్సిక్ ప్రభావాలను కలిగి ఉన్నట్లు చూపబడింది (5,18,–20), మరియు నీటి వాతావరణంలోకి AgNPలను విడుదల చేయడం వలన మానవ ఆరోగ్యం మరియు పర్యావరణ సమస్యలు ఏర్పడవచ్చు.

ఇటీవల, మేము వివిధ పరిమాణాల AgNPలతో అలంకరించబడిన ఒక నవల మైక్రోమీటర్-పరిమాణ మాగ్నెటిక్ హైబ్రిడ్ కొల్లాయిడ్ (MHC)ని అభివృద్ధి చేసాము (21,22)పర్యావరణం నుండి AgNP మిశ్రమాలను పునరుద్ధరించడానికి MHC కోర్ ఉపయోగించవచ్చు.మేము వివిధ పర్యావరణ పరిస్థితులలో బ్యాక్టీరియోఫేజ్ ϕX174, మురిన్ నోరోవైరస్ (MNV) మరియు అడెనోవైరస్‌లను ఉపయోగించి MHC లపై (AgNP-MHCs) ఈ వెండి నానోపార్టికల్స్ యొక్క యాంటీవైరల్ సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేసాము.

బాక్టీరియోఫేజ్ ϕX174 (a), MNV (b), మరియు AdV2 (c)కి వ్యతిరేకంగా వివిధ సాంద్రతలలో AgNP-MHCల యొక్క యాంటీవైరల్ ప్రభావాలు.టార్గెట్ వైరస్‌లు షేకింగ్ ఇంక్యుబేటర్‌లో (150 rpm, 1 h, 25°C) వివిధ సాంద్రతలతో AgNP-MHCలతో మరియు OH-MHCలతో (4.6 × 109 కణాలు/ml) ఒక నియంత్రణగా చికిత్స చేయబడ్డాయి.మనుగడలో ఉన్న వైరస్‌లను కొలవడానికి ప్లేక్ అస్సే పద్ధతి ఉపయోగించబడింది.విలువలు అంటే మూడు స్వతంత్ర ప్రయోగాల నుండి ± ప్రామాణిక విచలనాలు (SD).ఆస్టరిస్క్‌లు గణనీయంగా భిన్నమైన విలువలను సూచిస్తాయి (P<0.05 వన్-వే ANOVA ద్వారా డన్నెట్ పరీక్షతో).

ఈ అధ్యయనం AgNP-MHCలు నీటిలో బాక్టీరియోఫేజ్‌లను మరియు మానవ నోరోవైరస్‌కు సర్రోగేట్ అయిన MNVని నిష్క్రియం చేయడానికి ప్రభావవంతంగా ఉన్నాయని నిరూపించాయి.అదనంగా, AgNP-MHCలను అయస్కాంతంతో సులభంగా పునరుద్ధరించవచ్చు, పర్యావరణంలోకి విషపూరితమైన AgNPల విడుదలను సమర్థవంతంగా నిరోధిస్తుంది.లక్ష్యం చేయబడిన సూక్ష్మజీవులను నిష్క్రియం చేయడానికి AgNPల యొక్క ఏకాగ్రత మరియు కణ పరిమాణం కీలకమైన కారకాలు అని మునుపటి అనేక అధ్యయనాలు చూపించాయి (8,16,17)AgNP ల యొక్క యాంటీమైక్రోబయల్ ప్రభావాలు కూడా సూక్ష్మజీవుల రకంపై ఆధారపడి ఉంటాయి.ϕX174ని నిష్క్రియం చేయడం కోసం AgNP-MHCల యొక్క సమర్థత మోతాదు-ప్రతిస్పందన సంబంధాన్ని అనుసరించింది.పరీక్షించిన AgNP-MHCలలో, Ag30-MHCలు ϕX174 మరియు MNVలను నిష్క్రియం చేయడానికి అధిక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయి.MNV కోసం, Ag30-MHCలు మాత్రమే యాంటీవైరల్ యాక్టివిటీని ప్రదర్శించాయి, ఇతర AgNP-MHCలు MNV యొక్క ఎటువంటి ముఖ్యమైన నిష్క్రియాన్ని సృష్టించలేదు.AgNP-MHCలు ఏవీ AdV2కి వ్యతిరేకంగా గణనీయమైన యాంటీవైరల్ చర్యను కలిగి లేవు.

కణ పరిమాణంతో పాటు, AgNP-MHC లలో వెండి సాంద్రత కూడా ముఖ్యమైనది.AgNP-MHCల యొక్క యాంటీవైరల్ ప్రభావాల సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయించడానికి వెండి సాంద్రత కనిపించింది.4.6 × 109 కణాలు/ml వద్ద Ag07-MHCలు మరియు Ag30-MHCల ద్రావణాలలో వెండి సాంద్రతలు వరుసగా 28.75 ppm మరియు 200 ppm, మరియు యాంటీవైరల్ చర్య స్థాయితో పరస్పర సంబంధం కలిగి ఉంటాయి.పట్టిక 2పరీక్షించిన AgNP-MHCల వెండి సాంద్రతలు మరియు ఉపరితల వైశాల్యాన్ని సంగ్రహిస్తుంది.Ag07-MHCలు అత్యల్ప యాంటీవైరల్ చర్యను ప్రదర్శించాయి మరియు అతి తక్కువ వెండి సాంద్రత మరియు ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయి, ఈ లక్షణాలు AgNP-MHCల యాంటీవైరల్ చర్యకు సంబంధించినవని సూచిస్తున్నాయి.

మా మునుపటి అధ్యయనం AgNP-MHCల యొక్క ప్రధాన యాంటీమైక్రోబయాల్ మెకానిజమ్స్ సూక్ష్మజీవుల పొరల నుండి Mg2+ లేదా Ca2+ అయాన్ల రసాయన సంగ్రహణ, పొరల వద్ద ఉన్న థియోల్ సమూహాలతో కాంప్లెక్స్‌లను సృష్టించడం మరియు రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ జాతుల (ROS) ఉత్పత్తి అని సూచించింది.21)AgNP-MHCలు సాపేక్షంగా పెద్ద కణ పరిమాణాన్ని (∼500 nm) కలిగి ఉన్నందున, అవి వైరల్ క్యాప్సిడ్‌లోకి చొచ్చుకుపోయే అవకాశం లేదు.బదులుగా, AgNP-MHCలు వైరల్ ఉపరితల ప్రోటీన్‌లతో సంకర్షణ చెందుతాయి.మిశ్రమాలపై AgNPలు వైరస్‌ల కోట్ ప్రొటీన్‌లలో పొందుపరిచిన థియోల్ గ్రూప్-కలిగిన జీవఅణువులను బంధిస్తాయి.అందువల్ల, వైరల్ క్యాప్సిడ్ ప్రోటీన్‌ల యొక్క జీవరసాయన లక్షణాలు AgNP-MHCలకు వాటి గ్రహణశీలతను నిర్ణయించడానికి ముఖ్యమైనవి.మూర్తి 1AgNP-MHCల ప్రభావాలకు వైరస్‌ల యొక్క విభిన్న గ్రహణశీలతలను చూపుతుంది.బాక్టీరియోఫేజ్‌లు ϕX174 మరియు MNVలు AgNP-MHCలకు లొంగిపోతాయి, అయితే AdV2 నిరోధకతను కలిగి ఉంది.AdV2 యొక్క అధిక నిరోధక స్థాయి దాని పరిమాణం మరియు నిర్మాణంతో అనుబంధించబడే అవకాశం ఉంది.అడెనోవైరస్ల పరిమాణం 70 నుండి 100 nm వరకు ఉంటుంది (30), వాటిని ϕX174 (27 నుండి 33 nm) మరియు MNV (28 నుండి 35 nm) కంటే చాలా పెద్దదిగా చేస్తుంది (31,32)వాటి పెద్ద పరిమాణంతో పాటు, అడెనోవైరస్‌లు ఇతర వైరస్‌ల మాదిరిగా కాకుండా డబుల్ స్ట్రాండెడ్ DNA కలిగి ఉంటాయి మరియు వేడి మరియు UV రేడియేషన్ వంటి వివిధ పర్యావరణ ఒత్తిళ్లకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి (33,34)మా మునుపటి అధ్యయనం MS2 యొక్క దాదాపు 3-log10 తగ్గింపు Ag30-MHCలతో 6 గంటలలోపు సంభవించిందని నివేదించింది (21)MS2 మరియు ϕX174 వివిధ రకాలైన న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ (RNA లేదా DNA)తో సారూప్య పరిమాణాలను కలిగి ఉంటాయి, అయితే Ag30-MHCలచే నిష్క్రియాత్మకత యొక్క సారూప్య రేట్లను కలిగి ఉంటాయి.అందువల్ల, AgNP-MHCలకు నిరోధకతకు న్యూక్లియిక్ ఆమ్లం యొక్క స్వభావం ప్రధాన కారకంగా కనిపించదు.బదులుగా, వైరల్ కణాల పరిమాణం మరియు ఆకృతి మరింత ముఖ్యమైనవిగా కనిపించాయి, ఎందుకంటే అడెనోవైరస్ చాలా పెద్ద వైరస్.Ag30-MHCలు 6 గంటలలోపు M13 యొక్క దాదాపు 2-log10 తగ్గింపును సాధించాయి (మా ప్రచురించని డేటా).M13 అనేది సింగిల్ స్ట్రాండెడ్ DNA వైరస్ (35) మరియు ∼880 nm పొడవు మరియు 6.6 nm వ్యాసం (36)చిన్న, గుండ్రని నిర్మాణాత్మక వైరస్‌లు (MNV, ϕX174, మరియు MS2) మరియు పెద్ద వైరస్ (AdV2) మధ్య ఫిలమెంటస్ బాక్టీరియోఫేజ్ M13 యొక్క నిష్క్రియం రేటు మధ్యస్థంగా ఉంటుంది.

ప్రస్తుత అధ్యయనంలో, MNV యొక్క నిష్క్రియాత్మక గతిశాస్త్రం ఫలకం పరీక్ష మరియు RT-PCR పరీక్షలో గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంది (Fig. 2bమరియుandc).c)RT-PCR వంటి పరమాణు పరీక్షలు వైరస్‌ల నిష్క్రియ రేట్లను గణనీయంగా తక్కువగా అంచనా వేస్తాయి (25,28), మా అధ్యయనంలో కనుగొనబడింది.AgNP-MHCలు ప్రధానంగా వైరల్ ఉపరితలంతో సంకర్షణ చెందుతాయి కాబట్టి, అవి వైరల్ న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల కంటే వైరల్ కోట్ ప్రోటీన్‌లను దెబ్బతీసే అవకాశం ఉంది.అందువల్ల, వైరల్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్‌ను కొలవడానికి RT-PCR పరీక్ష వైరస్‌ల నిష్క్రియతను గణనీయంగా తక్కువగా అంచనా వేయవచ్చు.పరీక్షించిన వైరస్‌ల నిష్క్రియాత్మకతకు Ag+ అయాన్‌ల ప్రభావం మరియు రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ జాతుల (ROS) ఉత్పత్తి బాధ్యత వహించాలి.అయినప్పటికీ, AgNP-MHCల యొక్క యాంటీవైరల్ మెకానిజమ్‌ల యొక్క అనేక అంశాలు ఇప్పటికీ అస్పష్టంగా ఉన్నాయి మరియు AdV2 యొక్క అధిక నిరోధకత యొక్క యంత్రాంగాన్ని వివరించడానికి బయోటెక్నాలజికల్ విధానాలను ఉపయోగించి తదుపరి పరిశోధన అవసరం.

చివరగా, Ag30-MHCల యొక్క యాంటీవైరల్ చర్య యొక్క పటిష్టతను మేము వాటిని విస్తృత శ్రేణి pH విలువలకు బహిర్గతం చేయడం ద్వారా మరియు వాటి యాంటీవైరల్ చర్యను కొలిచే ముందు నీటి నమూనాలను నొక్కడం మరియు ఉపరితలం చేయడం ద్వారా విశ్లేషించాము (అత్తి 3మరియుమరియు 4).4)చాలా తక్కువ pH పరిస్థితులకు గురికావడం వలన MHC (ప్రచురించని డేటా) నుండి AgNPల భౌతిక మరియు/లేదా క్రియాత్మక నష్టం ఏర్పడింది.నిర్ధిష్ట కణాల సమక్షంలో, MS2కి వ్యతిరేకంగా యాంటీవైరల్ చర్యలో క్షీణత ఉన్నప్పటికీ, Ag30-MHCలు స్థిరంగా యాంటీవైరల్ చర్యను ప్రదర్శిస్తాయి.ఫిల్టర్ చేయని ఉపరితల నీటిలో యాంటీవైరల్ చర్య అత్యల్పంగా ఉంది, ఎందుకంటే Ag30-MHCలు మరియు అత్యంత గందరగోళంగా ఉండే ఉపరితల నీటిలోని నిర్ధిష్ట కణాల మధ్య పరస్పర చర్య బహుశా యాంటీవైరల్ చర్యను తగ్గించడానికి కారణం కావచ్చు (పట్టిక 3)అందువల్ల, వివిధ రకాల నీటిలో (ఉదా, వివిధ ఉప్పు సాంద్రతలు లేదా హ్యూమిక్ యాసిడ్‌తో) AgNP-MHCల క్షేత్ర మూల్యాంకనాలను భవిష్యత్తులో నిర్వహించాలి.

ముగింపులో, కొత్త Ag మిశ్రమాలు, AgNP-MHCలు, ϕX174 మరియు MNVతో సహా అనేక వైరస్‌లకు వ్యతిరేకంగా అద్భుతమైన యాంటీవైరల్ సామర్థ్యాలను కలిగి ఉన్నాయి.AgNP-MHCలు వివిధ పర్యావరణ పరిస్థితులలో బలమైన సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ఈ కణాలను అయస్కాంతాన్ని ఉపయోగించి సులభంగా పునరుద్ధరించవచ్చు, తద్వారా మానవ ఆరోగ్యం మరియు పర్యావరణంపై వాటి సంభావ్య హానికరమైన ప్రభావాలను తగ్గిస్తుంది.గణనీయమైన పర్యావరణ ప్రమాదాలు లేకుండా, వివిధ పర్యావరణ సెట్టింగ్‌లలో AgNP మిశ్రమం సమర్థవంతమైన యాంటీవైరల్ అని ఈ అధ్యయనం చూపించింది.