Amerikanska forskare vid nanoskalan har funnit hur silverjoner verkar på bakterier, inklusive de som är resistenta mot antibiotika. Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Applied and Environmental Microbiology.
De antimikrobiella egenskaperna hos silver har varit kända i århundraden, men hur exakt silver dödar bakterier förblir till stor del ett mysterium. Traditionellt har studier av den antibakteriella effekten av silver begränsats till att jämföra egenskaperna hos organismer behandlade med preparat innehållande silver med kontroller. Men detta gav endast en kvantitativ bedömning, så att vi inte kunde förstå den mycket fysiska mekanismen för metallverkan på mikroorganismer.
Amerikanska forskare från University of Arkansas har analyserat processen för silverjoner på proteiner från levande bakterier på molekylnivå. För att göra detta använde de en avancerad avbildningsteknik - fotoaktiverad lokaliseringsmikroskopi med spårning av enstaka partiklar - för att över tid observera dynamiken för vissa proteiner i Escherichia coli, en modellorganism för mikrobiologisk forskning.
Forskare förväntade sig att silverjoner skulle bromsa bakteriens aktivitet, men de såg motsatsen - silverjoner påskyndade spridningsdynamiken hos proteiner.
”Det är känt att silverjoner kan hämma och döda bakterier, så vi förväntade oss att silverbehandlingen i bakterier skulle bromsa allt. Men oväntat fann vi att dynamiken i proteinet accelererade, - citerade i ett pressmeddelande från universitetet, orden från studiens chef, docent i fysik Yong Wang (Yong Wang).
Genom att studera proteins beteende närmare märkte forskarna att silverjoner orsakar de parade DNA-strängarna i bakterier för att separera och försvaga bindningen mellan proteinet och DNA. Kalorimetriska analyser har bekräftat att DNA och silverjoner interagerar direkt.
"I så fall kan du förklara den snabbare proteindynamiken som orsakas av silver," säger Wang. - När ett protein är bundet till DNA, rör sig det långsamt i bakterier tillsammans med DNA, som är en enorm molekyl. Tvärtom, när de behandlas med silver, faller proteiner från DNA: et, och rör sig av sig själva och därför rör sig snabbare."
Wang och hans kollegor har observerat delningen av DNA-strängar orsakade av silverjoner under deras tidigare studie med böjd DNA. Sedan var experimentet att öka spänningen i de böjda DNA-strängarna för att göra dem mer mottagliga för interaktioner med andra kemikalier, inklusive silverjoner.
Kampanjvideo:
"I slutändan vill vi använda den nya kunskapen från detta projekt för att skapa mer effektiva antibiotika baserade på silver-nanopartiklar," sa Wang.
Forskare hoppas att deras resultat kommer att hjälpa till att skapa läkemedel baserade på silver nanopartiklar för att bekämpa de så kallade "superbugs" - bakterier som är resistenta mot vanliga antibiotika - som har blivit ett verkligt hot mot folkhälsan på global skala de senaste åren.