DIE 1 NANOTECHNOLOGIE IN DER LINIE BEDIENUNGSTHEKEN. Sowohl an Antibiotika-resistenten wie an nicht resistenten (Ampicillin-resistent) gramnegativen Bakterienstämmen (Escherichia coli) und an einem nicht resistenten grampositiven Bakterienstamm (Staphylococcus aureus) wurden Studien durchgeführt. Auch ein gegenüber mehreren Medikamenten resistenter gramnegativer Bakterienstamm (Typhus Salmonella resistent gegenüber Chloramphenicol, Amoxicillin und Trimethoprim) wurde einer Analyse unterzogen, um die antibakterielle Wirkung von Nanopartikeln zu untersuchen. Die antibakterielle Wirkungen von Silbersalzen sind seit der Antike bekannt. Heute wird Silber in einer Vielzahl von Anwendungen benutzt, um das Bakterienwachstum einzudämmen, darunter in der Zahnmedizin, bei der Herstellung von Kathetern und bei der Behandlung von Verbrennungen. Es ist bekannt, dass Silberionen und Silberverbindungen für Mikroorganismen hoch giftig sind und eine stark biozide Wirkungen auf 12 Bakterienarten, darunter auch das Coli-Bakterium, haben. Die Medizinwissenschaft hat vor kurzem die antimikrobielle Wirkung von Oberflächenbeschichtungen gezeigt, die auf hybriden Silber-Nanopartikeln basieren. Die Reduzierung der Teilchengröße ist eine wirksame und zuverlässige Maßnahme, mit der die Biokompatibilität der Materialien verbessert werden kann. In der Tat tragen die Nanotechnologien dazu bei, die dimensionalen Grenzen zu überwinden, und sie sind in der Lage, die Perspektive der Welt in Bezug auf die Wissenschaft verändern zu helfen. Außerdem können Nanomaterialien modifiziert werden, um sie für eine Vielzahl von Anwendungen, die von den Biowissenschaften bis zur Medizin reichen, wirkungsvoller zu machen. Wie sie funktionieren Die Silber-Nanopartikel weisen eine große dimensionale und morphologische Verteilung mit hochreaktiven Facetten auf. Hauptsächlich wenn sie im Bereich von 1-10 nm liegen, setzen sich die Nanopartikel an der Oberfläche der Zellmembran fest und stören deren korrekte Funktionen, einschließlich Durchlässigkeit und Atmung; (2) sie sind in der Lage in die Bakterien einzudringen und weitere Schäden zu verursachen, indem sie eventuell mit schwefel- und phosphorhaltigen Verbindungen, wie das DNA, zusammenwirken. Die Nanopartikel setzen Silberionen frei, welche einen zusätzlichen Beitrag zum Abtöten der Bakterien leisten und sich zu demjenigen der Silbernanopartikel hinzufügt. Das Auflösen der Bakterienzellen (Zelllyse) ist jedoch nur eine der Rechtfertigungen der beobachteten antibakteriellen Eigenschaften; Nanopartikel sind auch in der Lage das Profil des Phosphotyrosins der putativen bakteriellen Peptide zu modulieren, mit Auswirkungen auf die bakterielle Signaltransduktion und der daraus folgenden Hemmung der Entwicklung von Mikroorganismen. Die Wirkung ist abhängig von der Dosierung und ist 1 2 stärker auf gramnegative als auf grampositive Bakterien. Eine von den Bakterien erworbene Antibiotika-Resistenz beeinflusst die antibakterielle Wirkung der Nanopartikel nicht. Die bakterien Bakterien sind mikroskopisch kleine Organismen, deren einzelne Zellen weder einen von einer Membran umgebenen Kern, noch andere von einer Membran begrenzte Organellen, wie Mitochondrien und Chloroplasten, besitzen. Eine weitere Gruppe von Mikroben sind die Archaeen oder Archaeebakterien, die diese Kriterien erfüllen, in anderer Hinsicht aber sehr verschieden von den Bakterien sind, woraus gefolgert wird, dass sie eine lange, eigene evolutionäre Geschichte haben, da sie nah an der Morgendämmerung des Lebens standen. In der Tat gibt es wichtige Hinweise darauf, dass der Mensch näher mit den Archaeen verbunden ist, als diese mit den Bakterien! Die üblichsten arten von bakteriellen erregern Escherichia coli oder E.coli (Colibakterien) Das E.coli ist ein gramnegatives Bakterium, das in Lebensmittel wie Gemüse und Fleisch eindringen kann. E.coli ist die Kurzbezeichnung (Klinikjargon) für die medizinische Bezeichnung Escherichia coli. Die Ungewöhnlichkeit dieses sowie vieler anderer Bakterien ist, dass sie nicht immer gesundheitsschädlich sind. Die E.coli sind normalerweise im Darm vorhanden und helfen dem Körper die Nahrung, die wir essen, abzubauen und zu verdauen. Leider können bestimmte Arten (im Fachjargon Stämme) von E.coli aus dem Darm ins Blut wandern. Dabei handelt es sich um eine seltene Erkrankung, die eine ernsthafte Infektion verursachen kann. 2 3 Bei einer Infektion mit E.coli können folgende Symptome auftreten: - Schwere Bauchkrämpfe und Bauchschmerzen - Erbrechen - Durchfall, manchmal mit Blut. Staphylococcus aureus Beim Staphylococcus aureus handelt es sich um fakultativ anaerobe grampositive Kokken, die einzeln, paarweise und in unregelmäßigen Haufen auftreten können. Der S.aureus ist ein unbewegliches Bakterium, das sich nicht durch Sporen reproduziert, und es ist Katalase und Koagulase positif. Normalerweise ist er ein Bestandteil der Hautflora in Nase und Haut. Etwa 20% der menschlichen Bevölkerung ist langfristig Träger des S.aureus. Seine typische goldene Farbe, für die das staphyloxantine Carotinoid verantwortlich ist, ist an den im Körper vorhandenen Kolonien zu sehen. Dieses Pigment wirkt als Virulenzfaktor mit antioxidativer Wirkung, die der Mikrobe hilft, den sauerstoffreaktiven Arten im Immunsystem des Wirtes zu entgehen, da es sonst zu ihrem Tod führen würde. Staphylokokken, denen dieses Pigment fehlt, werden leichter durch die Abwehrmechanismen des Wirts neutralisiert. Das Staphylococcus aureus verursacht die meisten Staphylokokken-Infektionen, einschliesslich - Infektionen der Haut - Pneumonie 3 4 - Lebensmittelvergiftung - Toxische Schock-Syndrom - Blutvergiftung (Bakteriämie) Wie nanopartikel (AgNPs) bakterien töten Da die Größe der Nanopartikel etwa 1 - 20 nm beträgt, während die Zellgröße der Bakterien in einer Größenordnung von 100 - 1000 nm liegt, können die SilberNanopartikel in die Zelle eindringen und die Silberionen freisetzen, welche sich mit den Thiola-, Carboxylat- und Hydroxylat-Gruppen der Zelle verbinden und die folgenden Reaktionen hemmen bzw. hervorrufen. - Durch Verbindung mit dem Atmungsenzym führt es zu Erstickung. - Durch Bindung an Verdauungsstörungen. die Proteinasen (eiweißspaltende Enzyme) verursacht es - Durch Bindung an das DNA hemmt es die Zellvermehrung. Die durch Nanosilberpartikel induzierte Störung der Zellfunktionen verursacht Zellschäden und führt schließlich zum Tod der Bakterienzellen. Epta stellt ihre innovative antibakterielle Beschichtung mit Silberionen für traditionelle Kühlvitrinen vor, die die Qualität und den Zustand der ausgestellten Waren beibehält, indem sie mehr als 650 Bakterienarten verhütet, bekämpft und beseitigt, darunter die bekanntesten und schädlichsten Bakterien (Escherichia coli, Staphylococcus und Legionella). ”...das Silber liegt in ionischer Form vor und muss sich von der Beschichtung absondern, bevor es bioverfügbar wird... Die beiden unmittelbaren Vorteile dieser Wirkung sind einerseits die geringe Verfügbarkeit des Silbers, das die Angst vor einer möglichen Toxizität für den Menschen von sich weist, und andererseits die antibakterielle Wirksamkeit der Beschichtung auf lange Sicht.” 4 5 Weites spektrum an wirksamkeit Die Beschichtung AQUACEL Ag ® hat eine effektive antibakterielle Wirkung auf ein breites Spektrum an aeroben, anaeroben und Antibiotika-resistenten Mikroorganismen bewiesen. Anaerobe Bakterien VRE (NCTC 12201) Staphylococcus (NCTC 8532) aureus VRE (isoliert, Stämme x 2) Staphylococcus (isoliert) aureus Serratia (isoliert) Pseudomonas aeruginosa (isoliert, Stämme x2) Enterobacter (isoliert) cloacae Streptococcus (isoliert) pyogenes marcescens Pseudomonas (NCTC 8506) aeruginosa Anaerobe Bakterien Bacteroides fragilis (isoliert) Peptostreptococcus anaerobius (isoliert) Klebsiella pneumoniae (isoliert, Stämme x3) Clostridium (isoliert) ramosum Enterococcus (isoliert) faecalis Clostridium (isoliert) clostridioforme (NCIMB Clostridium (isoliert) cadaveris (NCIMB Clostridium (isoliert) perfringens Escherichia 8545) coli Escherichia 10544) Acinetobacter (NCIMB 9214) coli baumannii Antibiotica-resistente Bakterien MRSA (NCTC 10442) MRSA (NCTC 12232) MRSA (isoliert, Stämme x 8) Tissierella (isoliert) praeacuta Hefen Candida 3179) albicans (NCPF Candida 3265) albicans (NCPF Der Wirkstoff des Silbers, der die Entwicklung von Bakterien blockieren kann, ist eines der ältesten Antiseptika in Gebrauch. In den letzten Jahren hat die Entwicklung der Nanotechnologie die Anwendung dieses Prinzips auf spezifische Lösungen ermöglicht. Mikroorganismen wie Pilze und Bakterien sind in der Natur weit verbreitet. Obwohl sie für das bloße Auge unsichtbar sind, sind sie überall in Unmengen vorhanden, auch in unserer Umgebung, in der wir leben. Unter den Mikroorganismen, mit denen wir tagtäglich in Berührung kommen, gibt es pathogene Bakterien (wie Escherichia coli oder Legionellen), 5 6 die wegen ihrer negativen Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und / oder Tier, spezifische Abwehr- und / oder Schutzmaßnahmen erfordern. Da die Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsbedingungen die Vermehrung der Bakterien fördern, finden diese Mikroorganismen einen idealen Lebensraum in alltäglichen Gegenständen, die zu Überträger und Vermehrungsquellen von Bakterien im Menschen werden. Der Einsatz von antibakteriellen Substanzen ist eine ideale Lösung für alle Endprodukte, für die ein hohes Maß an Hygiene verlangt wird (z. B. Gebrauchsgegenstände für Nahrungsmittel und kulinarische Speisen, für sanitäre und pharmazeutische Produkte, usw.). Beschreibung der Experimente Zwei Aktivitäten in Bezug auf die mit EPTA vereinbarten Experimente waren vorgesehen: die erste zielte darauf ab, die mikrobielle Wirksamkeit der Silberionen zu überprüfen, die dem Kunststoffmaterial zugesetzt worden waren, mit dem das Möbel beschichtet ist; die zweite hatte zum Ziel, die mikrobielle Wirksamkeit des Möbels insgesamt festzustellen. Der nachstehende Bericht betrifft die Prüfergebnisse zur mikrobiellen Wirksamkeit der dem Kunststoff hinzugefügten Silberionen. Dem Experiment ging eine Beurteilung des Silbergehalts im ABS-Kunststoff und in der Epoxid-Polyester-Farbe voraus, das in den Etageren des experimentellen Möbelprototyps verwendet wurde. Das Experiment wurde von ICP am Laboratorium Landwirtschaft Veneto (MPI 4-75-149) durchgeführt. für Organische Chemie der Hier die Ergebnisse: Konzentration an Silber im Kunststoff ABS: 173 mg/kg Konzentration an Silber in der Epoxid-Polyester-Farbe: 11309 mg/kg Dann wurden die Etageren der experimentellen Möbelprototypen, ein Kühlmöbel und ein Standard-Kühlmöbel (Kontrolle) mit Stämmen von Staphylococcus aureus und Escherichia coli kontaminiert, die in der Studie zur antimikrobiellen Aktivität der Kunststoffmaterialien nach den internationalen Standards ISO 22196:2007 “Kunststoffe - Messung der antibakteriellen Aktivität auf Kunststoffoberflächen” verwendet worden waren. 6 7 Methode VerwendeteMikroorganismen Gemäß ISO 22196:2007 "Kunststoffe - Messung der antibakteriellen Aktivität auf Kunststoffoberflächen" wurden verwendet: 1. Staphylococcus aureus ATCC6538P, nachstehend TH1146 genannt; 2. Stämme von Escherichia ATCC8739, nachstehend TH1245 genannt. Kulturmedium, Suspension und Pufferlösung 1. Nutrient Agar (NA): Handelspräparat Biolife. 2. Suspension Api (5 Milliliter): Handelspräparat der Marke BioMérieux. 3. Tryptone-Sojabrühe (Tryptone Soya Broth - TSB), Handelspräparat der Marke Oxoid. 4. Bakterienzähler Agar (Plate Count Agar - PCA): Handelspräparat Biolife. 5. Verdünner für optimale Rückgewinnung von Mikroorganismen (Maximum Recovery Diluent - MRD): Handelspräparat Biolife. Technokleen Der Einblock-Bottich aus Technokleen ® * wird durch Vermischen der Komponenten mit Ionen gebildet, während die Etageren, Luftein- und Ausgang mit ionisierter Farbe behandelt werden. Auf diese Weise streicht die mit Ionen angereicherte gekühlte Luft über die Oberfläche der Lebensmittel und bekämpft so ständig die Bakterien. Die Kombination dieser beiden Behandlungsarten reduziert erheblich die Keimbelastung in der Luft, wodurch eine bessere Qualität der mit den Nahrungsmitteln direkt in Berührung kommenden Luft garantiert wird. Die antibakterielle Wirkung bietet dauerhaften Schutz, 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche, ohne dass weitere Maßnahmen während der gesamten Lebensdauer des Gerätes ergriffen werden müssen. Die in die Polymermasse eingearbeiteten antimikrobiellen und bioziden Bestandteile verhindern tatsächlich das Wachstum und die Entwicklung von Bakterien, Pilzen und Algen. Ihre Wirkung vollzieht sich auf der Oberfläche des Gegenstandes, dh. wo sich die Mikroorganismen einnisten und gedeihen. Die anorganischen antimikrobiellen Wirkstoffe sind Substanzen, die Silber in ionischer Form enthalten, das an die anorganischen Verbindungen gebunden ist und die zusätzlich zu anderen wichtigen Funktionen die Verteilung der Ionen innerhalb der Polymermasse regulieren. Die Silberionen stellen den aktiven Wirkstoff dar, der mit den Bakterien interagiert und sie beseitigt. 7 8 Die außergewöhnlichen Eigenschaften dieser Produkte sind ihre Biozid-Wirksamkeit und ihr breites Wirkungsspektrum, ihre hohe thermische Stabilität und ihre Langzeitwirkung auf den Gegenstand. Die Mischung (masterbatch) AlphaSan soll das Verderben, Verfärben und die Geruchsbildung verhindern, die von den in den Waren und Kunststofffasern vorhandenen Mikroben ausgehen könnte. Mikroben sind winzige lebende Zellen, die überall auf der Erde vorkommen. Bei diesen Organismen handelt es sich um Bakterien, Pilze und Algen. Obwohl diese Organismen in den meisten Fällen die menschlichen Aktivitäten nicht stören, können sie in einigen Fällen zu einer Vielzahl von Problemen führen. Die Entwicklung dieser Organismen in den Geweben und anderen polymeren Oberflächen kann zur Bildung von unangenehmen Gerüchen, Verfärbungen und bakteriellen Bioüberzügen (Schimmel, usw.) führen. AlphaSan MB 9230 ist ein in Pellets geliefertes, antimikrobielles Konzentrat mit hoher Ladung, das den antimikrobiellen Bestandteil AlphaSan RC 5000 "(1) in einem Vektor PP enthält. Bei dem Wirkstoff handelt es sich um eine ionenaustauschende Verbindung, die auf Zirkonphosphat mit Silbergehalt basiert. Anmeldung CAS-Nummer: 265647-11-8 DOT-Klassifizierung: nicht vorgesehen Harmonisierung-Code Nr.: 2843.29 US TSCA Einwahlnummer 179238 Mitteilungsnummer EEC ELINCS: 98-06- 1176-00 Japanische ENCS Liste: 1-723 und 1-9 US FDA FCN: 000001, Polymere in Berührung mit Lebensmitteln EU SCF: Ausstellung der Registrierung im Gang NSF: Entspricht der Norm 51 EPA FIFRA: (RC 2000) 11631-3; (RC 5000) 11631-2; (RC 7000) 11631-4 EG-Richtlinie für Biozid-Produkte: Anhang Benachrichtigt 1 – bestehende chemische Stoffe - Kanadische Gesundheitsbehörde HPFB : Freigegeben Oeko-Tex: in der Liste “anerkannte aktive chemische Produkte" 8 9 Antimicrobieller lack in pulverform “Anitmicrobial Cromosphere” ist eine Pulverbeschichtung, deren Formel auf einem anorganischen antibakteriellen Mittel beruht und in dem Silberionen mit einem breiten Aktionsspektrum Verwendung finden; die Wahl fiel auf diesen Stoff, dessen antibakterielle Wirkung seit der Antike bekannt ist. Das Vorhandensein dieser antibakteriellen Substanz in der Formulierung "Anitmicrobial Cromosphere" führt im Laufe der Zeit zu einer langsamen und gleichmäßigen Freisetzung der Silberionen und überträgt den behandelten Gegenständen eine ausgeprägte antimikrobielle Eigenschaft, die die Vermehrung von Bakterien verhindert. Es sei darauf hingewiesen, dass die durch die Behandlung mit "Anitmicrobial Cromosphere" erworbenen Eigenschaften, die das Bakterienwachstum hemmen und die dauerhafte Wirksamkeit garantieren, nicht die Notwendigkeit beseitigen, die Gegenstände regelmäßig und gründlich zu reinigen. Die Behandlung mit "Anitmicrobial Cromosphere" wurde biologischen Laborversuchen gemäß JIS Z 2801:2000 unterzogen, wobei zwei der häufigsten Bakterien Verwendung fanden: NBRC 3972 Escherichia coli NBRC 12372 Staphylococcus aureus. Um die Gültigkeit der Labortests zu verstärken, wurden die Oberflächen vorher erwärmt, um so ein Altern von 10 Jahren des geprüften Gegenstands zu simulieren. Eine Kolonie mit einer bekannten Anzahl an Bakterien wurde auf der beschichteten Oberfläche platziert. Nach 24 Stunden wurde eine Zählung der noch aktiven Bakterien durchgeführt. Die unterschiedliche Proliferation von Bakterien bei dem mit normalem Lackpulver behandelten Gegenstand im Vergleich zu dem mit Anitmicrobial Cromosphere behandelten Gegenstand bestätigt eindeutig die Wirksamkeit des Produkts. Die Ergebnisse der antibakteriellen Wirksamkeit von Anitmicrobial Cromosphere werden in der Abbildung (Abb. 1) und im Mikroskopbild hervorgehoben, in dem eine mit Anitmicrobial Cromosphere behandelte Oberfläche (Abb. .....) zu sehen ist im Vergleich zu einer mit normalem Lackpulver behandelten Oberfläche. 9 10 1. 2. 10 11 Produktliste Da die Nanotechnologie nur bei unverpackten Lebensmitteln Wirkung zeigt, ist ihre Verwendung auf folgende Möbelteile beschränkt: 1. Bottich aus Technokleen ®. 2. Bodenbleche und hinterer Zwischenraum mit Epoxid-Pulver behandelt. SCHWARZ Ral 9005 seidenmatt. Alle Bestandteile aus Edelstahl (Arbeitsplatte und Bodenbleche) bleiben unverändert und unbehandelt weil Edelstahl selbst schon hygienisch ist. Achtung: das antimikrobielle Pulver ist NUR auf unverpackten Lebensmitteln wirksam. Abbaurate Die im der Einblock-Bottich aus Technokleen ® und in der Farbe enthaltenen SilberNanopartikel verdunsten nicht im Laufe der Zeit und bleiben beständig gegenüber Reinigungsmitteln. Ihre Wirkung bleibt ewig unverändert, ohne dass neu gestrichen werden muss. Bibliographie Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for Gramnegative bacteria. Ivan Sondi and Branka Salopek-Sondi Center for Marine and Environmental Research, Ruder Boškovi´c Institute, Zagreb, Croatia - Department of Molecular Biology, Ruder Boškovi´c Institute, Zagreb, Croatia Antibacterial Activity and Mechanism of Action of the Silver Ion in Staphylococcus aureus and Escherichia coli Woo Kyung Jung, Hye Cheong Koo, Ki Woo Kim, Sook Shin, So Hyun Kim, and Yong Ho Park Articles from Applied and Environmental Microbiology are provided here courtesy of American Society for Microbiology (ASM) Bactericidal effect of silver nanoparticles against multidrug-resistant bacteria Lara HumbertoH, Find all citations by this author (default). Orfilter your current search 11 12 Ayala-Núñez NildaV, Find all citations by this author (default). Orfilter your current search Find all citations by this author (default). Orfilter your current search Rodríguez Padilla Cristina Find all citations in this journal (default). Orfilter your current search World Journal of Microbiology & Biotechnology[2010, 26(4):615-621] The bactericidal effect of silver nanoparticles Jose Ruben Morones, Alejandra Camacho, Katherine Holt, Jose Tapia Ramirez and Miguel Jose Yacaman Department of Chemical Engineering, University of Texas at Austin, Austin, TX 78712, USA Proteomic Analysis of the Mode of Antibacterial Action of Silver Nanoparticles Chun-Nam Lok, Hongzhe Sun, Chi-Ming Ho, Paul Kwong-Hang Tam, Rong Chen, Qing-Yu He, Jen-Fu Chiu, Open Laboratory of Chemical Biology of the Institute of Molecular Technology for Drug Discovery and Synthesis, Department of Chemistry, Institute of Molecular Biology, Department of Anatomy, Department of Surgery, and Genome Research Centre, The University of Hong Kong, Pokfulam, Hong Kong, China NANOTECHNOLOGY NANOPARTICLES IN MEDICINE AND ANTIBACTERIAL EFFECT OF SILVER MRITUNJAI SINGH, SHINJINI SINGH, S. PRASAD, I. S.GAMBHIR Department of Medicine, Institute of Medical Sciences, Banaras Hindu University, Varanasi, INDIA-221005 Fabrication of Silver Nanoparticles and Their Antimicrobial Mechanisms H.Y Song, K.K Ko, I.H Oh, B.T Lee Department of Microbiology, Cheonan,Chungnam, Korea, College of Medicine, Soonchunhyang University, 12 13 Antibacterial Characterization of Silver Nanoparticles against E: Coli ATCC-15224 M.Raffi, F.Hussain, T.M.Bhatti, J.I.Akhter, A.Hameed and M.M.Hasan Department of Chemical and Materials Engineering, Pakistan Institute of Engineering and Applied Sciences (PIEAS), Islamabad-45650, Pakistan ANTIMICROBIAL PROPERTIES OF SILVER NANOPARTICLES Carrie Kouadio Center for Nanoscale Chemical-Electrical-Mechanical Manufacturing Systems, University of Illinois Urbana-Champaign, 1206 W. Green, Urbana, IL 61801 Potential use of silver nanoparticles on pathogenic bacteria, their toxicity and possible mechanisms of action Nelson DuránI,*; Priscyla D. MarcatoI; Roseli De ContiI; Oswaldo L. AlvesI; Fabio T. M. CostaII; Marcelo BrocchiII I Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, 13083-970 Campinas-SP, Brazil Antimicrobial activity of Silver Nanoparticles synthesized by using Medicinal Plants N. Savithramma, M. Linga Rao, K. Rukmini and P. Suvarnalatha devi Department of Botany, Sri Venkateswara University, Tirupati- 517 502, A.P, India. 13