Nové povrchy v boji proti mikrobům byly vyvinuty v evropské spolupráci, která pokračuje Modifikace materiálu pro 3D tisk stříbrnými nanočásticemi
Authors:
K. Sehnal; R. Kizek
Authors‘ workplace:
Veterinární a farmaceutická univerzita Brno, Farmaceutická fakulta, Ústav humánní farmakologie a toxikologie, Přednosta: doc. MVDr. Pavel Suchý, Ph. D.
1; Mendelova univerzita Brno, Ústav vinohradnictví a vinařství, Lednice, Vedoucí: doc. Ing. Mojmír Baroň, Ph. D.
2
Published in:
Prakt. Lék. 2021; 101(1): 56-59
Category:
History/News
ÚVOD
V důsledku pandemie koronaviru čelí odvětví zdravotnictví zcela nové výzvě. Satakunta Universtiy of Applied Scinces (SAMK) z Finska vede celoevropskou síť, která vyvíjí povrchy pro prevenci především bakteriálních infekcí. Navíc síť AMiCI (COST AMiCI project: www.amici-consortium.eu) a ePlatform (od května 2020 ) urychluje vstup nových antimikrobiálních povrchů na trh (1).
HYGIENA ZDRAVOTNÍ PÉČE V ŽIVOTNĚ DŮLEŽITÉ ROLI
Každoročně u milionů lidí proběhne infekce spojená se zdravotní péčí. Takové infekce jsou vážným problémem všech zdravotnických systémů (2, 3). V nejhorším případě tyto infekce vedou ke smrti pacientů. Z tohoto důvodu se klade výjimečná pozornost právě na řešení problému týkajícího se zmíněných infekcí (4, 5). Je známé, že mikroorganismy se šíří v prostředí většinou dotykem, buď přímo z člověka na člověka, nebo z člověka na člověka povrchy (obr. 1). Z dlouhodobých zkušeností víme, že nejúčinnějším opatřením při prevenci a kontrole infekcí je hygiena rukou spojená s účinnými postupy čištění prostředí.
ANTIMIKROBIÁLNÍ POVRCHY JSOU SOUČÁSTÍ ŘEŠENÍ
Pozorovaný rychlý vzestup bakteriální rezistence vyžaduje hledání nových strategií i pro výzkum a vývoj vhodných povrchů (6, 7). Jako jedno z možných řešení se nabízí využívání nanotechnologií (8). Antimikrobiální (redukce růstu mikrobů) mědí a stříbra je známa již dlouho (9). Některé druhy nanočástic, včetně stříbrných nanočástic (AgNPs), vykazují antimikrobiální, antivirotické a antifungální účinky (10). Další možnosti inovativních technologií spočívají v různých modifikacích povrchu nanočástic dalšími antibakteriálními látkami. Zelená syntéza v procesu přípravy nanočástic používá rostlinné extrakty namísto typických redukčních činidel. Navíc zelená syntéza AgNPs využívá enzymů i rostlinných a živočišných extraktů (10). Výzkum je zaměřen na testování nových antibakteriálních látek a molekul (11, 12). Výzkumné projekty a společnosti vyvíjení nové látky a povlaky, které se používají zejména na často dotykových površích (13). Současnou výzvou však zůstává prokázat účinnost těchto nových povlaků v reálném zdravotnickém prostředí.
SÍŤ AMICI PRO NOVÁ ANTIMIKROBNÍ ŘEŠENÍ
Vědci, společnosti a odborníci ve zdravotnictví studovali a rozvíjeli antimikrobní povrchy v evropské (33 zemích) síti COST AMICI. AMICI vyvinula antimikrobní povrchy, které zabraňují šíření infekčních chorob ve zdravotnických prostředích, zejména povrchů s vysokým dotykem (kromě zdravotnických prostředků). Existuje mnoho požadavků na antimikrobiální povrchy, protože musí být snadno čistitelné, ale extrémně odolné. Projekt se zaměřuje na řešení, které řídí testování v reálném prostředí. Kromě toho vyvíjíme podnikatelský plán, který mohou organizace použít, když zamíří na trh. V ePlatform je pro nemocnice vytvořen nástroj pro rozhodování o užívání antimikrobiálních povrchů.
ANTIMIKROBIÁLNÍ POVRCHY Z 3D TISKU
3D tisk nalézá svoje uplatnění napříč různými odvětvími (14, 15). Možnosti využití 3D tisku pro biotechnologické aplikace jsou intenzivně rozvíjeny s cílem získat náhrady orgánů a tkání (14, 16, 17). Antibakteriální materiál pro 3D tisk byl vytvářen z vlákna (ABS – akrylonitrilbutadienstyren). Přečištěné AgNPs byly dispergovány v ultračisté vodě a acetonu (1 : 1). AgNPs byly pomocí štětce nanášeny na vlákno (obr. 2).
Antibakteriální aktivita byla stanovena na modelových organismech (S. aureus, E. coli). Byly měřeny růstové křivky (ABS, ABS-AgNPs materiál: 1 mg). Diferenciál vz/k (OD) byl proveden jako rozdíl jednotlivých bodů růstové křivky bakterie a bodů inhibice AgNPs. Zjistili jsme, že AgNPsT, S, J vykazovaly inhibiční aktivitu o 20–40 % kontroly. Na základě výpočtu IC50 byly MIC stanoveny na AgNPsT, AgNPsS a AgNPsJ (150 µg/ml). Zjistili jsme, že 3D tiskem připravené platformy vykazovaly vynikající antibakteriální vlastnosti (obr. 3). Více podrobností je v práci Sehnal et al. (18).
ZÁVĚR
Pandemie koronaviru již ukázala, že kontrola infekce vyžaduje komplexní řešení. Je nezbytné upravit a posílit současné postupy. Antimikrobiální povrchy jsou jedním z možných řešení problému. Mezinárodní konsorcium (33 zemí) bude v tomto úsilí pokračovat jako projekt GIG15114 AMiCI ePlatform.
Účast na setkání a práce byla realizována za podpory projektu H2020 CA COST Action CA15114, GIG15114 AMiCI ePlatform a INTER-COST LTC18002.
adresa pro korespondenci:
prof. Ing. René Kizek, PhD., DrSc., MBA
Farmaceutická fakulta MU Brno
Palackého tř. 1946/1, 612 00 Brno
e-mail: kizek@sci.muni.cz
Sources
1. Keinänen-Toivola M. Touch surfaces for the battle against microbes developed in European cooperation. Press release 7.4.2020 [online]. Dostupné z: http://amici.lifescience.pl/touch-surfaces-for-the-battle-against-microbes-developed-in-european-cooperation/ [cit. 2020-11-13].
2. Jansen KU, Knirsch C, Anderson AS. The role of vaccines in preventing bacterial antimicrobial resistance. Nat Med 2018; 24(1): 10–19.
3. Tenover FC, Hughes JM. WHO scientific working group on monitoring and management of bacterial-resistance to antimicrobial agents. Emerg Inf Dis 1995; 1(1): 37–37.
4. Weidenmaier C, Kokai-Kun JF, Kristian SA, et al. Role of teichoic acids in Staphylococcus Aureus nasal colonization, a major risk factor in nosocomial infections. Nat Med 2004; 10(3): 243–245.
5. Otto M. Staphylococcus Epidermidis – the ‘accidental’ pathogen. Nat Rev Microb 2009; 7(8): 555–567.
6. Li M, Du X, Villaruz AE, et al. MRSA epidemic linked to a quickly spreading colonization and virulence determinant. Nat Med 2012; 18(5): 816–819.
7. Park C, Nichols M, Schrag SJ. Two cases of invasive vancomycin – resistant group B Streptococcus infection. N Engl J Med 2014; 370(9): 885–886.
8. Mura S, Nicolas J, Couvreur P. Stimuli-responsive nanocarriers for drug delivery. Nat Mater 2013; 12(11): 991–1003.
9. Richter AP, Brown JS, Bharti B, et al. An environmentally benign antimicrobial nanoparticle based on a silver-infused lignin core. Nat Nanotechnol 2015; 10(9): 817–823.
10. Kumar A, Vemula PK, Ajayan PM, et al. Silver-nanoparticle-embedded antimicrobial paints based on vegetable oil. Nat Mater 2008; 7(3): 236–241.
11. Spohn R, Daruka L, Lázár V, et al. Integrated evolutionary analysis reveals antimicrobial peptides with limited resistance. Nat. Commun 2019; 10: 4538.
12. Čížek M, Sehnal K, Dočekalová M, a kol. Nanočástice stříbra připravené zelenou syntézou a synergický účinnek s antibiotikem jako základ nanokonstruktu pro léčbu bakteriálních infekcí. Prakt. Lék. 2019; 99(4): 154–159.
13. Ruttkay-Nedecky B, Skalickova S, Kepinska M, et al. Development of new silver nanoparticles suitable for materials with antimicrobial properties. J Nanosci Nanotechnol 2019; 19(5): 2762–2769.
14. Capel AJ, Rimington RP, Lewis MP, et al. 3D printing for chemical, pharmaceutical and biological applications. Nat Rev Chem 2018; 2(12): 422–436.
15. Kitson PJ, Glatzel S, Chen W, et al. 3D printing of versatile reactionware for chemical synthesis. Nat Protoc 2016; 11(5): 920–936.
16. Vaidya M. Startups tout commercially 3D-printed tissue for drug screening. Nat Med 2015; 21(1): 2.
17. Colaco M, Igel DA, Atala A. The potential of 3D printing in urological research and patient care. Nat Rev Urol 2018; 15(4): 213–221.
18. Sehnal K, Stankova M, Dočekalová M, a kol. Biofyzikální analýza stříbrných nanočástic připravených zelenou syntézou a jejich využití pro 3D tisk antibakteriálního materiálu pro zdravotnictví. Czech Chem Soc Symp Ser 2019; 1(17): 66–71.
Labels
General practitioner for children and adolescents General practitioner for adultsArticle was published in
General Practitioner
2021 Issue 1
Most read in this issue
- Time in range – a new parameter for diabetes mellitus metabolic control
- V. Joint statement of professional societies on pharmacological treatment of obesity Obesity has become a worldwide
- Prediabetes in general practitioner’s clinical practice
- Possibilities in rehabilitation of COVID-19 patients