By Benedette Cuffari, M.Sc.Apr 4 2017

Als das am häufigsten verwendete technische Nanomaterial hat Nanosilber nützliche Anwendungen in Wasser- und Luftfiltern, antibakteriellen Zwecken, Polymerfolien in Lebensmittelverpackungen und vielem mehr gefunden.Die antibakteriellen Eigenschaften von Nanosilber wurden erfolgreich für eine Vielzahl von Gesundheitsbehandlungen eingesetzt, darunter intravenöse, Harn- und Trachealkatheter, Endotrachealtuben, Knochenzemente, Mundhöhlenfüllungen, Nahrungsergänzungsmittel, Implantatchirurgie und Wundauflagen.

Die Fähigkeit von Nanosilber, die Ausbreitung von Infektionen zu verhindern, beruht auf der Freisetzung von Silber (Ag +) -Ionen von der Oberfläche dieses Materials, die Verbindungen zerstören können, die Schwefel und Phosphor enthalten, wie die DNA und Proteine, die in Bakterien, Pilzen oder Viren vorhanden sind1.

Silbernanopartikel (AgNP) sind in solchen Gegenständen aufgrund ihrer Fähigkeit, Krankheitserreger in überlegener Wirksamkeit bei niedrigeren Konzentrationen zu zerstören, im Vergleich zu Silbermengen in großen Mengen, immer beliebter geworden. Während AgNP häufig für die oben genannten medizinischen Zwecke eingesetzt wurden, haben Alltagsgegenstände wie Zahnbürsten, Zahnpasta, Kleidung, Haushaltsgeräte und Babyflaschen die Verwendung von Nanosilber als vorbeugendes und wirksames antibakterielles Mittel kommerzialisiert2.Dieses wachsende Interesse an der Verwendung von Nanosilber und ähnlichen prophylaktischen antimikrobiellen Mitteln ist eine direkte Folge der raschen Zunahme der Antibiotikaresistenz sowie der Resistenz gegen Biozide der neuen Generation, die weiterhin ein Problem für alle Bevölkerungsgruppen darstellt.Als eine der größten Bedrohungen für die globale Gesundheit, Ernährungssicherheit und Entwicklung ist Antibiotikaresistenz ein natürlicher Prozess, der sich durch den Missbrauch von Antibiotika bei Tieren und Menschen rapide beschleunigt.Infektionen wie Tuberkulose und Lungenentzündung werden daher aufgrund dieser gefährlichen Resistenz, bei der die Mechanismen dieses Prozesses rasch entstehen und sich auf der ganzen Welt ausbreiten, immer schwieriger zu behandeln3.Die nachteilige Realität der Antibiotikaresistenz ist bereits eine der Hauptursachen für erhöhte Sterblichkeitsraten, höhere medizinische Kosten und längere Krankenhausaufenthalte. Der Einsatz vorbeugender Methoden wie Impfungen, richtiges Händewaschen, gute Lebensmittelhygienepraktiken und die Verwendung antibakterieller Produkte, wie sie Nanosilbermaterialien enthalten, sind vielversprechend, um die Gefahr einer Antibiotikaresistenz zu verringern.

Während dies wahr ist, sind Forscher jetzt zunehmend besorgt über die mögliche Bedrohung, dass die Verwendung solcher antibakteriellen Produkte, insbesondere solche, die AgNP enthalten, auch zu seiner Resistenz führen kann. Diese Drohung wird durch den schnellen und weit verbreiteten Gebrauch von Nanosilberanwendungen gefördert, da sein Gebrauch fast ein Kernbestandteil in einigen verschiedenen Anwendungskategorien geworden ist.

Das Konzept der Resistenz von Mikroorganismen gegen Silber und AgNP-Materialien ist nicht neu. Tatsächlich wurde einer der frühesten Berichte über die Resistenz des Salmonella typhimurium-Stammes in den 1970er Jahren dokumentiert, wo festgestellt wurde, dass dieser Stamm neun resistente Determinanten enthielt, die als Sil-Gene bekannt sind2.In ähnlicher Weise zeigte eine Studie aus dem Jahr 2013 die Fähigkeit von ubiquitär vorkommenden Bacillus-Spezies-Bakterien, nicht nur eine hohe Toleranz gegenüber AgNP zu entwickeln, sondern auch eine verstärkte Proliferation nach längerer vorheriger Exposition der Bakterien gegenüber AgNP zu zeigen.In einem Schritt zur Fortsetzung dieser Forschung untersuchte ein Team von Nanobiologen unter der Leitung von Dr. Cindy Gunawan am iThree Institute der University of Technology Sydney in Australien 140 im Handel erhältliche medizinische Versorgung und Nahrungsergänzungsmittel mit AgNP-Materialen2.

In ihrer Forschung untersuchten sie die mögliche Freisetzung von Ag + nach Kontakt mit Körperflüssigkeiten, die nachfolgenden Wege der systemischen Ag + -Absorption, -verteilung und -akkumulation sowie die mögliche Exposition von Mikroorganismen an den Stellen der bioverfügbaren Ag+.

Diese Studie zeigte, dass Mikroorganismen, die sowohl innerhalb als auch außerhalb des Körpers vorhanden sind, das Potenzial haben, sich an die zytotoxische Fähigkeit von Silber anzupassen und daher resistent gegen Silber zu werden. Ein Beispiel für die realistische Bedrohung, die Nanosilberresistenz nach chronischem menschlichen Verzehr darstellen könnte, ist das Vorhandensein funktioneller Sil-Gene, die in der Darmflora gefunden wurden2.Abgesehen von der Silberresistenzfähigkeit dieser Gene könnte das Bioakkumulationspotenzial von Nanosilber nach der Einnahme die im Magen-Darm-Trakt vorhandene vorteilhafte Mikroflora ausrotten, was unter anderem das Wachstum von Krankheitserregern, Entzündungen und eine gestörte Energiebilanz begünstigen könnte Nebenwirkungen.Um solche negativen Nebenwirkungen zu vermeiden, empfiehlt das Forscherteam um Dr. Gunawan eine gezielte Überwachung der Entwicklung von AgNP-Resistenzen, um sicherzustellen, dass sich die natürlichen Mikroorganismenumgebungen, wie sie beispielsweise in der Darmflora vorhanden sind, nach der Exposition gegenüber AgNP-Materialien nicht ändern.In ähnlicher Weise empfehlen die Forscher, die Verwendung von AgNP-Produkten neu zu bewerten, um festzustellen, ob der potenzielle Nutzen dieser Anwendungen die potenziellen Risiken für die Gesellschaft überwiegt.In einer besorgniserregenden Schlussfolgerung zur zukünftigen Gesundheit und Sicherheit der Gesellschaft erklärte das Forscherteam: „Ohne einen wirksamen regulierten Einsatz von AgNP und ohne Bemühungen, die potenzielle (oder realisierte) Resistenzentwicklung zu überwachen, wird die Kapazität von AgNP als alternative antimikrobielle Waffe in der Ära der zunehmenden Antibiotikaresistenz verringert. 2“

1. Sotiriou, Georgios A. und Sotiris E Pratsinis. „Engineering Nanosilber als Antibakterielle, Biosensor und Bioimaging Material.“ Zeitschrift für Betriebswirtschaftslehre, Vol. 1, Nr. 1, 2011, S. 3-10.
2. Cindy Gunawan et al. Weit verbreitete und wahllose Verwendung von Nanosilber: Echtes Potenzial für mikrobielle Resistenz, ACS Nano (2017).
3. „Antibiotikaresistenz.“ Weltgesundheitsorganisation, Weltgesundheitsorganisation, www.who.int/mediacentre/factsheets/antibiotic-resistance/en /.
4. Bildnachweis: .com/KaterynaKon

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Geschrieben von

Benedette Cuffari

Nach Abschluss ihres Bachelor of Science in Toxikologie mit zwei Minderjährigen in Spanisch und Chemie im Jahr 2016 setzte Benedette ihr Studium fort, um im Mai 2018 ihren Master of Science in Toxikologie abzuschließen. Während der Graduiertenschule untersuchte Benedette die Dermatotoxizität von Mechlorethamin und Bendamustin; zwei Stickstoffsenf-Alkylierungsmittel, die in der Krebstherapie eingesetzt werden.

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