Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
bg‑gray2

Jakie działanie mają związki srebra?

Związki srebra – nieorganiczne, jak i organiczne – działają przeciwbakteryjnie, odkażająco oraz ściągająco, a w większych stężeniach keratolitycznie i nekrotyzująconekrotyzującynekrotyzująco. Szczególnie nanocząstki srebra (AgNPs, ang. Ag nanoparticles) wykazują znaczące działanie przeciwbakteryjne, ponieważ charakteryzują się wysokim stosunkiem powierzchni do objętości, rosnącym w miarę zmniejszania ich rozmiaru (średnicy). Mniejsze nanocząstki mają większą aktywność antybakteryjną. Co więcej – przez dobór odpowiednich warunków reakcji, można kontrolować ich kształt. Te o kształcie trójkątnym działają silniej niż te wydłużone lub sferyczne.

Ważne!

Nanocząsteczki srebra są srebrem na 0 stopniu utlenienia.

R1Kwc50yuXRbr1
Rysunek przedstawiający rozmiary różnych indiwiduów chemicznych oraz biologicznych. Począwszy od lewej strony na skali kulka reprezentująca atom i dwie połączone kuli reprezentujące małe molekuły wielkości od 0,1 nanometra do jednego nanometra. Dalej białka i przeciwciała, a także podstawowe jednostki budulcowe DNA pary nukleotydów wielkości od jednego nanometra do dziesięciu nanometrów. Następnie, wirusy, rybosomy i nanocząstki srebra od dziesięciu nanometrów do stu nanometrów. Kolejno geny od stu nanometrów do jednego mikrometra. Dalej erytrocyty, bakterie chromosomy, a także grubość ludzkiego włosa wielkości od jednego mikrometra do dziesięciu mikrometrów. Komórki zwierzęce od dziesięciu do stu mikrometrów. Skóra od stu mikrometrów.
Rysunek przedstawia, jak rozmiar nanocząstek ma się do rozmiarów różnych biologicznych indiwiduów.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Działania nanocząstek srebra na komórki bakteryjne

  • Nanoczastki srebra (AgNPs) niszczą błonę komórkową bakterii.

  • Powodują tworzenie się reaktywnych form tlenu (ang. reactive oxygen species, ROS), prowadząc do stresu oksydacyjnego.

  • Uszkadzają DNA wskutek oddziaływań z resztami fosforanowymi w szkielecie fosfocukrowym. Wpływają na procesy replikacji i transkrypcji, a w wyższych stężeniach prowadzą do degradacji DNA i RNA.

  • Upośledzają funkcjonowanie łańcucha oddechowego, podziały komórkowe, systemy przekazywania sygnałów i funkcje licznych enzymów, zwłaszcza tych bogatych w aminokwasy, zawierających siarkę.

  • Zaburzają produkcję trifosforanu adenozynowego (ATP).

  • Zwiększają podatność białek na denaturację.

  • Jony Ag+ oddziałują z cytochromami, hamując transport elektronów oraz zaburzając funkcjonowanie łańcucha oddechowego.

  • Ze względu na zdolność do wiązania się z kwasami nukleinowymi, skutecznie podnoszą efektywność działania obecnych na rynku chemioterapeutyków.

RlqlxT9NKClQC1
Ilustracja interaktywna Ilustracja interaktywna przedstawia komórkę z opisanymi strukturami. Komórka otoczona jest ścianą komórkową i błoną komórkową. W pobliżu ściany i błony komórkowej są czerwone kulki - oznaczając wiązanie do warstwy fosfolipidowej błony komórkowej. W ścianie są też fioletowe owalne struktury z czerwonymi kulkami - to wiązanie srebra do grup funkcyjnych oraz centrum aktywnego enzymów i białek ściany komórkowej. W jednym miejscu ściana komórkowa jest przerwana: to tworzenie porów w osłonach zewnętrznych bakterii, ich destabilizacja i wzrost przepuszczalności. W innym miejscu czerwone kulki w pobliżu ściany komórkowej opisano jako akumulację srebra w błonie i ścianie komórkowej. Fioletowy owal ilustruje enzymy łańcucha oddechowego. Tu opis: Powinowactwo do grup sulfhydrylowych cytochromu b. Wewnątrz komórki znajduje się helisa DNA, tu opis: oddziaływanie srebra z DNA. Wewnątrz komórki zachodzi również interakcja srebra z rybosomem, denaturacja białek komórkowych, wzmożona produkcja reaktywnych form tlenu (ROS). W dolnej części komórki, do jej ściany jest zielona struktura, a na niej fioletowe kulki z plusem i minusem. To niekontrolowany transport jonów, wyciek metabolitów i protonów z wnętrza komórki bakterii. 1. Wiązanie do warstwy fosfolipidowej błony komórkowej, 2. Tworzenie porów w osłonach zewnętrznych bakterii, ich destabilizacja i wzrost przepuszczalności, 3. Akumulacja srebra w błonie i ścianie komórkowej, 4. Wiązanie srebra do grup funkcyjnych oraz centrum aktywnego enzymów i białek ściany komórkowej, 5. Powinowactwo do grup sulfhydrylowych cytochromu b, 6. Wzmożona produkcja reaktywnych form tlenu (ROS), 7. Oddziaływanie srebra z DNA, 8. Interakcja srebra z rybosomem, 9. Denaturacja białek komórkowych, 10. Niekontrolowany transport jonów, wyciek metabolitów i protonów z wnętrza komórki bakterii
Mechanizm działania jonów srebra na komórkę bakterii na przykładzie bakterii Gram‑dodatniej
Źródło: GroMar Sp. z o.o. opracowano na podstawie: Kędziora A., Sobik K. 2013. Oporność bakterii na nanosrebro – problem stary czy nowy? Kosmos, 301, 62: 557‑570., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑gray2

Jakie są zastosowania nanosrebra?

Polecenie 1

Kliknij na zagadnienia, aby dowiedzieć się jakie są zastosowania nanosrebra w poszczególnych dziedzinach życia.

R1P48yWwCtvSm
Srebro w medycynie Antybakteryjne właściwości srebra znajdują zastosowanie w leczeniu przewlekłych ran, które są źródłem bakterii oraz w środkach higieny osobistej.
  • Sól srebrowa sulfadiazyny (Dermazin) – maść o działaniu odkażającym i przyspieszającym gojenie się ran.
  • Sól srebrowa sufatiazolu (Argosulfan) – stosowana w oparzeniach wszystkich stopni, odleżynach, przewlekłych owrzodzeniach.
  • Pasta do zębów zawierająca jony srebra.
, Srebro w przemyśle spożywczym i gastronomii Opakowania produktów żywnościowych oraz powierzchnie do obróbki i przygotowania żywności. Stosując nanocząsteczki srebra do modyfikacji polimerów, będących podstawowym surowcem do produkcji opakowań, przedłużamy ich żywotność oraz bezpieczeństwo przechowywania. Nanocząstki srebra wypełniają całą masę plastikowego opakowania, stale niszcząc wszelką pojawiającą się florę bakteryjną, pleśń i inne rodzaje grzybów., Srebro w przemyśle skórzanym i obuwniczym Wprowadzając nanocząstki srebra w materiały do produkcji obuwia czy do procesów przygotowania skór – garbarnie (zakłady, w których wyprawia się surowe skóry), uzyskuje się permanentną ochronę grzybo- i bakteriobójczą. Na ilustracji po prawej stronie wkładka do butów. Po lewej budowa wkładki do butów zawierającej nanocząsteczki srebra. Tego typu wkładka składa się z pięciu warstw od góry: warstwa bawełniana, warstwa łącząca, membrana zawierająca nanocząsteczki srebra, kolejna warstwa łącząca oraz bawełna. Srebro w przemyśle włókienniczym Odzież wykonana z materiałów zaimpregnowanych nanosrebrem przestaje być siedliskiem bakterii, zapobiega to rozkładowi potu i redukuje nieprzyjemny zapach. Ta metoda, w przypadku materacy oraz pościeli, ogranicza rozwój bakterii i grzybów, jednocześnie zmniejszając ilość przebywających w niej roztoczy, co ułatwia życie ludziom, którzy cierpią na astmę lub alergie. Ilustracja przedstawiająca fragment nogi od łydki w dół ze szarą skarpetką impregnowaną nanosrebrem. W powiększeniu po lewej stronie rysunku nanocząsteczki srebra ograniczające nieprzyjemny zapach. Srebro w przemyśle meblarskim i drzewnym Nanosrebrem można także modyfikować materiały tapicerskie, podłogowe i elementy wyposażenia i wykończenia wnętrz, okna drzwi czy klamki, chroniąc je przed bakteriami. Można tu wymienić miejsca szczególnie narażone, takie jak: podłogi antybakteryjne specjalnego przeznaczenia dla szpitali i przychodni leczniczych, żłobków, w pomieszczeniach produkcyjno-magazynowych przy produkcji leków, w halach magazynujących produkowaną żywność., Srebro w przemyśle elektronicznym i AGD Przeciwbakteryjne właściwości srebra wykorzystywane są do modyfikacji sprzętów kuchennych, które mają kontakt z żywnością. Poddawane temu procesowi są te urządzenia, będące ogromnym źródłem rozwoju i zakażeń coraz bardziej zmutowanymi i odpornymi na dotychczasowe metody bakteriami i grzybami – klawiatury i myszki komputerowe, przełączniki elektryczne, kontakty, klimatyzatory i nawilżacze. Poza tym cząstki srebra mogą wchodzić w skład preparatów do czyszczenia i pielęgnacji sprzętów., Srebro w rolnictwie Stosowanie nanosrebra przynosi rezultaty w wielu dziedzinach rolnictwa – w odkażaniu zwierząt, kopyt, racic, instalacji do dojenia, ścian obiektów hodowlanych, pojemników do przechowywania paszy i ściółki, ubrań roboczych, sterylizacji narzędzi, sprzętów i wyposażenia. W ten sposób zapobiega się epidemiom i chorobom w hodowlach zwierząt.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

keratolityczny
keratolityczny

rozpuszczający zrogowaciałą warstwę naskórka

grupa tiolowa
grupa tiolowa

inaczej sulfohydrylowa; grupa SH

nekrotyzujący
nekrotyzujący

powodujący śmierć komórki – całkowite i nieodwracalne ustanie czynności biochemicznych, które zachodzą w danej komórce

stres oksydacyjny
stres oksydacyjny

stan braku równowagi pomiędzy działaniem reaktywnych form tlenu a biologiczną zdolnością do szybkiej detoksykacji reaktywnych produktów pośrednich lub naprawy wyrządzonych szkód; wszystkie formy życia utrzymują w komórkach środowisko redukujące, które jest zachowywane przez aktywność enzymów podtrzymujących stan redukcji poprzez ciągły dopływ energii metabolicznej; zaburzenia w prawidłowym stanie redukcji mogą wywołać toksyczne działanie poprzez produkcję nadtlenków i wolnych rodników, powodujących oksydacyjne uszkodzenia wszystkich składników komórki – szczególnie dotkliwe dla komórki są uszkodzenia białek, lipidów i DNA

cytochromy
cytochromy

grupa białek uczestniczących w transporcie elektronów w procesie fosforylacji oksydacyjnej. Niektóre białka cytochromowe są końcowymi przenośnikami elektronów w łańcuchu oddechowym i bardzo łatwo ulegają zablokowaniu przez takie substancje trujące, jak tlenek węgla czy cyjanek potasu

nanocząstki srebra (srebro koloidalne)
nanocząstki srebra (srebro koloidalne)

cząstki srebra o rozmiarze między 1100 nm; zazwyczaj zawieszone są w roztworze wodnym, który może przyjmować różną barwę (barwa zależna od kształtu i rozmiaru nanocząstek); otrzymuje się je np. poprzez redukcję jonów srebra (np. AgNO3) do metalicznego srebra; na drodze różnych metod syntezy, można otrzymać nanocząstki o różnych kształtach: sfery, gwiazdki, sześciany, rurki; ze względu na swoje właściwości, nanocząstki srebra są ważnym materiałem do zastosowań w różnych dziedzinach nauki, m.in. w biomedycynie

Bibliografia

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1987.

Kędziora A., Sobik K., Oporność bakterii na nanosrebro – problem stary czy nowy? „Kosmos” 2013, t. 301, nr 62, s. 557‑570.

Kaczyński J., Czaplicki A., Chemia ogólna, Warszawa 1974.

Litwin M., Styka‑Wlazło Sz., Szymońska J., Chemia ogólna i nieorganiczna, Warszawa 2002.