Введение
В условиях роста устойчивости к антибиотикам исследователи ищут новые эффективные и устойчивые антимикробные стратегии. Одним из перспективных подходов является сочетание нанотехнологий с «зелёной» химией, при котором вместо агрессивных химикатов для производства наночастиц оксидов металлов используются экстракты растений.
Новое исследование
В недавно опубликованной статье в журнале Biomolecules and Biomedicine сообщается, что наночастицы оксида цинка (ZnONPs), полученные биосинтезом из четырёх растений пустыни, обладающих лекарственными свойствами, могут подавлять широкий спектр бактерий, дрожжей и нитевидных грибов в лабораторных условиях.
Работа также связывает богатый фитохимический профиль растений со стабильностью и активностью наночастиц, а также использует компьютерное моделирование для изучения взаимодействия ключевых соединений с микробными мишенями.
Метод
Авторы исследования собрали надземные части четырёх растений пустыни в Тунисе. После сушки и измельчения растительного материала они приготовили водные экстракты и смешали их с ацетатом цинка при нагревании для получения ZnONPs. Полученные наночастицы были названы в соответствии с источником их получения.
Все четыре растения традиционно использовались в медицине, включая противовоспалительное, антиоксидантное и антибактериальное применение, что делает их перспективными кандидатами для «зелёной» нанотехнологии.
УФ-видимая спектроскопия подтвердила образование оксида цинка, а другие методы охарактеризовали размер частиц и химический состав их поверхности. Растительные соединения, покрывающие наночастицы, включали фенольные кислоты и флавоноиды, известные своими антиоксидантными и биоактивными свойствами, которые, вероятно, способствовали стабилизации частиц.
Результаты
Для оценки антимикробного потенциала команда подвергла панель клинически значимых микробов воздействию ZnONPs на основе растений. Панель включала грамположительные и грамотрицательные бактерии, дрожжи Candida и грибы Aspergillus.
Наночастицы, полученные «зелёным» синтезом, продемонстрировали заметные ингибирующие эффекты в отношении всех этих групп. В отличие от них, соответствующие растительные экстракты и ацетат цинка по отдельности в большинстве случаев оказывали слабое или незначительное антимикробное действие. Это говорит о том, что преобразование соли цинка и растительных биомолекул в наноразмерные структуры существенно повышает их антимикробную активность.
Обсуждение
Чтобы понять возможные механизмы, исследователи использовали молекулярное моделирование, чтобы смоделировать, как выбранные растительные соединения могут взаимодействовать с микробными белками-мишенями. Они сосредоточились на ферментах и лектинах, имеющих отношение к биологии бактерий и грибов.
Несколько фитохимических веществ показали сильное предсказание связывания с бактериальными и грибковыми ферментами, образуя множественные водородные связи в активных центрах. Многие соединения также имели благоприятные профили фармакокинетической доступности и биодоступности в вычислительных анализах, и было предсказано, что они химически доступны для синтеза.
Эти результаты in silico не заменяют экспериментальную проверку, но поддерживают идею о том, что как ядро оксида цинка, так и растительные молекулы, полученные из поверхности, могут способствовать наблюдаемым антимикробным эффектам.
Преимущества
Исследование подчёркивает несколько потенциальных преимуществ ZnONPs на растительной основе:
* Экологичность производства.
* Высокая антимикробная активность.
* Перспективность использования в нанотехнологиях.
Однако авторы подчёркивают, что работа находится на ранней стадии. Необходимы дальнейшие исследования для оптимизации размера и однородности наночастиц, оценки долгосрочной стабильности и оценки безопасности, включая цитотоксичность по отношению к клеткам человека и воздействие на окружающую среду. Модели in vivo и реальные формулировки также будут иметь важное значение, прежде чем можно будет рассматривать какие-либо клинические или промышленные применения.
Тем не менее результаты закладывают основу для изучения наночастиц оксида цинка, полученных «зелёным» синтезом, как части более широкого инструментария против микробных инфекций, особенно в эпоху роста устойчивости к противомикробным препаратам и растущего спроса на устойчивые технологии.
Источник:
[Association of Basic Medical Sciences of FBIH](https://phys.org/partners/association-of-basic-medical-sciences-of-fbih/)
[Biomolecules and Biomedicine](https://www.bjbms.org/ojs/index.php/bjbms)