Синтез и антибактериальная активность наночастиц серебра, стабилизированных липопептидами и гликолипидами, продуцируемыми Bacillus amyloliquefaciens и Pseudomonas fluorescens

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В работе изучены коллоидно-химические и антибактериальные свойства водных дисперсий наночастиц серебра, стабилизированных сурфактином и рамнолипидами, выделенными из бактерий B. amyloliquefaciens и P. fluorescens. Выделенные биосурфактанты идентифицировали методами тонкослойной хроматографии и ИК-Фурье спектрометрии. С помощью методов УФ-видимой спектрофотометрии, просвечивающей электронной микроскопии и динамического рассеяния света исследованы коллоидно-химические характеристики полученных дисперсий. Найдены оптимальные соотношения реагентов, при которых используемые биосурфактанты являются эффективными стабилизаторами дисперсий наночастиц серебра и обеспечивают их агрегативную устойчивость на протяжении не менее двух месяцев. Обнаружено, что исследованные дисперсии обладали антибактериальной активностью в отношении грамположительных B. subtilis и грамотрицательных P. aeruginosa и E. coli. Произведена сравнительная оценка антибактериальной активности наночастиц серебра стабилизированных биосурфактантами и традиционных содержащих серебро препаратов таких, как раствор нитрата серебра и дисперсия наночастиц серебра, стабилизированных цитратом. Наибольшую активность, сопоставимую с действием раствора нитрата серебра, показали дисперсии, стабилизированные сурфактином, что связано с их высокой коллоидной устойчивостью. Кроме того, обнаружена высокая антибактериальная активность дисперсий наночастиц серебра, стабилизированных биосурфактантами, выделенными из бактерий Bacillus и Pseudomonas, в отношении штаммов другого рода. Дано объяснение наблюдаемого феномена и предложены перспективы его приложения в медицине.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Г. Хина

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: alex_khina@inbox.ru

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, химический факультет

Россия, Москва, 119991; Москва, 105005

А. С. Гордеев

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: alex_khina@inbox.ru

Институт экологии, биотехнологии и природопользования

Россия, Казань, 420008

Л. Р. Бикташева

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: alex_khina@inbox.ru

Институт экологии, биотехнологии и природопользования

Россия, Казань, 420008

Д. М. Горбунов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: alex_khina@inbox.ru

химический факультет

Россия, Москва, 119991

П. А. Курынцева

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: alex_khina@inbox.ru

Институт экологии, биотехнологии и природопользования

Россия, Казань, 420008

Г. В. Лисичкин

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: alex_khina@inbox.ru

химический факультет

Россия, Москва, 119991

Ю. А. Крутяков

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: nrcki@nrcki.ru

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, химический факультет

Россия, Москва, 119991; Москва, 123182

Список литературы

  1. Varela M.F., Stephen J., Lekshmi M., Ojha M., Wenzez N., Sanford L.M., Hernandez A.J. et al. // Antibiotics. 2021. V. 10. https://doi.org/10.3390/antibiotics10050593
  2. Butler M.S., Gigante V., Sati H., Paulin S., Al-Sulaiman L., Rex J.H. et al. // Antimicrob. Agents Chemother. 2022. V. 66. https://doi.org/10.1128/aac.01991-21
  3. Stachelek M., Zalewska M., Kawecka-Grochocka E., Sakowski T., Bagnicka E. // Annals of Animal Science. 2021. V. 21. P. 63–87. https://doi.org/10.2478/aoas-2020-0098
  4. Vila J., Moreno-Morales J., Ballesté-Delpierre C. // Clin. Microb. Infect. 2020. V. 26. P. 596–603. https://doi.org/10.1016/j.cmi.2019.09.015
  5. Hamad A., Khashan K.S., Hadi A. // J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. 2020. V. 30. P. 4811–4828. https://doi.org/10.1007/s10904-020-01744-x
  6. Waszczykowska A., Żyro D., Ochocki J., Jurowski P. // Biomedicines. 2021. V. 9. P. 210. https://doi.org/10.3390/biomedicines9020210
  7. Sekito T., Sadahira T., Watanabe T., Maruyama Y., Watanabe T., Iwata T. et al. // World Acad. Sci J. 2022. V. 4. P. 1–6. https://doi.org/10.3892/wasj.2022.141
  8. Ozdal M., Gurkok S. // ADMET DMPK. 2022. V. 10. P. 115–129. https://doi.org/10.5599/admet.1172
  9. Krutyakov Y., Klimov A., Violin B., Kuzmin V., Ryzhikh V., Gusev A. et al. // Eur. J. Nanomed. 2016. V. 8. P. 185–194. https://doi.org/10.1515/ejnm-2016-0018
  10. Yin I.X., Zhang J., Zhao I.S., Mei M.L., Li Q., Chu C.H. // Int. J. Nanomedicine. 2020. V. 15. P. 2555–2562. https://doi.org/10.2147/IJN.S246764
  11. Dos Santos C.A., Seckler M.M., Ingle A.P., Gupta I., Galdiero S., Galdiero M. et al. // J. Pharm. Sci. 2014. V. 103. P. 1931–1944. https://doi.org/10.1002/jps.24001
  12. Cambier S., Røgeberg M., Georgantzopoulou A., Serchi T., Karlsson C., Verhaegen S. et al. // Sci. Total Environ. 2018. V. 610. P. 972–982. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.08.115
  13. Abramenko N., Semenova M., Khina A., Zherebin P., Krutyakov Y., Krysanov E., Kustov L. // Nanomaterials. 2022. V. 12. https://doi.org/10.3390/nano12224003
  14. Khina A.G., Krutyakov Y.A. // Appl. Biochem. Microbiol. 2021. V. 57. P. 683–693. https://doi.org/10.1134/S0003683821060053
  15. Salleh A., Naomi R., Utami N.D., Mohammad A.W., Mahmoudi E., Mustafa N., Fauzi M.B. // Nanomaterials. 2020. V. 10. https://doi.org/10.3390/nano10081566
  16. Liau S.Y., Read D.C., Pugh W.J., Furr J.R., Russell A.D. // Lett. Appl. Microbiol. 1997. V. 25. P. 279–283. https://doi.org/10.1046/j.1472-765X.1997.00219.x
  17. Gordon O., Vig Slenters T., Brunetto P.S., Villaruz A.E., Sturdevant D.E., Otto M. et al. // Antimicrob. Agents Chemother. 2010. V. 54. P. 4208–4218. https://doi.org/10.1128/aac.01830-09
  18. Dibrov P., Dzioba J., Gosink K.K., Häse C.C. // Antimicrob. Agents Chemother. 2002. V. 46. P. 2668–2670. https://doi.org/10.1128/aac.46.8.2668-2670.2002
  19. Yamanaka M., Hara K., Kudo J. // Appl. Environ. Microbiol. 2005. V. 71. P. 7589–7593. https://doi.org/10.1128/AEM.71.11.7589-7593.2005
  20. Freeland J., Khadka P., Wang Y. // Phys. Rev. E. 2018. V. 98. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.98.062403
  21. Adeyemi O.S., Shittu E.O., Akpor O.B., Rotimi D., Batiha G.E. // EXCLI J. 2020. V. 19. P. 492. http://dx.doi.org/10.17179/excli2020-1244
  22. Cabiscol Catalā E., Tamarit Sumalla J., Ros Salvador J. // Int. Microbiol. 2000. V. 3. № 1. P. 3–8. https://doi.org/10.2436/IM.V3I1.9235
  23. McQuillan J.S., Shaw A.M. // Nanotoxicology. 2014. V. 8. P. 177–184. https://doi.org/10.3109/17435390.2013.870243
  24. Krutyakov Y.A., Khina A.G. // Appl. Biochem. Microbiol. 2022. V. 58. P. 493–506. https://doi.org/10.1134/S0003683822050106
  25. Krutyakov Y.A., Kudrinskiy A.A., Olenin A.Y., Lisichkin G.V. // Russian Chemical Reviews. 2008. V. 77. P. 233. https://doi.org/10.1070/RC2008v077n03ABEH003751
  26. Kvítek L., Panáček A., Soukupová J., Kolář M., Večeřová R., Prucek R. et al. // J. Phys. Chem. C. 2008. V. 112. P. 5825–5834. https://doi.org/10.1021/jp711616v
  27. Gibała A., Żeliszewska P., Gosiewski T., Krawczyk A., Duraczyńska D., Szaleniec J. et al. // Biomolecules. 2021. V. 11. P. 1481. https://doi.org/10.3390/biom11101481
  28. Vertelov G.K., Krutyakov Y.A., Efremenkova O. V, Olenin A.Y., Lisichkin G.V // Nanotechnology. 2008. V. 19. https://doi.org/10.1088/0957-4484/19/35/355707
  29. Markande A.R., Patel D., Varjani S.A. // Bioresour. Technol. 2021. V. 330. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.124963
  30. Puyol McKenna P., Naughton P.J., Dooley J.S.G., Ternan N.G., Lemoine P., Banat I.M. // Pharmaceuticals. 2024. V. 17. P. 138. https://doi.org/10.3390/ph17010138
  31. Chrzanowski Ł., Ławniczak Ł., Czaczyk K. // World J. Microbiol. Biotechnol. 2012. V. 28. P. 401–419. https://doi.org/10.1007/s11274-011-0854-8
  32. Andrić S., Meyer T., Rigolet A., Prigent-Combaret C., Höfte M., Balleux G. et al. // Microbiol. Spectr. 2021. V. 9. https://doi.org/10.1128/spectrum.02038-21
  33. Kumar C.G., Mamidyala S.K., Das B., Sridhar B., Devi G.S., Karuna M.S. // J. Microbiol. Biotechnol. 2010. V. 20. P. 1061–1068. http://doi.org/10.4014/jmb.1001.01018
  34. Salazar-Bryam A.M., Yoshimura I., Santos L.P., Moura C.C., Santos C.C., Silva V.L., et al. // Colloids Surf. B. Biointerfaces. 2021. V. 205. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111883
  35. Reddy A.S., Chen C. Y., Baker S.C., Chen C. C., Jean J. S., Fan C. W. et al. // Mater. Lett. 2009. V. 63. P. 1227–1230. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2009.02.028
  36. Rangarajan V., Dhanarajan G., Dey P., Chattopadhya D., Sen R. // Appl. Nanosci. 2018. V. 8. P. 1809–1821. https://doi.org/10.1007/s13204-018-0852-3
  37. Bezza F.A., Tichapondwa S.M., Chirwa E.M.N. // J. Hazard Mater. 2020. V. 393. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122319
  38. Joanna C., Marcin L., Ewa K., Grażyna P. A // Ecotoxicology. 2018. V. 27. P. 352–359. https://doi.org/10.1007/s10646-018-1899-3
  39. Elnosary M., Aboelmagd H., Sofy M.R., Sofy A. // Egypt J. Chem. 2023. V. 66. P. 209–223. http://doi.org/10.21608/ejchem.2022.159976.6894
  40. Vasileva-Tonkova E., Sotirova A., Galabova D. // Curr. Microbiol. 2011. V. 62. P. 427–433. http://doi.org/10.1007/s00284-010-9725-z
  41. EL-Amine Bendaha M., Mebrek S., Naimi M., Tifrit A., Belaouni H.A. // Open Access Sci. Rep. 2012. V. 2. http://doi.org/10.4172/scientificreports.544
  42. Schalchli H., Lamilla C., Rubilar O., Briceño G., Gallardo F., Durán N. et al. // J. Environ. Chem. Eng. 2023. V. 11. https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.111572
  43. Zhang F., Huo K., Song X., Quan Y., Wang S., Zhang Z. et al. // Microb. Cell Fact. 2020. V. 19. P. 1–13. https://doi.org/10.1186/s12934-020-01485-z
  44. Sarker S.D., Nahar L., Kumarasamy Y. // Methods. 2007. V. 42. № 4. P. 321-324. https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2007.01.006
  45. Volk H., Hendry P. Consequences of Microbial Interactions with Hydrocarbons, Oils, and Lipids: Production of Fuels and Chemicals. / Ed. S. Y. Lee. Cham, Switzerland: Springer International Publishing AG, 2017. P. 1–16. https://doi.org/10.1007/978-3-319-31421-1_202-1
  46. Gordadze G.N., Tikhomirov V.I. // Pet. Chem. 2007. V. 47. № 6. P. 389–398.
  47. Seo J., Hoffmann W., Warnke S., Huang X., Gewinner S., Schöllkopf W. et al. // Nat. Chem. 2017. V. 9. P. 39–44. https://doi.org/10.1038/nchem.2615
  48. Janek T., Gudiña E.J., Połomska X., Biniarz P., Jama D., Rodrigues L.R. et al.// Molecules. 2021. V. 26. https://doi.org/10.3390/molecules26123488
  49. Deepika K.V., Raghuram M., Bramhachari P.V. // Afr. J. Microbiol. Res. 2017. V. 11. P. 218–231. http://doi.org/10.5897/AJMR2015.7881
  50. Nayarisseri A., Singh P., Singh S.K. // Bioinformation. 2018. V. 14. № 6. P. 304–314. http://doi.org/10.6026/97320630014304
  51. Shah M.U.H., Sivapragasam M., Moniruzzamana M., Yusup S.B. // Procedia Engineering. 2016. V. 148. P. 494–500. http://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.538
  52. Dengle-Pulate V., Chandorkar P., Bhagwat S., Prabhune A.A. // J. Surfactants Deterg. 2014. V. 17. P. 543–552. https://doi.org/10.1007/s11743-013-1495-8
  53. Oluwaseun A.C., Kola O.J., Mishra P., Singh J.R., Singh A.K., Cameotra S.S., Micheal B.O. // Sustain. Chem. Pharm. 2017. V. 6. P. 26–36. https://doi.org/10.1016/j.scp.2017.07.001
  54. Huynh K.A., Chen K.L. // Environ. Sci. Technol. 2011. V. 45. P. 5564–5571. https://doi.org/10.1021/es200157h
  55. Lyng M., Kovács Á.T. // Trends Microbiol. 2023. V. 31. P. 845–857. https://doi.org/10.1016/j.tim.2023.02.003

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. ИК-спектр биосурфактантов, продуцируемых и В. amiloliquofaciens (a) и P. fluorescens (б).

Скачать (381KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Картина электронной микродифракции образца дисперсии НЧ серебра, стабилизированных сурфактином.

Скачать (111KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры поглощения дисперсий наночастиц серебра с различными стабилизаторами: НЧAg-сурфактин (а), НЧAg-рамнолипид (б), НЧAg-цитрат (в).

Скачать (225KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Электронные микрофотографии в ПЭМ — дисперсии наночастиц серебра с различными стабилизаторами: НЧAg-сурфактин (а), НЧAg-рамнолипид (б), НЧAg-цитрат (в).

Скачать (706KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Дисперсионный состав наночастиц серебра с различными стабилизаторами: НЧAg-сурфактин (а), НЧAg-рамнолипид (б), НЧAg-цитрат (в).

Скачать (312KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Антибактериальная активность ионов и дисперсий НЧ серебра с различными стабилизаторами в отношении P. aeruginosa спустя 96 ч: Ag+ — раствор AgNO3; НЧAg-Cit — НЧAg-цитрат; НЧAg-Sf — НЧAg-сурфактин; НЧAg-Rh — НЧAg-рамнолипид; Sf — сурфактин; Rh — рамнолипид.

Скачать (334KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025