Việc sử dụng hạt nano Bạc có thể được khai thác trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là y tế và dược phẩm do chúng có độc tính thấp đối với tế bào con người, độ ổn định nhiệt cao và độ bay hơi thấp. Điều này đã dẫn đến một loạt các nghiên cứu trong đó các hạt nano Bạc đóng vai trò như một loại thuốc cũng như một chất kháng khuẩn vượt trội và thậm chí còn cho thấy có khả năng ngăn chặn HIV liên kết với tế bào chủ. Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu tác dụng hiệp đồng của hạt nano bạc khi kết hợp với các hợp chất khác, trong đó có kháng sinh.
Mục lục
Hiệu quả khi kết hợp nano và kháng sinh tại chỗ
Nano bạc (hạt nano bạc) là một vật liệu có nhiều tiềm năng ứng dụng trong y tế, bao gồm điều trị nhiễm trùng. Hạt nano bạc có thể hoạt động như một chất diệt khuẩn, tiêu diệt vi khuẩn bằng cách tạo ra các gốc tự do. Ngoài ra, hạt nano bạc còn có thể kích hoạt hệ thống miễn dịch của cơ thể để chống lại nhiễm trùng.
Kháng sinh bôi tại chỗ là một phương pháp điều trị nhiễm trùng vết thương, bỏng phổ biến. Tuy nhiên, kháng sinh thường bị kháng thuốc, khiến việc điều trị trở nên khó khăn hơn.
Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng sự kết hợp giữa hạt nano bạc và kháng sinh bôi tại chỗ có thể tăng cường hiệu quả điều trị nhiễm trùng. Sự kết hợp này có thể hoạt động theo nhiều cơ chế, bao gồm:
- Tăng tính nhạy cảm của vi khuẩn với kháng sinh: hạt nano bạc có thể làm tổn thương màng tế bào vi khuẩn, khiến chúng nhạy cảm hơn với kháng sinh.
- Kích hoạt hệ thống miễn dịch: hạt nano bạc có thể kích hoạt hệ thống miễn dịch của cơ thể để chống lại nhiễm trùng, giúp tăng cường hiệu quả của kháng sinh.
- Ức chế sự hình thành màng sinh học: Màng sinh học là một cấu trúc bảo vệ của vi khuẩn giúp chúng kháng lại các yếu tố môi trường và thuốc kháng sinh. hạt nano bạc có thể ức chế sự hình thành màng sinh học, khiến vi khuẩn dễ bị tấn công bởi kháng sinh hơn.
Một số nghiên cứu đã đánh giá hiệu quả của tương tác giữa hạt nano bạc và kháng sinh bôi tại chỗ chống lại các loại vi khuẩn gây nhiễm trùng vết thương, bỏng. Các nghiên cứu này cho thấy rằng sự kết hợp này có thể làm giảm số lượng vi khuẩn và cải thiện tốc độ chữa lành vết thương. Trong số đó, có nghiên cứu của G. Thirumurugan, JVLN Seshagiri Rao &MD Dhanaraju được đăng trên tạp chí Nature về tương tác dược lực học của hạt nano bạc và kháng sinh bôi tại chỗ.
Tác nhân, chủng vi khuẩn và điều kiện nuôi cấy
Tất cả các loại kháng sinh được sử dụng trong nghiên cứu này (Cefazolin, Mupirocin, Gentamycin, Neomycin, Tetracycline, Vancomycin) đều được mua từ Sigma Chem. Công ty, Hoa Kỳ. Staphylococcus vàng ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 25619, Escherichia coli ATCC 10536 được lấy từ Bộ sưu tập Văn hóa Kiểu Mỹ. Môi trường LB mua từ Oxoid, Vương quốc Anh được sử dụng cho sự phát triển của tế bào vi khuẩn ở 37°C và sự tăng trưởng được theo dõi bằng cách đo mật độ quang ở bước sóng 620nm.
Kết quả nghiên cứu
Nghiên cứu hiện tại sử dụng hạt nano bạc tổng hợp sinh học bằng cách sử dụng nấm gây bệnh cây khoai tây Phytophthora infestans . Kết quả cụ thể như sau:
Kiểm tra MIC
Mức độ nhạy cảm kháng khuẩn của hạt nano bạc và các loại kháng sinh bôi tại chỗ chống lại các nguyên nhân chính gây nhiễm khuẩn vết thương, bỏng được đánh giá bằng xét nghiệm MIC.
Giá trị MIC của hạt nano bạc đối với S.aureus ATCC 25922, P. aeruginosa ATCC 25619, E. coli ATCC 10536 lần lượt là 5, 2,5 và 2,5 μg/ml.
Trong số các loại kháng sinh bôi tại chỗ đã được thử nghiệm:
- Cefazolin, Mupirocin, Neomycin và Vancomycin cho thấy độ nhạy cảm tương tự (0,625 μg/ml).
- Gentamycin và Tetracycline cho thấy hoạt tính tương tự, 1,25 μg/ml đối với S.aureus ATCC 25922.
- Mupirocin và Vancomycin được cho là nhạy cảm hơn các loại kháng sinh khác được thử nghiệm.
- Neomycin không có hoạt tính chống lại P. aeruginosa ATCC 25619.
- Cefazolin và Gentamycin cho thấy hoạt tính tương tự, 0,3125 μg/ml, tiếp theo là Tetracycline và Vancomycin, 0,625 μg/ml với E. coli ATCC 10536.
Chỉ có chủng E. coli ATCC 10536 cho thấy khả năng kháng Mupirocin.
Xét nghiệm kết hợp và chỉ số FIC
Thử nghiệm kết hợp theo sau là Chỉ số FIC được đo lường để xác định các tương tác dược lực học như tác dụng hiệp đồng, hiệp đồng một phần và đối kháng hoặc hiệp đồng của hạt nano bạc kết hợp với kháng sinh tại chỗ.
Chỉ số nồng độ ức chế phân đoạn của hạt nano bạc và kháng sinh tại chỗ chống lại S. aureus, P. aeruginosa, E. coli được thể hiện trong Bảng 2.
Kết quả
- Trong số các tổ hợp được thử nghiệm chống lại S. aureus:
- Hạt nano bạc + MUP, hạt nano bạc + NEO, hạt nano bạc + VAN cho thấy tác dụng hiệp đồng (SN).
- Hạt nano bạc + CEF, hạt nano bạc + GEN, hạt nano bạc + TET cho thấy hiệp lực một phần (PS).
- Điều thú vị là, bốn sự kết hợp (hạt nano bạc + CEF, hạt nano bạc + MUP, hạt nano bạc + GEN và hạt nano bạc + VAN) cho thấy hiệu quả hiệp đồng và một hạt nano bạc + TET cho thấy PS nhưng FICI của hạt nano bạc + NEO được tìm thấy là 1,75 μg/ml cho thấy Không quan tâm (ID) hiệu quả chống lại P. aeruginosa.
- Tương tự, bốn tổ hợp như hạt nano bạc + CEF, hạt nano bạc + GEN, hạt nano bạc + TET, hạt nano bạc + NEO cho thấy hiệu quả SN, một tổ hợp (hạt nano bạc + VAN) cho thấy PS và hạt nano bạc + MUP cho thấy hiệu quả ID chống lại E. coli.
Kết luận
- Hạt nano bạc có hiệu quả hiệp đồng với hầu hết các loại kháng sinh tại chỗ khác, ngoại trừ Mupirocin chống lại P. aeruginosa và Vancomycin chống lại E. coli.
- Hạt nano bạc có hiệu quả hiệp lực một phần với Gentamycin và Tetracycline chống lại S. aureus.
- Hạt nano bạc không có tác dụng hiệp đồng với Neomycin chống lại P. aeruginosa và E. coli.
Phương pháp khuếch tán đĩa thạch
Tương tác dược lực học của hạt nano bạc kết hợp với kháng sinh tại chỗ cũng được đánh giá bằng phương pháp đĩa thạch.
Vùng ức chế (ZOI) của hạt nano bạc hoặc kháng sinh đơn thuần và sự kết hợp này được đo lường và so sánh với đối chứng.
Kết quả cho thấy:
- Tất cả các cá thể và tổ hợp đều nhạy cảm với S. aureus.
- ZOI cao nhất lần lượt là 33, 32 và 31 mm đối với hạt nano bạc + MUP, hạt nano bạc + VAN và hạt nano bạc + CEF.
- Neomycin (nồng độ 2,5 μg/ml) không có hoạt tính chống lại P. aeruginosa.
- ZOI cao nhất lần lượt là 35, 32 và 31 mm đối với hạt nano bạc + MUP, hạt nano bạc + GEN và hạt nano bạc + VAN.
- Chủng E. coli cũng kháng Mupirocin (nồng độ 0,625 μg/ml).
- Hạt nano bạc + MUP cho kháng ZOI 26 mm và các tổ hợp khác như hạt nano bạc + NEO, hạt nano bạc + GEN cho kháng ZOI tương ứng khoảng 36, 33 mm.
Kết luận
- Hạt nano bạc có hiệu quả hiệp đồng với hầu hết các loại kháng sinh tại chỗ khác, ngoại trừ Mupirocin chống lại P. aeruginosa và Vancomycin chống lại E. coli.
- Hạt nano bạc có hiệu quả hiệp lực một phần với Gentamycin và Tetracycline chống lại S. aureus.
- Hạt nano bạc không có tác dụng hiệp đồng với Neomycin chống lại P. aeruginosa và E. coli.
Xét nghiệm hình thành ROS so sánh
Phép đo mức tạo ROS được sử dụng để làm sáng tỏ sự tương tác dược lực học trong nghiên cứu này vì sự hình thành ROS tăng cao dẫn đến mất cân bằng hệ thống oxi hóa khử và có thể gây ra stress oxy hóa. Sự hình thành ROS tăng đáng kể (P > 0,05) đã được quan sát thấy đối với cả ba vết vi khuẩn được xử lý bằng hạt nano bạc và chỉ dùng kháng sinh so với các chủng vi khuẩn đối chứng. Đồng thời, tất cả các kết hợp được thử nghiệm đều cho thấy sự hình thành ROS tăng gấp 2-3 lần so với đối chứng đối với tất cả các chủng vi khuẩn.
Đo so sánh sự giải phóng kali nội bào
Việc đo lượng giải phóng K + nội bào được thực hiện để xác nhận tổn thương màng vi khuẩn do từng chất riêng lẻ và sự kết hợp được thử nghiệm trong nghiên cứu này. Tất cả các chất riêng lẻ, bao gồm hạt nano bạc đều cho thấy mức độ tạo K + nội bào đáng kể so với đối chứng âm tính và dương tính đối với các chủng S. Aureus và P. aeruginosa. Nhưng riêng Neomycin không biểu hiện mức K + đáng kể (p < 0,05) so với đối chứng âm và dương đối với chủng E. coli. Tuy nhiên, khi kết hợp với hạt nano bạc, hạt nano bạc + NEO gây rò rỉ K+ đáng kể.
Xét nghiệm màng kháng sinh
Xét nghiệm màng kháng sinh được thực hiện riêng cho hạt nano bạc và kết hợp với kháng sinh bôi tại chỗ chống lại ba chủng vi khuẩn.
Kết quả cho thấy:
- Hạt nano bạc có tác dụng ức chế sự hình thành màng sinh học, trung bình là 60,67 ± 2,52 đối với E. coli, tiếp theo là 40,33 ± 5,033 đối với P. aeruginosa và 34,33 ± 9,71 đối với chủng S. aureus.
- Tất cả các sự kết hợp được thử nghiệm đều cho thấy hoạt động kháng sinh màng đáng kể ngoại trừ hạt nano bạc + NEO khi so sánh với hạt nano bạc một mình.
- Tác dụng ức chế như nhau được quan sát thấy đối với sự kết hợp hạt nano bạc + CEF và hạt nano bạc + MUP chống lại chủng P. aeruginosa.
Kết luận
- Hạt nano bạc có thể ức chế sự hình thành màng sinh học của vi khuẩn, một cơ chế góp phần vào hiệu quả điều trị nhiễm trùng vết thương, bỏng.
- Sự kết hợp hạt nano bạc với một số kháng sinh tại chỗ khác có thể tăng cường hoạt động kháng sinh màng của hạt nano bạc.
- Tuy nhiên, cần có thêm nghiên cứu để xác định vai trò chính xác của hoạt động kháng sinh màng trong hiệu quả điều trị của hạt nano bạc.
Nghiên cứu này lần đầu tiên làm sáng tỏ các tương tác dược lực học của hạt nano bạc – loại kháng sinh bôi tại chỗ chống lại các nguyên nhân chính gây nhiễm trùng vết thương, bỏng do vi khuẩn.
