Nano bạc diệt khuẩn có tốt không

Bạc được coi là chất kháng khuẩn tự nhiên được sử dụng lâu đời trong nền y học. Cùng với sự phát triển của công nghệ nano tạo ra vật liệu mới mang tên Nano bạc diệt khuẩn. Vậy liệu các hạt Nano bạc diệt khuẩn này có gì đặc biệt hơn so với bạc, hãy cùng tìm hiểu tính chất và ứng dụng của nó trong y học hiện nay.

Cơ chế Nano bạc diệt khuẩn

Nano bạc là dạng vật chất có kích thước vô cùng nhỏ chỉ cỡ 10-100nm. Chính nhờ kích thước siêu nhỏ mà Nano bạc có hoạt tính kháng khuẩn vượt trội hơn so với các muối bạc thông thường. Cơ chế diệt khuẩn chính xác của Nano bạc vẫn còn nhiều tranh cãi. Một số ý kiến cho rằng Nano bạc  diệt khuẩn nhờ khả năng tiêu diệt tác nhân theo nhiều cơ chế có thể gây ra thay đổi cấu trúc và hình thái vi khuẩn và tiêu diệt tế bào vi khuẩn.

Nano bạc diệt khuẩn bằng cách phá vỡ màng tế bào vi khuẩn

Theo nghiên cứu của Wen-Ru Li và các đồng nghiệp chỉ ra rằng, ở nồng độ Nano bạc thấp, màng tế bào  E. coli bị phân tán và hòa tan, các thành phần màng bị lệch khỏi cấu trúc trật tự ban đầu của chúng. Mặt khác, ở nồng độ cao hơn, màng E. coli bị phân mảnh với nhiều lỗ và khoảng trống. Từ đó có thể thấy ảnh hưởng đầu tiên của Nano bạc diệt khuẩn là phá hủy màng tế bào vi khuẩn, gây thay đổi tính thấm, làm giảm hoạt động của các enzym tạo màng. Như vậy Nano bạc có ảnh hưởng đến cấu trúc màng của vi khuẩn gây bệnh- 1 đích tác dụng của Nano bạc diệt khuẩn. 

Nano bạc có thể phá vỡ màng của vi khuẩn có thể là do:

• Các hạt Nano bạc có ái lực với các bề mặt nên chúng dễ bám lên tế bào vi khuẩn lên màng tế bào vi khuẩn, kết tụ trên màng gây thủng màng. 
•  Màng tế bào của vi khuẩn tích điện âm do sự hiện diện của các nhóm cacboxyl, photphat và amin. Hạt Nano bạc diệt khuẩn luân phiên có sự chuyển đổi giữa Ag+ và Ag, đo được thế điện động Zeta dương. Lực hút tĩnh điện giúp các hạt nano bạc xu hướng đến gần với bề mặt màng tế bào vi khuẩn hơn. 

Nhiều hạt nano bạc cùng bám lên hình thành các mảng tích tụ lớn gây phá vỡ cấu trúc peptidoglycan ở thành tế bào vi khuẩn tạp nhiều lỗ hổng gây thoát nhiều thành phần tế bào ra ngoài môi trường ngoại bào gây chết vi khuẩn.

Nano bạc diệt khuẩn bằng cách tạo gốc tự do

Một cơ chế khác giải thích cho khả năng nano bạc diệt khuẩn nhanh mạnh được khám phá ra là tăng tạo các gốc tự do Trong quá trình chuyển hóa tế bào vi khuẩn vẫn sản sinh ra các gốc tự do nhưng được cân bằng nhờ cơ chế chống tác nhân oxy hóa của chính vi khuẩn. Khi vượt quá khả năng tự giải độc của tế bào vi khuẩn, vi khuẩn bị chết nhanh chóng. 

• Nhờ sự luân phiên chuyển đổi giữa Ag+ và Ag, các hạt Nano bạc có khả năng tạo ra các gốc oxy siêu phản ứng (ROS) có tính oxi hóa rất mạnh như hydrogen peroxide, superoxide anion, hydroxyl root, hypochlorous acid, singlet oxygen…Giống như các gốc tự do trong tế bào các ROS này oxy hóa, phá hủy cấu trúc nội bào của vi khuẩn. Các hạt Nano bạc làm tăng quá trình sản xuất các gốc oxy hóa (ROS) hiệp đồng tác dụng tiêu diệt vi khuẩn nhanh hơn. 
• Ngoài ra ion bạc giải phóng từ cấu trúc nano liên kết với các gen chống oxy hóa của vi khuẩn và bất hoạt chúng, giảm khả năng tự giải độc của tế bào vi khuẩn. 

Nano bạc diệt khuẩn bằng cách phá hủy chất nội bào vi khuẩn

Khi màng tế bào bị thủng hạt nano bạc sẽ chui vào bên trong bên trong tế bào vi khuẩn. Đồng thời hạt nano kích thước nhỏ có thể đi qua màng tế bào vi khuẩn mà không cần phá màng. Nano bạc thâm nhập vào bên trong gây phá hủy chức năng từ bên trong vi khuẩn. 

• Nano bạc phá hủy cấu trúc Protein, Lipid của vi khuẩn.
• Ion bạc tương tác với DNA của vi khuẩn dẫn đến sự dime hóa pyridin và cản trở quá trình sao chép DNA của tế bào vi khuẩn.  
• Các hạt Nano Bạc diệt khuẩn qua tương tác với các Ribosome gây biến tính, ức chế quá trình dịch mã và tổng hợp protein khiến vi khuẩn không thể nhân lên và bị tiêu diệt. 
• Các hạt Nano bạc tương tác với nhóm -SH của enzym chuyển hóa oxy tham gia vào chuỗi hô hấp tế bào của vi khuẩn và vô hiệu hóa enzym này làm tăng sự chết của vi khuẩn theo chu trình apotosis. 

Nano bạc diệt khuẩn kéo dài nhờ cơ chế “zombie hóa”

Theo nghiên cứu mới được công bố của Emily Conover, Nano bạc diệt khuẩn có thể kéo dài tác dụng nhờ cơ chế “ Zombie hóa”. Khi vi khuẩn bị chết các hạt Nano bạc vẫn còn ở lại bên trong tế bào. Các hạt Nano sẽ giải phóng từ từ, tiêu diệt các vi khuẩn khác. Chính vì vậy mà tác dụng diệt khuẩn của Nano bạc kéo dài hơn. 

Hiệu ứng Plasmon của Nano Bạc làm tăng khả năng tiêu diệt vi khuẩn. 

Hiệu ứng Plasmon của Nano bạc xảy ra do hiện tượng luân phiên chuyển đổi giữa nguyên tử Ag và ion Ag+ giải phóng ra các ion Ag+, đồng thời tạo ra các gốc oxy tự do. Nhờ vậy mà tác dụng diệt khuẩn của Nano bạc được diễn ra liên tục. 

• Ag+ cùng với các gốc tự do hiệp đồng tác dụng tấn công thành tế bào vi khuẩn cũng như các tương tác với các chất nội bào. 
• Hạt Nano Bạc sẽ hấp thụ năng lượng năng lượng tia sáng truyền đến, chuyển hóa thành nhiệt. Nhiệt lượng tỏa ra làm tổn thương cục bộ tế bào vi khuẩn và làm tăng quá trình oxi hóa của ion bạc giúp tiêu diệt vi khuẩn tốt hơn.

Nano bạc diệt khuẩn hiệu quả trên các chủng vi khuẩn nào?

Nano bạc có thể tác động lên 650 loài vi khuẩn. Trong khi phổ tác động của bất kỳ chất kháng sinh nào cũng chỉ từ 5 – 10 loài. Nano bạc có khả năng tiêu diệt cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương, kí khí hay hiếu khí như  Staphyloccus aureus (tụ cầu vàng), Streptococcus, , Pseudomonas, E.Coli….Đây là các chủng vi khuẩn thường gặp gây viêm họng, viêm phổi , các bệnh lí nhiễm trùng ngoài da,… Nhờ cơ chế tác động không đặc hiệu nên Nano bạc ít bị kháng giống như kháng sinh, do đó, đây là một giải pháp đầy hứa hẹn trong tương lại có thể thay thế kháng sinh điều trị các bệnh nhiễm trùng tại chỗ trên da, niêm mạc hay các vi khuẩn đã kháng thuốc.

Ứng dụng Nano bạc diệt khuẩn trong y học

Chính vì khả năng diệt khuẩn vượt trội như vậy mà Nano bạc được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực y học, chăm sóc sức khỏe cộng đồng… Bên cạnh chất kháng khuẩn mạnh mẽ các hạt Nano bạc thể hiện các đặc tính tốt trong việc thúc đẩy quá trình sửa chữa vết thương cũng như ức chế phản ứng viêm. Nano bạc cũng có thể được sử dụng như một chất phụ gia trong vật liệu nha khoa và chất bổ trợ trong vắc xin. 

Ứng dụng Nano bạc diệt khuẩn trong băng gạc vết thương

Nano bạc được chứng minh có khả năng làm lành các tổn thương trên da. Trên thực tế tính chất Nano bạc diêt khuẩn đac có trong các loại băng gạc vết thương trên lâm sàng điều trị bỏng, loét mạn tín…. Khi sử dụng băng có chứa nano bạc thời gian làm lành vết thương giảm đáng kể, trung bình chỉ 3.35 ngày. Khả năng làm lành vết thương của Nano bạc là do:

• Nano bạc diệt khuẩn ngăn ngừa nhiễm trùng thứ phát: Hệ vi khuẩn thường trú trên da hoặc ngoài môi trường là tác nhân gây nhiễm trùng cơ hội khi có tổn thương trên có thể. Nano bạc diệt khuẩn nhanh, mạnh mẽ với cơ chế đa tác động giúp tiêu diệt vi khuẩn triệt để. 
• Thêm vào đó các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng Nano bạc diệt khuẩn có thể tăng tỷ lệ chữa lành vết thương hơn so với điều trị bằng sulfadiazine bạc hay bằng Povidon Iod. Nano bạc thúc đẩy sự tăng sinh và di chuyển của tế bào sừng đến vị trí tổn thương và thúc đẩy sự biệt hóa của nguyên bào sợi thành sơ nguyên bào sợi làm co và mau đóng vết thương hơn. Bên cạnh đó, AgNPs có thể thúc đẩy quá trình chữa lành vết thương bằng cách điều chỉnh việc sản xuất các cytokine hoặc protein, chẳng hạn như cytokine gây viêm, VEGF và MMPs. Như vậy Nano bạc có vai trò tích cực trong việc sửa chữa vết thương nên các sản phẩm băng gạc vết thương có chứa Nano bạc rất hữu ích với các vết thương nhỏ trên lâm sàng và vết thương sau phẫu thuật.

Ứng dụng Nano bạc diệt khuẩn trong ống catheler

Nano bạc kháng khuẩn đang được nghiên cứu thử nghiệm làm lớp phủ kháng khuẩn, ngăn ngừa nhiễm trùng trong ống thông tĩnh mạch trung tâm và ống thần kinh. Vi khuẩn trong ống có thể lây lan nhanh chóng sang vết thương và các vùng xung quanh. Cần có giải pháp để giảm thiểu khả năng nhiễm trùng và các biến chứng nghiêm trọng do những thiết bị y tế này cần độ vô trùng tuyết đối. Đặc tính kháng khuẩn vượt trội và không gây độc tính, Nano bạc diệt khuẩn được tráng trong các ống catheler để làm giảm tỷ lệ nhiễm khuẩn và biến chứng sau phẫu thuật. 

Andara và cộng sự trong nghiên cứu đã quan sát thấy khả năng ức chế vi khuẩn lên đến 72 giờ khi thử nghiệm trong ống catheler ở mô hình in vitro. Ngoài ra các hạt Nano bạc diệt khuẩn còn cho thấy độ an toàn khi không gây ra độc tính khi thử trên một mô hình động vật. 

Trong một nghiên cứu lâm sàng, 19 bệnh nhân được dùng ống thông được phủ Nano bạc kháng khuẩn không phát hiện viêm tâm thất liên quan đến nhiễm trùng catheler và khi nuôi cấy vi khuẩn trong dịch não tủy đều âm tính. Trong khi 5 bệnh nhân sử dụng ống catherler không tráng Nano bạc diệt khuẩn cho kết quả dương tính với viêm tâm thất có nguyên nhân do nhiễm khuẩn ở ống thông.

Ứng dụng Nano bạc diệt khuẩn trong cấy ghép van tim

Khi thực hiện các ca cấy ghép yếu tố vô khuẩn luôn được chú trọng. Bạc diệt khuẩn là yếu tố quan trong  đã được phủ lên van tim giả bằng silicon để ngăn ngừa nhiễm trùng do vi khuẩn gây ra và giảm phản ứng viêm tại nơi đặt van. Tuy nhiên khi dùng bạc kim loại lại gây tăng mẫn cảm và ức chế chức năng xơ hóa bình thường dẫn đến rò rỉ tĩnh mạch ở bệnh nhân.

Không giống như bạc kim loại, Nano bạc diệt khuẩn với cơ chế an toàn và không độc hại khi được dùng trong các thiết bị y tế. Do đó, khi sử dụng làm lớp phủ bề mặt cho van tim và các stent tính chất Nano bạc diệt khuẩn  cho thấy khả năng chống huyết khối và kháng khuẩn tuyệt vời. Ngoài ra, Nano bạc kết hợp với oxid vanadi trong thành phần pin tế bào đã  cải thiện hiệu suất pin trong các thiết bị cấy ghép y tế. 

Ứng dụng Nano bạc diệt khuẩn trong bệnh lý hô hấp, ngoài da

Vi khuẩn luôn thường trưc sẵn trên da, trong đường hô hấp, ở khu vực miệng họng. Khi gặp cơ hội thuận lợi như thay đổi thời tiết hay hệ miễn dịch suy giảm các vi khuẩn ấy sẽ phát triển và gây bệnh. Các bệnh thường gặp trên hô hấp do vi khuẩn và virus gây ra. Khi bị nhiễm virus rất dễ kèm theo sự bội nhiễm vi khuẩn làm tiến triển bệnh nặng hơn. Các nốt mụn mủ trên da thường do tụ cầu vàng gây ra, tất cả các nguyên nhân do vi khuẩn đều hướng tới điều trị bằng kháng sinh. 

Trong tình hình kháng thuốc hiện nay, Nano bạc diệt khuẩn là một giải pháp cho những nhiễm trùng tại chỗ hạn chế việc sử dụng kháng sinh. Các chế phẩm như nước súc miệng, súc họng, xịt rửa tay, các kem bôi da chứa Nano bạc cho thấy hiệu quả trong điều trị và phòng ngừa lây nhiễm các bệnh  do vi khuẩn gây ra. 

Nano bạc còn  giảm nhanh các triệu chứng đau rát cổ họng, khàn tiếng, nhanh lành loét niêm mạc tổn thương. Nano bạc diệt khuẩn được coi là hoạt chất tiềm năng phát triển trong tương lai có thể thay thế kháng sinh trong phòng và điều trị nhiễm khuẩn. 

Bạc là một kim loại có khả năng kháng khuẩn tuyệt vời nhất trên thế giới nhờ tác dụng của ion bạc (Ag+). Khi sử dụng ở kích thước nano khả năng tiêu diệt vi khuẩn thể hiện mạnh mẽ hơn gấp nhiều lần nhờ sự tập trung nồng độ bạc cao cũng như tăng diên tích bề mặt tiếp xúc giữa vi khuẩn và hạt Nano bạc. Chính vì vậy mà Nano bạc diệt khuẩn được ứng dụng trong cuộc sống với những hiệu quả bất ngờ.