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Jun 26, 2023

銅と銀のナノ粒子の相乗的な抗菌効果とその作用機序

Scientific Reports volume 13、記事番号: 9202 (2023) この記事を引用する 1,046 アクセス数 1 引用数 指標の詳細 細菌感染症は、世界中で主な死因の 1 つです。 その場合

Scientific Reports volume 13、記事番号: 9202 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

細菌感染症は、世界中で主な死因の 1 つです。 創傷感染症などの局所的な細菌感染症の場合、銀 (Ag) は歴史的に最も広く使用されている抗菌剤の 1 つです。 しかし、科学出版物は、人間の細胞に対する銀の悪影響、生態毒性、および細菌感染を完全に排除するには抗菌効果が不十分であることを実証しています。 ナノ粒子 (NP、1 ～ 100 nm) の形で Ag を使用すると、抗菌性 Ag イオンの放出を制御できますが、感染を排除して細胞毒性を回避するにはまだ十分ではありません。 この研究では、Ag NP の抗菌特性を強化する、さまざまに官能化された酸化銅 (CuO) NP の効力をテストしました。 CuO NP (CuO、CuO-NH2 および CuO-COOH NP) と Ag NP (未コーティングおよびコーティングあり) の混合物の抗菌効果を研究しました。 CuO と Ag NP の組み合わせは、Cu または Ag (NP) 単独よりも、グラム陰性大腸菌や緑膿菌などの抗生物質耐性株、グラム陽性黄色ブドウ球菌、エンテロコッカス フェカリス、 Streptococcus dysgalactiae。 我々は、正に帯電したCuO NPがAg NPの抗菌効果を最大6倍強化することを示しました。 特に、CuO NP と Ag NP の相乗効果と比較して、それぞれの金属イオンの相乗効果は低く、抗菌効果の向上には NP 表面が必要であることが示唆されました。 我々はまた、相乗効果のメカニズムを研究し、Cu+ イオンの生成、Ag NP からの Ag+ のより速い溶解、および Cu2+ の存在下でのインキュベーション培地のタンパク質による Ag+ の結合の低下が相乗効果の主なメカニズムであることを示しました。 要約すると、CuO と Ag NP の組み合わせにより、抗菌効果を最大 6 倍高めることができました。 したがって、Cu はヒト細胞にとって不可欠な微量元素であるため、CuO と Ag NP の組み合わせを使用すると、Ag と相乗効果による優れた抗菌効果を維持し、有益な効果を高めることができます。 したがって、Ag の抗菌効果を高め、安全性を向上させ、局所的な細菌感染を予防および治療するために、創傷ケア製品などの抗菌材料に Ag と CuO NP を組み合わせて使用​​することをお勧めします。

新しい抗菌薬の開発は、世界保健機関と科学界が掲げる最優先事項の 1 つです1。 最近のメタ分析では、2019 年に抗生物質耐性に関連して 495 万人が死亡したことが示され、抗生物質耐性細菌感染症に対処するための緊急措置の必要性が強調されました 2。 創傷感染症は慢性感染症の一種であり、四肢の切断などの重篤な結果を引き起こし、管理しなければ死に至る可能性があります。 症例の 15 ～ 27% では、細菌による創傷感染が四肢の切断を必要とする壊疽につながります 3。このことは、現在の創傷感染管理戦略が非効率的であり、改善されたアプローチが必要であることを示しています。

従来の抗生物質の分野では、現在、細菌感染症を治療し耐性を回避するための最も有望なアプローチの 1 つとして、組み合わせ相乗概念が考えられています4。 さまざまな薬剤を組み合わせることで薬剤の投与量を減らすことができるため、単独療法に比べて副作用が少なくなります5。

しかし、抗生物質は全身投与され、その組み合わせにより予測不可能な薬物動態プロファイルが生じます。 局所的に適用される NP の組み合わせは、全身性抗生物質のこれらの欠点を回避します。 したがって、相乗的 NP の適用は非常に有望であると考えられます。 私たちは、細菌に対する作用機序が異なるため、Cu と Ag NP は一緒に適用するとより高い抗菌効果を発揮するのに対し、Cu はこれまで知られている中で最高の金属ベースの抗菌剤である Ag NP の抗菌効果を高めるのではないかと仮説を立てています。 さらに、Cu は微量元素であり、創傷治癒に有益であり、線維芽細胞の移動を刺激し、コラーゲン合成を促進し、血管新生に不可欠であり、創傷治癒 6 と骨再生 7 をサポートします。 したがって、Cu と Ag NP の組み合わせは優れた抗菌効果を持ち、創傷治癒を改善するため、感染した創傷に対して非常に有益な治療法となる可能性があります。