Az International Journal of Molecular Sciences című folyóiratban megjelent tanulmány a nanoezüst részecskék több olyan alkalmazási lehetőségét is bemutatja, amellyel elősegíthető, hogy (világ)járvány esetén minél inkább megóvható legyen az egészségügyben dolgozók egészsége.
Az ezüst egy könnyen hozzáférhető anyag, amelyről ismert, hogy mikrobicid tulajdonságokkal rendelkezik, és nem okoz mellékhatásokat az emberi szervezetben. A mikrobicid hatásért az ezüstionok a felelősek, amelyek széleskörű antibakteriális hatást képesek kiváltani. Az ezüst további komoly előnye, hogy az alkalmazása során – az antibiotikumokkal ellentétben – sokkal kevésbé kell tartani a multidrog-rezisztens baktériumok megjelenésétől.
Az ezüstionoknál problémát jelent, hogy hozzákötődnek a negatív töltésű ionokhoz (például a kloridionokhoz), így amikor az ezüstionokat közvetlenül alkalmazzák, lerövidül a mikrobicid aktivitásuk ideje. Ezt a problémát lehet kiküszöbölni az ezüst nanorészecskék alkalmazásával, amelyeket az utóbbi években már rutinszerűen alkalmaznak mikrobicid ágensekként, mivel a nanorészecskék felületéről ezüstionok szabadulnak fel, amelyek aztán hatékonyan pusztítják el a vírusokat, baktériumokat vagy gombákat.
A nanoezüst részecskék tulajdonságai alkalmassá teszi őket arra, hogy magas hatékonysággal alkalmazzuk őket a fertőző betegségekkel szembeni harcban. Ilyen alkalmazási lehetőség például, hogy a különféle orvosi eszközök felületeit nanoezüst bevonattal látják el. Az International Journal of Molecular Sciences című folyóiratban megjelent tanulmány szerzői azokat az alkalmazási lehetőségeket foglalták össze, amelyek során a szakemberek nanoezüst használatával igyekeznek csökkenteni az egészségügyi dolgozók fertőzésveszélyét.
Az ezüst nanorészecskék mikrobicid aktivitásának pontos mechanizmusait csak az elmúlt néhány évben sikerült részleteiben is feltárni. Az Escherichia coli (E. coli) baktérium esetében például megfigyelték, hogy a baktériumot az ezüst nanorészecskékből felszabaduló szabadgyökök pusztítják el; fontos szerepet kap továbbá az a redoxreakció is, amelynek során az ezüst nanorészecskékből felszabaduló ezüstionok okoznak károkat a baktériumoknak. A 10 nanométernél kisebb méretű ezüst nanorészecskék felületéről ezüstionok szabadulnak fel, ami jóval magasabb antibakteriális aktivitást eredményez, mintha a baktérium sejtfala egyszerűen csak kapcsolatba kerülne a nanorészecske felszínével.
A kutatási eredmények alapján elmondható, hogy az ezüst nanorészecskék számos fertőző betegség ellen jó hatásfokkal alkalmazhatóak. A részecskék kifejezetten magas antibakteriális hatással rendelkeznek az E. coli O157: H7 törzsével szemben, amely súlyos tünetekkel járó ételmérgezéses esetekért felelős. Baktericid hatást igazoltak továbbá a Streptococcus pyogenes, a Salmonella enterica, a Staphylococcus aureus és az Enterococcus faecalis baktériumfajok esetében is. Az ezüstionok különösen a Gram-negatív baktériumokkal szemben hatékonyak, a Gram-pozitív baktériumokkal szemben viszont már sokkal kevésbé hatásosak, aminek a Gram-pozitív baktériumok tömör sejtfala az oka.
Az ezüst nanorészecskék antivirális hatásait jóval kevésbé tanulmányozták mostanáig, mint a baktériumokkal szemben kifejtett baktericid hatásokat, így ezek a mechanizmusok ma még nem minden részletükben tisztázottak. (A nanoezüst részecskék virucid hatásával kapcsolatos eddigi tudományos eredményeket ebben a cikkünkben foglaltuk össze: Hogyan fejti ki virucid hatását a nanoezüst? )
Nagyon röviden összefoglalva, az ezüst nanorészecskék a vírus felszínével lépnek kapcsolatba és fizikai úton gátolják meg, hogy a vírus kapcsolatba kerülhessen a megfertőzni kívánt gazdasejttel. Az eddigi vizsgálatok azt is kimutatták, hogy az antivirális hatás – az antibakteriális hatáshoz hasonlóan – hatásossága szempontjából alapvető fontosságú az ezüst nanorészecskék mérete: igazolták többek között azt, hogy a 25 nanométeres vagy ennél kisebb ezüst nanorészecskék hatékonyak az arénavírusok elpusztításában, a 7 és 20 nanométer közé eső ezüst nanorészecskék hatékonyak a herpes simplex vírus 1-es és 2-es típusai ellen, valamint a parainfluenza vírus 3-as típusa ellen. Kiderült továbbá, hogy az antivirális hatás csökkenést mutat a nanorészecske átmérőjének növekedésével, így a nanorészecskéknek a lehető legkisebbnek kell lenniük a lehető leghatékonyabb antivirális hatás kifejtéséhez.
„Feljövőben” lévő fertőző betegségeknek nevezzük azokat a fertőzéseket, amelyek újonnan jelennek meg az emberi populációban (mint például a mostani világjárványt okozó új típusú koronavírus), valamint ide soroljuk azokat a fertőző betegségeket is, amelyek már korábban is jelen voltak az emberi populációban, de gyorsan nő az incidenciájuk vagy a geográfiai elterjedésük nagysága.
Az új típusú koronavíruson korábbi példákat jelent a feljövőben lévő fertőző betegségekre az ebola (EVD), a közel-keleti légúti koronavírus (MERS-CoV), súlyos akut emberi légzőszervi megbetegedéseket okozó vírus (SARS-CoV), a methicillin-rezisztens Staphylococcus aureus (MRSA) baktériummal történő fertőződések, valamint a Vibrio cholerae baktérium által okozott kolera.
Az imént említett fertőzések ellátásában résztvevő egészségügyi személyzet fokozott fertőzésveszélynek van kitéve. Ezt volt tapasztalható például a nyugat-afrikai kolerajárvány során, ahol több mint 300 egészségügyi dolgozó halt bele a fertőzésekbe, ilyen volt a MERS-CoV járvány is, és főleg ilyen a mostani világjárvány okozó SARS-CoV-2.
Hogyan használhatóak fel az ezüst nanorészecskék fentebb már részletesen ismertetett mikrobicid és antivirális hatásai az egészségügyi dolgozók védelme érdekében? A cikk szerzői több lehetőséget is részletesen említenek: kiemelik, hogy mivel az ezüst nanorészecskék alkalmazása során nemcsak szabad ezüstionok, hanem reaktív oxigén szabadgyökök is felszabadulnak, ami oxidatív stresszt okoz, az ezüst nanorészecskék alkalmasak arra, hogy a különféle felületekre feltéve csökkentsék az egészségügyi dolgozók kórokozókkal történő találkozásának kockázatát.
A kórokozókkal történő érintkezés elkerülése érdekében az egészségügyi dolgozók többnyire védőruházatot is viselnek, amelynek felszínén aktívak maradhatnak a patogén mikrobák. Ki kellett tehát olyan, tudományos eredmények által is alátámasztottan hatékony védőruházatokat fejleszteni, amelyek valódi védelmet nyújtanak a korábban említett kórokozókkal szemben. Arra is külön figyelmet kell fordítani, hogy a védőruházat eltávolításakor nehogy megfertőződjenek az egészségügyi dolgozók.
Shingo Nakamura és munkatársai cikkükben egy olyan kutatásról számolnak be, amelynek során egy újonnan kifejlesztett, a külső felszínen rostszerűen nanoezüst részecskéket tartalmazó, mikrobicid/antivirális hatású lapot vizsgáltak, amelyet többek között a legmodernebb védőruházatok gyártásához is fel lehetne használni.
Az eredmények azt mutatták, hogy az ezüst nanorészecskék közvetlenül képesek kötődni minden olyan gyapjú-, papír- és ruhanemű-felülethez, amely nanorostszerű felszíni struktúrával volt jellemezhető. Ezeknek a felületeknek fokozott mikrobicid hatásuk van: a szakemberek igazolták például, hogy az említett felületek hatékonyan pusztítják az E. coli baktériumokat és a H1N1 influenza-A vírusokat.
A nanoezüst részecskékkel borított nanorostok a fentieknek köszönhetően nagyszerűen alkalmazhatóak lehetnek különféle védőruházatok, műanyagok, papírok gyártására. Egyaránt létrehozhatóak belőlük orvosok és nővérek számára készített ruházatok, védőkabátok, maszkok, kesztyűk és más ruhaneműk.
Néhány további alkalmazási lehetőség, ahol a nanoezüst részecskéket nagyszerűen lehet alkalmazni annak érdekében, hogy megóvjuk az egészségügyben dolgozók egészségét: