Amerikaanse wetenschappers op nanoschaal hebben ontdekt hoe zilverionen inwerken op bacteriën, inclusief bacteriën die resistent zijn tegen antibiotica. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Applied and Environmental Microbiology.
De antimicrobiële eigenschappen van zilver zijn al eeuwen bekend, hoewel hoe zilver bacteriën precies doodt, grotendeels een mysterie blijft. Traditioneel zijn onderzoeken naar het antibacteriële effect van zilver beperkt tot het vergelijken van de eigenschappen van organismen die zijn behandeld met preparaten die zilver bevatten met controles. Dit gaf echter slechts een kwantitatieve beoordeling, waardoor we het zeer fysieke mechanisme van metaalactie op micro-organismen niet konden begrijpen.
Amerikaanse wetenschappers van de Universiteit van Arkansas hebben het werkingsproces van zilverionen op de eiwitten van levende bacteriën op moleculair niveau geanalyseerd. Om dit te doen, gebruikten ze een geavanceerde beeldvormingstechniek - foto-geactiveerde lokalisatiemicroscopie met tracking van afzonderlijke deeltjes - om in de loop van de tijd de dynamiek van bepaalde eiwitten in Escherichia coli, een modelorganisme voor microbiologisch onderzoek, te observeren.
Wetenschappers verwachtten te zien dat zilverionen de activiteit van bacteriën zouden vertragen, maar ze zagen het tegenovergestelde: zilverionen versnelden de diffusiedynamiek van eiwitten.
“Het is bekend dat zilverionen bacteriën kunnen remmen en doden, dus we verwachtten dat de zilverbehandeling in bacteriën alles zou vertragen. Maar onverwachts ontdekten we dat de dynamiek van het eiwit is versneld, - geciteerd in een persbericht van de universiteit, de woorden van het hoofd van de studie, universitair hoofddocent natuurkunde Yong Wang.
Door het gedrag van eiwitten beter te bestuderen, merkten de wetenschappers op dat zilverionen ervoor zorgen dat de gepaarde DNA-strengen in bacteriën scheiden en de binding tussen het eiwit en het DNA verzwakken. Calorimetrische analyses hebben bevestigd dat DNA en zilverionen rechtstreeks op elkaar inwerken.
"Als dat zo is, kun je de snellere eiwitdynamiek verklaren die wordt veroorzaakt door zilver", zegt Wang. - Wanneer een eiwit aan DNA is gebonden, beweegt het langzaam in bacteriën samen met DNA, dat een enorm molecuul is. Integendeel, wanneer ze met zilver worden behandeld, vallen eiwitten van het DNA af, bewegen ze vanzelf en dus sneller."
Wang en zijn collega's observeerden de splitsing van DNA-strengen veroorzaakt door zilverionen tijdens hun vorige studie met gebogen DNA. Toen was het experiment om de spanning in de gebogen DNA-strengen te verhogen om ze gevoeliger te maken voor interacties met andere chemicaliën, waaronder zilverionen.
Promotie video:
"Uiteindelijk willen we de nieuwe kennis die we met dit project hebben opgedaan gebruiken om effectievere antibiotica te maken op basis van zilveren nanodeeltjes", zei Wang.
Wetenschappers hopen dat hun resultaten zullen helpen bij het maken van medicijnen op basis van zilveren nanodeeltjes om de zogenaamde "superbacteriën" te bestrijden - bacteriën die resistent zijn tegen gewone antibiotica - die de afgelopen jaren een reële bedreiging zijn geworden voor de volksgezondheid op wereldschaal.