ここでは、抗菌ナノ材料として酸化グラフェン/銅(GO/Cu)ナノコンポジットを紹介します。GO/Cuナノコンポジットの抗菌効果は、抗生物質耐性のグラム陽性菌とグラム陰性菌の両方に対して評価されました。
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この記事について
サマリー
要約
抗生物質は、現在、細菌を殺すために最も使用されている抗菌治療薬です。しかし、細菌は抗生物質に過剰にさらされ続けると耐性を獲得します。抗生物質耐性菌は、現在のすべての抗生物質に対する耐性メカニズムを持ち、院内感染を促進する可能性があるため、既存の抗生物質に代わる抗菌剤の開発が不可欠です。この課題に対処するために、本研究では、既存の抗生物質に代わる抗菌材料として、酸化グラフェン/銅(GO/Cu)ナノ複合材料を提案します。GO/Cuナノコンポジットは、透過型電子顕微鏡と走査型電子顕微鏡によって特徴付けられます。その結果、銅(Cu)ナノ粒子が酸化グラフェンシート上で良好に成長していることが示されました。さらに、院内感染に関与することが多いメチシリン耐性 黄色ブドウ球 菌(MRSA)および 緑膿菌 (P.aeruginosa)に対する抗菌物質の有効性を確認するために、微量希釈ブロス法が使用されます。具体的には、500 μg/mLのGO/Cuナノコンポジットにより、MRSAの99.8%と 緑膿菌 の84.7%が除去されます。金属ナノ複合材料は、イオンを放出し、活性酸素種を形成し、細菌に物理的に損傷を与えることにより、抗生物質耐性細菌を根絶することができます。この研究は、抗菌剤耐性菌の根絶における抗菌性GO/Cuナノ複合材料の可能性を示しています。
概要
細菌感染症は公衆衛生に大きな影響を与えます。特に病原菌は、体内の防御メカニズムを回避し、病気を引き起こす可能性があります1。抗生物質は、細菌感染症の治療に広く使用されています。しかし、抗生物質の不適切な使用は、抗生物質耐性菌の出現を促進しました。現在、抗生物質耐性菌に起因する院内感染は、医療施設で顕著な合併症を引き起こしています2。残念ながら、細菌は現在のすべての抗生物質に対する耐性メカニズムを持っています3。そのため、新たな抗菌薬の開発は不可欠ですが、耐性メカニズムが出現する可能性も高いとされています。
金属ナノ粒子は、その効果的な抗菌特性により、抗生物質耐性菌と戦うための有望な薬剤として浮上しています4,5,6。細菌が金属ナノ粒子に対する耐性メカニズムを発達させることは困難です、なぜならそれらは特定の細菌受容体に結合しないため7。特に、銀、銅、および酸化亜鉛ナノ粒子は、その顕著な抗菌効果<....
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プロトコル
1. GO/Cuナノコンポジットの作製
注:GOナノシート上で成長するCuナノ粒子のサイズおよび形態は、GO酸化の程度、Cu前駆体の濃度、および還元剤26の濃度によって決定される。
- ガラス瓶に1 mg / mL GO懸 ?? 液10 mLを調製します。.GOが蒸留水(DI)に十分に分散するまで、GO懸濁液を1時間超音波処理します。
- ガラスバイアルに20 mM CuCl2溶液を調製します。CuCl2が脱イオン水に十分に分散するまで、CuCl2溶液を超音波処理します。
- GO溶液に20mM CuCl2 溶液10mLを加え、混合物を70°Cで1時間超音波処理します。
- 20 mM NaBH4 溶液を調製します。
注意: この手順は、化学薬品のヒュームフードで実行する必要があります。還元剤NaBH4を水に導入するとすぐに酸化還元反応が起こります。実験の直前にNaBH4溶液を調製します。 - NaBH4、GO、CuCl2の混合物の調製
- 20 mLの20 mM NaBH4 溶液をG....
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結果
透過型電子顕微鏡(TEM)、走査型電子顕微鏡(SEM)、エネルギー分散型X線分光法(EDS)による分析を行い、GO/Cuナノコンポジットの形成を確認しました。 図1A、B は、GOシート上に不均一なCuナノ粒子を成長させたことを示しています。 図1Cに示すように、EDSマッピングにより、GOシート上の粒子がCuナノ粒子であることが確認されました。
図1:GO/Cuナノコンポジット の特性 (A)透過型電子顕微鏡、(B) .......
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ディスカッション
ここでは、Cuナノ粒子を堆積させたGOナノシートを低コストで簡便に調製する方法を報告します。これは、抗生物質耐性菌を根絶するための潜在的に効率的な方法です。GO/Cuナノコンポジットの合成における重要なステップは、GOとCuCl2 を溶液中に完全に分散させ、それらを混合しながら高温を維持することです。また、還元剤は水と接触するとすぐに還元反応を起こすため、酸化還元工程を迅速に行う必要があります。一般に、Cuナノ粒子は自己凝集する傾向が強く、生理学的媒体中での安定性が低いことを示す28。GOは、ナノ粒子29を固定する基板として作用することにより、Cuナノ粒子を水中に効果的に分散させることができる。本研究では、生物医学的応用の可能性から、界面活性剤やキャッピング剤を添加せずにGO/Cuナノコンポジットを合成しました。
その結果、乾燥したGO/Cuナノ複合材料は、大きな静電気と凝集を示しますが、水中によく.......
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開示事項
Jonghoon Choi博士は、Nanomedicine CorporationのFeynman Institute of TechnologyのCEO/Founderであり、Yonghyun Choi博士はCTOです。
謝辞
本研究は、2022年(Jonghoon Choi教授のサバティカル休暇中)に中安大学研究助成金の支援を受けました。本研究は、教育部が資金提供する韓国国立研究財団(NRF)による基礎科学研究プログラム(No.RS-2023-00275006)、および韓国環境産業技術院(KEITI)の助成金は、韓国環境省(MOE)(第2022002980003号)の資金提供を受けています。臨床MRSAと 緑膿菌 は中央大学病院から入手しました。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 抗生物質-抗真菌薬 | Gibco | 15240062 | |
| Clinical MDR細菌株 | 中央大学病院(韓国、ソウル) | ||
| 塩化銅(II)二水和物 | Duksan | 10125-13-0 | |
| 電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM) | Carl Zeiss | SIGMA | |
| 酸化グラフェン | Sigma 796034 | ||
| 水素化ホウ素ナトリウム | Sigma | 71320 | |
| 透過型電子顕微鏡(テム) | JEOL | JEM-2100 | |
| トリプシン性醤油寒天 | BD difco | 236950 | |
| トリプシン性醤油 | BD difco | 211825 |
参考文献
- Doron, S., Gorbach, S. L. Bacterial infections: Overview. International Encyclopedia of Public Health. , 273-282 (2008).
- Van Duin, D., Paterson, D. L. Multidrug-resistant bacteria in the community: An update. Infect Dis Clin North Am. 34 (4), 709-722 (2020).
- Bla....
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再版と許可
