BazEkon - Biblioteka Główna Uniwersytetu Ekonomicznego w Krakowie

BazEkon home page

Meny główne

Autor
Wolny-Koładka Katarzyna (Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie), Sikora Agnieszka (Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie), Malina Dagmara (Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki)
Tytuł
Ocena toksyczności nanocząstek srebra w stosunku do lekoopornych szczepów Eescherichia coli izolowanych z odpadów
Evaluation of Silver Nanoparticles Toxicity to Drug-Resistant Escherichia Coli Strains Isolated from Municipal Waste
Źródło
Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 2018, nr I/1, s. 7-23, bibliogr. poz.
Infrastructure and Ecology of Rural Areas
Słowa kluczowe
Mikrobiologia, Substancje toksyczne, Rynek farmaceutyczny, Wyniki badań
Microbiology, Toxic substances, Pharmaceutical market, Research results
Uwagi
streszcz., summ.
Abstrakt
Celem pracy była ocena bakteriobójczych właściwości nanocząstek srebra w stosunku do bakterii Escherichia coli. Ponadto, wykonano analizę wrażliwości bakterii E. coli na powszechnie stosowane antybiotyki. W przeprowadzonych badaniach wykorzystano 51 szczepów izolowanych z odpadów komunalnych. Zastosowano wzrastające stężenia nanosrebra: 5, 10, 15, 30, 60 oraz 125 ppm. Kontrolą pozytywną był antybiotyk - ampicylina, negatywną - woda destylowana. Analizę lekooporności wykonano przy pomocy metody dyfuzyjno-krążkowej. Wraz ze wzrostem stężenia nanocząstek srebra, wzrastały ich właściwości antybakteryjne. Najmniejszym stężeniem hamującym wzrost niektórych izolatów było 5 ppm, natomiast najskuteczniejsze było stężenie 125 ppm. Analiza lekooporności wykazała, że antybiotykiem hamującym wzrost największej liczby szczepów E. coli była amikacyna. Ponadto, wykryto szczepy wielolekooporne stanowiące 22%. Nanosrebro posiada duży potencjał bakteriobójczy i może okazać się pomocne w rozwiązaniu problemu lekooporności. Jednak, zasadne jest prowadzenie dalszych badań oceniających wpływ toksyczności nanocząstek na środowisko i organizmy wyższe. (abstrakt oryginalny)

The aim of the study was to evaluate the bactericidal properties of silver nanoparticles against bacteria Escherichia coli. In addition, a sensitivity analysis was made of E. coli to commonly used antibiotics. In the study were used 51 strains isolated from municipal waste. Applied growing concentrations of nanosilver were used: 5, 10, 15, 30, 60 and 125 ppm. The positive control was an antibiotic - ampicillin, negative control - a distilled water. Drug-resistance analysis was performed by disc-diffusion method. Along with the increase in the concentration of silver nanoparticles their antibacterial properties is also growing. The smallest concentration that inhibited growth of some isolates was 5 ppm, while the most effective concentration was 125 ppm. Analysis of drug resistance showed that the antibiotic inhibits growth of a large number of E. coli strains was amikacin. In addition, 22% of all isolates analyzed were drug-resistant. Nanosilver has a high bactericidal potential and may be helpful in solving the problem of drug resistance. However, it is reasonable to conduct further studies on the effects of toxicity of nanoparticles on the environment and higher organisms.(original abstract)
Pełny tekst
Pokaż
Bibliografia
Pokaż
  1. Cho K.H., Park J.E., Osaka T., Park S.G. (2005). The study of antimicrobial activity and preservative effects of nanosilver ingredient. Electrochim Acta 51, 956-960. DOI: http:// dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2005.04.071
  2. Durán N., Durán M., Bispo de Jesus M., Seabra A.B., Fávaro W.J., Nakazato G. (2016). Silver nanoparticles: A new view on mechanistic aspects on antimicrobial activity. Nanomedicine 12: 789-799. DOI: http://dx.doi.org/10. 1016/j.nano.2015. 11.016
  3. El-Sheekh M.M., El-Kassas H.Y. (2016). Algal production of nano-silver and gold: Their antimicrobial and cytotoxic activities: A review. J Genet Eng Biotechnol. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jgeb.2016.09.008
  4. European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (2016). Clinical breakpoints - bacteria (v. 6.0). http://ecdc.europa.eu/en/activities/diseaseprogrammes/ ARHAI/Pages/public_consultation_clinical_microbiology_infection_article.aspx.
  5. Franci G., Falanga A., Galdiero S., Palomba L., Rai M., Morelli G., Galdiero M. (2015). Silver Nanoparticles as Potential Antibacterial Agents. Molecules 20: 8856-8874. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/molecules20058856
  6. Gniadkowski M., Żabicka D., Hryniewicz W. (2009). Rekomendacje doboru testów do oznaczania wrażliwości bakterii na antybiotyki i chemioterapeutyki. Oznaczanie wrażliwości pałeczek Gram-ujemnych. Krajowy Ośrodek Referencyjny ds. Lekowrażliwości Drobnoustrojów, Narodowy Instytut Leków, Centralny Ośrodek Badań Jakości w Diagnostyce Mikrobiologicznej.
  7. Guo L., Yuan W., Lu Z., Li C.M. (2013). Polymer/nanosilver composite coatings for antibacterial applications. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 439: 69-83. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfa.2012.12.029
  8. Harnisz M. (2013). Total resistance of native bacteria as an indicator of changes in the water environment. Environ Pollut 174: 85-92. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.envpol.2012.11.005
  9. Hsu S.H., Tseng H.J., Lin Y.C. (2010). The biocompatibility and antibacterial properties of waterborne polyurethane-silver nanocomposites. Biomaterials 31, 26: 6796-6808. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biomateria ls.2010.05.015
  10. Ibrahim M.E., Bilal N.E., Hamid M.E. (2012). Increased multi-drug resistant Escherichia coli from hospitals in Khartoum state, Sudan. Afr. Health Sci. 12, 3: 368-375. DOI: http://dx.doi.org/10.4314/ahs.v12i3.19
  11. Jaiswal S., Duffy B., Kumar A., Stobie N., McHale P. (2010). Enhancement of the antibacterial properties of silver nanoparticles using β-cyclodextrin as a capping agent. Int J Antimicrob Agents 36, 3: 280-283. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j. ijantimicag.2010.05.006
  12. Kędziora A., Sobik K. (2013). Oporność bakterii na srebro - problem stary czy nowy? Kosmos 62, 4: 557-570.
  13. Kim J.S., Kuk E., Yu K.N., Kim J., Park S.J., Lee H.J., Kim S.H., Park Y.K., Park Y.H., Hwang C., Kim Y., Lee Y., Jeong D.H., Cho M. (2007). Antimicrobial effects of silver nanoparticles. Nanomedicine 3: 95-101. DOI: http://dx.doi.org/10. 1016/j. nano.2006.12.001
  14. Libudzisz Z., Kowal K., Żakowska Z. (red.) (2009). Mikrobiologia techniczna. Mikroorganizmy w biotechnologii, ochronie środowiska i produkcji żywności. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
  15. Liu H., Dai S.A., Fu K., Hsu S. (2010). Antibacterial properties of silver nanoparticles in three different sizes and their nanocomposites with a new waterborne polyurethane. Int. J. Nanomedicine 5: 1017-1028. DOI: http://dx.doi.org/10.2147/IJN.S14572
  16. Lok C.N., Ho C.M., Chen R., He Q.Y., Yu W.Y., Sun H., Tam P.K., Chiu J.F., Chen C.M. (2006). Proteomic analysis of the mode of antibacterial action of silver nanoparticles. J Proteome Res. 5, 916-924. DOI:10.1021/pr0504079
  17. Mazur E., Klag S. (2004). Mechanizmy lekooporności bakterii. Med Rodz 6: 278-281.
  18. Morones J.R., Elechiguerra J.L., Camacho A., Holt K., Kouri J.B., Ramírez J.T., Yacaman M.J. (2005). The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology 16: 2346- 2353. DOI: http://dx.doi.org/10.1088/0957- 4484/16/10/ 059
  19. Osińska A., Korzeniewska E., Harnisz M., Niestępski S. (2017). The prevalence and characterization of antibiotic-resistant and virulent Escherichia coli strains in the municipal wastewater system and their environmental fate. Sci Total Environ 577: 367- 375. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.10.203
  20. Osonga F.J., Kariuki V.M., Yazgan I., Jimenez A., Luther D., Schulte J., Sadik O.A. (2016). Synthesis and antibacterial characterization of sustainable nanosilver using naturally-derived macromolecules. Sci Total Environ 563-564: 977-986. DOI: http:// dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.12.064
  21. Pal S., Tak Y.K., Song J.M. (2007). Does the Antibacterial Activity of Silver Nanoparticles Depend on the Shape of the Nanoparticle? A Study of the Gram-Negative Bacterium Escherichia coli. Appl Environ Microbiol 73, 6: 1712-1720. DOI: http://dx.doi. org/10.1128/AEM.02218-06
  22. Panáček A., Kvítek L., Prucek R., Kolář M., Večeřová R., Pizúrová N., Sharma V.K., Nevĕčná T., Zbořil R. (2006). Silver Colloid Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Their Antibacterial Activity. J. Phys. Chem. B 110, 16248-16253. DOI: http://dx.doi. org/10.1021/jp063826h
  23. Pantidos N., Horsfall L.E. (2014). Biological Synthesis of Metallic Nanoparticles by Bacteria, Fungi and Plants. J Nanomed Nanotechnol 5:233. DOI: http://dx.doi. org/10.4172/2157-7439.1000233
  24. Paredes D., Ortiz C., Torres R. (2014). Synthesis, characterization, and evaluation of antibacterial effect of Ag nanoparticles against Escherichia coli O157:H7 and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). Int. J. Nanomedicine 9: 1717- 1729. DOI: http://dx.doi.org/10.2147/IJN.S57156
  25. Rai M., Yadav A., Gade A. (2009). Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. Biotechnol. Adv. 27: 76-83. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.bio techadv.2008.09.002
  26. Reinthaler F.F., Posch J., Feierl G., Wüst G., Haas D., Ruckenbauer G., Mascher F., Marth E. (2003). Antibiotic resistance of E. coli in sewage and sludge. Water Res 37: 1685-1690. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ S0043-1354(02)00569-9
  27. Russell A.D., Hugo W.B. (1994). Antimicrobial activity and action of silver. Progr. Med. Chem. 31, 351-370.
  28. Samberg M.E., Orndorff P.E., Monteiro-Riviere N.A. (2011). Antibacterial efficacy of silver nanoparticles of different sizes, Surface conditions and synthesis methods. Nanotoxicology 5, 2: 244-253. DOI: http://dx.doi.org/ 10. 3109/ 17435390.2010.525669
  29. Seil J.T., Webster T.J. (2012). Antimicrobial applications of nanotechnology: methods and literature. Int. J. Nanomedicine 7: 2767-2781. DOI: http://dx.doi. org/10.2147/IJN. S24805
  30. Shahrokh S., Hosseinkhani B., Emtiazi G. (2014). The Impact of Silver Nanoparticles on Bacterial Aerobic Nitrate Reduction Process. J Bioproces Biotechniq 4: 3. DOI: http:// dx.doi.org/10.4172/2155-9821.1000152
  31. Shahverdi A.R., Fakhimi A., Shahverdi H.R., Minaian S. (2007). Synthesis and effect of silver nanoparticles on the antibacterial activity of different antibiotics against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Nanomed-Nanotechnol. 3, 168-171. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.nano.2007.02.001
  32. Sheehy K., Casey A., Murphy A., Chambers G. (2015). Antimicrobial properties of nano-silver: A cautionary approach to ionic interference. J Colloid Interface Sci 443, 56-64. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.jcis.2014.11.074
  33. Sondi I., Salopek-Sondi B. (2004). Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for Gram-negative bacteria. J Colloid Interface Sci 275: 177- 182. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.jcis.2004.02.012
  34. Song J.Y., Kim B.S. (2009). Rapid biological synthesis of silver nanoparticles using plant leaf extracts. Bioprocess Biosyst Eng 32: 79-84. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1007/ s00449-008-0224-6
  35. Threedeach S., Chiemchaisri W., Watanabe T., Chiemchaisri C., Honda R., Yamamoto K. (2012). Antibiotic resistance of Escherichia coli in leachates from municipal solid waste landfills: Comparison between semi-aerobic and anaerobic operations. Bioresource Technol 113: 253-258. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.biortech.2012.01.086
  36. Tolaymat T.M., El Badawy A.M., Genaidy A., Scheckel K.G., Luxton T.P., Suidan M. (2010). An evidence-based environmental perspective of manufactured silver nanoparticle in syntheses and applications: A systematic review and critical appraisal of peer-reviewed scientific papers. Sci Total Environ 408: 999-1006. DOI: http://dx.doi. org/10.1016/j.scitotenv.2009.11.003
  37. Wolny-Koładka K., Lenart-Boroń A. (2016). Phenotypic and molecular assessment of drug resistance profile and genetic diversity of waterborne Escherichia coli. Water Air Soil Pollut 227:146. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1007/s11270-016-2833-z
  38. Wolny-Koładka K., Malinowski M., Sikora A., Szymonik K., Pelczar G., WawrzyniakTurek K. (2016). Effect of the intensive aerobic biostabilization phase on selected microbiological and physicochemical parameters of wastes. Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich/Infrastructure and ecology of rural areas 4, 1: 1099-1115. DOI: http:// dx.medra.org/10.14597/infraeco.2016.4.1.080
  39. Żabicka D., Literacka E., Bojarska K. (2012). MDR, XDR, PDR - jednolite, międzynarodowe definicje nabytej oporności drobnoustrojów na antybiotyki. Aktualności Narodowego Programu Ochrony Antybiotyków 3.
Cytowane przez
Pokaż
ISSN
1732-5587
Język
pol
URI / DOI
https://doi.org/10.14597/INFRAECO.2018.1.1.001
Udostępnij na Facebooku Udostępnij na Twitterze Udostępnij na Google+ Udostępnij na Pinterest Udostępnij na LinkedIn Wyślij znajomemu