Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,578

АНТИМИКРОБНЫЕ СВОЙСТВА ПРОТИВ ПАТОГЕННЫХ И УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ЭКСТРАКТОВ РАСТЕНИЙ

Калмурзаева А.Ш. 1 Джуманазарова А.З. 1 Сариева Ж.К. 2
1 Институт химии и химической технологии НАН КР
2 Диагностическая микробиологическая лаборатория Ошского городского центра профилактики заболеваний и Госсанэпиднадзора с функциями координации деятельности службы по Ошской области
Проведены микробиологические испытания экстрактов одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.) и лопуха войлочного (Árctium tomentosum Mill.), содержащие наночастицы серебра, с целью установления антимикробных свойств. Рассмотрены смеси экстрактов вышеуказанных растений и раствора нитрата серебра, взятые в объемных соотношениях 4:4 и 2:6, в которых произошло образование наночастиц серебра. Об образовании наночастиц серебра в экстрактах указанных растений судили по изменению цвета реакционных смесей и возникновению полос поглощения в области 420 нм в УФ-спектрах. Для определения микробиологической активности испытуемых смесей рассмотрено их действие на следующие бактерии: сенная палочка (Bacillus cereus, B. subtillis), кишечная палочка (Escherichia coli), сальмонеллы (Salmonella abony), синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa), золотистый стафилококк (Staphylococcous aureus), диплоидный грибок (Candida albicans). Результаты исследований показали, что наночастицы серебра (НЧС) в экстрактах растений показывают антимикробную активность по сравнению с чистыми экстрактами. Причем НЧС, полученные в тех же условиях, но в экстрактах разных растений, обладают разными активностями по отношению к изученным микроорганизмам. Также активности могут различаться для НЧС, полученных при разных соотношениях экстрактов растений и раствора нитрата серебра. Наибольшую антимикробную активность против Candida albicans проявили НЧС, полученные в экстракте одуванчика (Taraxacum officinale Wigg.) и нитрата серебра при их соотношении 4:4, что в перспективе заслуживает детального изучения для внедрения их в практику.
наночастицы серебра
экстракты растений
УФ-спектры
антимикробная активность
Taraxacum officinale Wigg.
?rctium tomentosum Mill.
1. Макаров В.В., Лав А., Синицына О.В., Макарова С.С., Яминский И.В., Тальянский М.Э., Калинина Н.О. «Зеленые» нанотехнологии: синтез металлических наночастиц с использованием растений // Actanaturae. 2014. Т. 6. № 1 (20). P. 37–47.
2. Сухина М.А., Шелыгин Ю.А., Пиядина А.Ю., Фельдман Н.Б., Ананян М.А., Луценко С.В., Фролов С.А. Исследование ингибирующего и разрушающего действия препарата наночастиц серебра на биопленки, сформированные клинически значимыми микроорганизмами // Колопроктология. 2019. Т. 18. № 3 (69). С. 56–70.
3. Srikar S., Giri D., Pal D. et al. Green Synthesis of silver nanoparticles: A Review. Green and Sustainable Chemistry. 2016. No. 6. P. 34–56. DOI: 10.4236/gsc.2016.61004.
4. Singh P., Kim Y.J., Singh H., et al. Biosynthesis, characterization, and antimicrobial applications of silver nanoparticles. Int. J. Nanomedicine. 2015. No. 10. P. 2567–2577. DOI: 10.2147/IJN.S72313.
5. Ravindra S., Murali Mohan Y., Narayana Reddy N., Mohana Raju K. Fabrication of antibacterial cotton fibres loaded with silver nanoparticles via «Green Approach». Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2010. V. 367. P. 31–40.
6. Джуманазарова А.З., Калмурзаева А.Ш., Матаипова А.К. Синтез наночастиц серебра с помощью экстрактов растений // Вестник ОшГУ. 2. Серия: Биология, химия, география и сельское хозяйство. 2020. С. 69–75.

В последнее время одной из серьезных проблем современной медицины является множественная лекарственная устойчивость патогенов, в качестве эффективных и безопасных антибактериальных, антимикробных средств рассматриваются наночастицы серебра (НЧС), которые могут проявлять также инсектицидные и фунгицидные свойства и которые можно получить с помощью экстрактов растений. Включение наночастиц Ag в состав материала придает ему выраженные антимикробные и фунгицидные свойства, а использование экстрактов растений предполагает биобезопасность и экологическую чистоту производства металлических НЧ: химические и физические методы, применяемые для получения НЧ, часто дороги и потенциально опасны для окружающей среды [1, 2].

Ряд полученных таким образом наночастиц (например, серебра, цинка и др.) проявляют антибактериальные и фунгицидные свойства, что делает их перспективными для использования в медицине [3, 4].

Так, описаны наночастицы серебра, полученные с использованием экстракта Tridax procumbens (тридакс), обладающие сильной антимикробной активностью в отношении Escherichia coli, Shigella dysenteriae и Vibrio cholera. Наночастицы серебра, полученные с использованием экстрактов шишек Pinus thunbergii (сосна Тунберга), проявляли антибактериальное действие в отношении различных грамположительных и грамотрицательных сельскохозяйственных патогенов, таких как Pseudomonas syringae, Xanthomona soryzae, Burkholderia glumae и Bacillus thuringiensis. Серебряные наночастицы, полученные с использованием экстрактов латекса Euphorbianivulia (молочай), токсичны для линии клеток A549 рака легкого человека. Наночастицы серебра, синтезированные в Nerium oleander (олеандр обыкновенный), обладали сильным ларвицидным действием против личинок переносчика малярии Anopheles stephensi [5].

Цель исследования – разработка перспективных для медицины биологически активных веществ и антимикробных препаратов из экстрактов одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.) и лопуха войлочного (Árctium tomentosum Mill.), содержащих наночастицы серебра.

Материалы и методы исследования

Основным параметром, характеризующим взаимоотношения между микробом и антимикробным препаратом, является величина минимальной подавляющей концентрации (МПК) препарата. То есть МПК определяют как минимальную концентрацию, подавляющую видимый рост микроба. Антибактериальную активность данных образцов для определения МПК проводили по методике, описанной в приказе Минздрава Кыргызской Республики «Об утверждении методических рекомендаций по определению чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам» от 25.02.2016, № 139. Исследования проводили на базе диагностической микробиологической лаборатории Ошского городского центра Госсанэпиднадзора.

В данной работе исследованы образцы экстрактов двух растений, в которых были получены наночастицы серебра (НЧС): лопуха войлочного (Arctium tomentotosumMill.) и одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.), описанные нами ранее [6].

На рис. 1 представлены фото экстракта одуванчика (1) и образцы (2–5) при добавлении к экстракту растворов нитрата серебра (НС) (а), и соответствующие им полосы поглощения (ПП) в УФ-области (б). Из ПП можно сделать заключение, что наиболее интесивные пики образуются при соотношениях (4:4) и (2:6).

На рис. 2 представлены фото экстракта лопуха (1) и образцы (2–5) при добавлении к экстракту растворов НС (а) и соответствующие им полосы поглощения (ПП) в УФ-области (б).

В экстрактах лопуха образование НЧС происходит при соотношениях ЭЛВ:НС 4:4 и 2:6 (рис. 2, б).

missing image file

Рис. 1. а) 1 – экстракт одуванчика лекарственного (ЭОЛ) (Taraxacum officinale Wigg.); 2 – ЭОЛ: нитрат серебра (НС) 7:1; 3 – ЭОЛ:НС (6:2); 4 – ЭОЛ:НС (4:4); 5 – ЭОЛ:НС (2:6); б) UV-VIS-спектры: 1 – ЭОЛ; 2 – ЭОЛ:НС (7:1); 3 – ЭОЛ:НС (6:2); 4 – ЭОЛ:НС (4:4); 5 – ЭОЛ:НС (2:6)

missing image file

Рис. 2. а) 1 – экстракт лопуха войлочного (ЭЛВ) (Arctium tomentosum Mill.); 2 – ЭЛВ: нитрат серебра (НС) 7:1; 3 – ЭЛВ:НС (6:2); 4 – ЭЛВ:НС (4:4); 5 – ЭЛВ:НС (2:6); б) UV-VIS-спектры: 1 – ЭЛВ; 2 – ЭЛВ:НС (7:1); 3 – ЭЛВ:НС (6:2); 4 – ЭЛВ:НС (4:4); 5 – ЭЛВ:НС (2:6)

missing image file

Рис. 3. Приготовление образцов для инкубации (А) и измерение зон подавления роста на чашках с измерительной линейкой (Б)

Результаты тестов на микробиологическую активность водного экстракта лопуха и экстрактов лопуха, содержащих НЧС в соотношениях экстракт: НС (4:4), (2:6), и их разведенных образцов приведены в табл. 1–3, экстракта одуванчика и экстрактов одуванчика, содержащих НЧС в соотношениях экстракт: НС (4:4), (2:6) – в табл. 4–6.

Определение антибактериальной активности разбавленных образцов экстрактов, содержащих НЧС, проводилось методом диско-диффузии в агар на газоне тест-культур (рис. 3, А). Заранее готовили диски из фильтровальной бумаги с размером со стандартного диска и стерилизовали при 180 °С, затем пропитывали диски исследуемыми образцами, помещали на засеянную тестовой культурой микроорганизмов поверхность с оптимальной питательной средой и культивировали при 37 °С в течение суток. После инкубации оценивали наличие или отсутствие видимого роста в мм диаметра (рис. 3, Б).

Таблица 1

Микробиологическая активность водного экстракта лопуха (Árctium tomentosum Mill.) и разведенных образцов по отношению к тест-культурам патогенных и условно-патогенных микроорганизмов

Тест-культуры

Экстр. лопуха, мм

Разведение экстр. лопуха и зоны подавления роста тест-культур в мм

1:10

1:20

1:50

1:100

Bacillus cereus

Bacillus subtillis

Escherichia coli

Salmonella abony

Pseudomonas aeruginosa

Staphylococcous aureus

Candida albicans

Таблица 2

Микробиологическая активность водного экстракта лопуха (Árctium tomentosum Mill.) с наночастицами серебра (ЭЛ:НС4:4) и разведенных образцов по отношению к тест-культурам патогенных и условно-патогенных микроорганизмов

Тест-культуры

ЭЛ:НС(4:4),

мм

Разведения препарата и зоны подавления роста тест-культур, мм

1:10

1:20

1:50

1:100

Bacillus cereus

5

Bacillus subtillis

5

Escherichia coli

5

Salmonella abony

5

Pseudomonas aeruginosa

Staphylococcous aureus

Candida albicans

10

Результаты исследования и их обсуждение

Из данных табл. 1 можно видеть, что экстракт лопуха и его разведенные образцы индифференты ко всем протестированным микроорганизмам.

Экстракты лопуха (табл. 2) с содержанием НЧС при соотношении ЭЛВ:НС (4:4) индифференты к Pseudomonas aureginosa и Staphylococcous aeurus, а к остальным проявляет активность до 5 мм, а к Candida albicans – 10 мм, однако при разведении эти экстракты к этим микроорганизмам индифферентны.

Экстракты лопуха (табл. 3) с содержанием НЧС при соотношении ЭЛВ:НС (2:6) проявляют активность ко всем испытанным микроорганизмам (табл. 6), однако при разведении экстракты к этим микроорганизмам также индифферентны.

Из анализа данных этой таблицы можно видеть, что чистый экстракт одуванчика проявляет активность только относительно Candida albicans (10 мм и 5 мм – при разведении 1:10), а к остальным микроорганизмам индифферентны (табл. 4).

Однако для экстракта одуванчика (Taraxacum officinale Wigg.) с наночастицами серебра при соотношении (ЭОЛ+НС, 4:4) и разведенных образцов картина меняется. Данная смесь индифферентна только по отношению к Salmonella abony; к остальным микроорганизмам активность ее значительна и наибольшего значения она достигает для Candida albicans от 30 мм без разведения и от 26 мм до 18 мм – при разведении (табл. 5).

Таблица 3

Микробиологическая активность водного экстракта лопуха (Árctium tomentosum Mill.) с наночастицами серебра (ЭЛВ+НС, 2:6) и разведенных образцов по отношению к тест-культурам патогенных и условно-патогенных микроорганизмов

Тест- культуры

ЭЛВ:НС(2:6), мм

Разведения препарата и зоны подавления роста тест-культур, мм

1:10

1:20

1:50

1:100

Bacillus cereus

8

Bacillus subtillis

8

Escherichia coli

10

Salmonella abony

10

Pseudomonas aeruginosa

8

Staphylococcous aureus

5

Candida albicans

10

Таблица 4

Микробиологическая активность водного экстракта одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.) (ЭОЛ) и разведенных образцов по отношению к тест-культурам патогенных и условно-патогенных микроорганизмов

Тест-культуры

Экстракт одуванчика, мм

Разведения экстракта одуванчика и зоны подавления роста тест-культур, мм

1:10

1:20

1:50

1:100

Bacillus cereus

Bacillus subtillis

Escherichia coli

Salmonella abony

Pseudomonas aeruginosa

Staphylococcous aureus

Candida albicans

10

5

Таблица 5

Микробиологическая активность водного экстракта одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.) с наночастицами серебра (ЭОЛ+НС, 4:4) и разведенных образцов по отношению к тест-культурам патогенных и условно-патогенных микроорганизмов

Тест- культуры

ЭОЛ+НС(4:4),

мм

Разведения препарата и зоны подавления роста тест-культур, мм

1:10

1:20

1:50

1:100

Bacillus cereus

5

Bacillus subtillis

5

Escherichia coli

8

Salmonella abony

Pseudomonas aeruginosa

10

Staphylococcous aureus

16

5

Candida albicans

30

26

24

20

18

Таблица 6

Микробиологическая активность водного экстракта одуванчика (Taraxacum officinale Wigg.) с наночастицами серебра (ЭОЛ+НС, 2:6) и разведенных образцов по отношению к тест-культурам патогенных и условно-патогенных микроорганизмов

Тест-культуры

ЭО+НС (2:6), мм

Разведения препарата и зоны подавления роста тест-культур, мм

1:10

1:20

1:50

1:100

Bacillus cereus

8

Bacillus subtillis

8

Escherichia coli

10

Salmonella abony

Pseudomonas aeruginosa

15

10

5

Staphylococcous aureus

16

8

Candida albicans

24

20

18

10

8

Для экстракта одуванчика (Taraxacum officinale Wigg.) с наночастицами серебра при соотношении (ЭОЛ+НС, 2:6) и разведенных образцов активность падает, но остается достаточно высокой (от 24 мм до 8 мм) для Candida albicans. Данная смесь также индифферентна по отношению к Salmonella abony; к остальным микроорганизмам активность ее значительна: например, для Pseudomonas aeruginosa от 15 мм до 5 мм при разведении, для Staphylococcous aureus от 16 мм до 8 мм (табл. 6).

Заключение

Результаты исследований показывают, что, как и ожидалось, наличие НЧС в экстрактах растений показывают высокую активность по сравнению с чистыми экстрактами. Причем НЧС, полученные в тех же условиях, но в экстрактах разных растений обладают разными активностями по отношению к изученным микроорганизмам. Также активности могут различаться для НЧС, полученных при разных соотношениях экстракта и нитрата серебра.

Наибольшая антимикробная активность была получена для Candida albicans при тестировании НЧС, полученных в экстракте одуванчика (Taraxacum officinale Wigg.) и нитрата серебра при их соотношении 4:4, что заслуживает внимания и требует дальнейшего детального изучения для внедрения в практику.


Библиографическая ссылка

Калмурзаева А.Ш., Джуманазарова А.З., Сариева Ж.К. АНТИМИКРОБНЫЕ СВОЙСТВА ПРОТИВ ПАТОГЕННЫХ И УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ЭКСТРАКТОВ РАСТЕНИЙ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2022. – № 6. – С. 81-86;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=13403 (дата обращения: 28.01.2023).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.685