Την αξιολόγηση των ικανοτήτων τριών ειδών νανοσωματιδίων με βάση τον χαλκό για τον έλεγχο της βακτηριακής καρκίνωσης του ακτινιδίου αποτέλεσε θεματολογία μίας έρευνας στην Κίνα..

Οι τύποι νανοσωματιδίων που χρησιμοποιήθηκαν

Οι ερευνητές συνέθεσαν:

1. Cu(OH)₂ nanowires (νανο‑καλώδια)

2. Cu₃(PO₄)₂·3H₂O nanosheets (νανο‑φύλλα)

3. Cu₄(OH)₆Cl₂ nanoparticles (νανο‑σφαιρικά)

Χαρακτηρισμός νανοϋλικών με βάση τον χαλκό. Εικόνα TEM ( A-1 ), HR-TEM ( A-2 ), SEM ( A-3 ) και EDS ( A-4 ) νανονημάτων Cu(OH) 2 . Εικόνα TEM ( B-1 ), HR-TEM ( B-2 ), SEM ( B-3 ) και EDS ( B-4 ) νανονημάτων Cu3 (PO4 ) 2 · 3H2O . Εικόνα TEM ( C-1 ), HR-TEM ( C-2 ), SEM ( C-3 ) και EDS ( C-4 ) νανοσωματιδίων οξυχλωριούχου χαλκού. Διάγραμμα XRD νανονημάτων Cu(OH) 2 , νανονημάτων Cu3 ( PO4 ) 2 ·3H2O και νανοσωματιδίων Cu4 ( OH ) 6Cl2 ( D ) . Φάσματα έρευνας XPS των νανοσυρμάτων Cu(OH) 2 ( E ), Cu 3 (PO 4 ) 2 · 3H 2 O ( F ) και Cu 4 (OH) 6 Cl 2 νανοσωματιδίων ( G ).

Αυτά χαρακτηρίστηκαν με ηλεκτρονική μικροσκόπηση και φασματοσκοπικές μεθόδους για να επιβεβαιωθούν η δομή και η σύσταση τους.

Βασικά ευρήματα — αποτελεσματικότητα

Ελάχιστη Βακτηριοκτόνο Συγκέντρωση/Minimum Bactericidal Concentration (MBC)

Όλα τα νανομορφές είχαν MBC ίση με 1.56 μg/mL, δηλαδή πολύ ισχυρότερη βακτηριοκτόνο δράση σε σχέση με τον εμπορικό χαλκούχο παράγοντα thiodiazole copper, που είχε MBC >100 μg/mL.

Αντιβακτηριακή δράση νανοϋλικών με βάση τον χαλκό. Φωτογραφίες πλάκας άγαρ ( Α ) και η αποτελεσματικότητα απενεργοποίησης ( Β ) του Psa από νανοϋλικά με βάση τον χαλκό μελετήθηκε χρησιμοποιώντας μια μέθοδο μέτρησης πλάκας. Δυναμικό ζήτα των νανοσωματιδίων και η αλλαγή του δυναμικού ζήτα μετά την αλληλεπίδραση των νανοσωματιδίων με βακτήρια ( Γ ). CK: Αρνητικός έλεγχος.

Προστατευτική και θεραπευτική δραστικότητα in vivo

Οι συγγραφείς μέτρησαν δύο κύρια είδη δράσης σε φυτά ακτινιδίου:

Προστατευτική δραστικότητα (Protective efficacy)

Δείχνει πόσο καλά τα νανο‑σωματίδια προστατεύουν το φυτό όταν εφαρμόζονται πριν από την προσβολή.

Θεραπευτική δραστικότητα (Therapeutic efficacy)

Δείχνει πόσο καλά θεραπεύουν μετά από την προσβολή.

Σύμφωνα με τα δεδομένα της δημοσίευσης:

Η αλληλεπίδραση μεταξύ των βακτηρίων και των νανοσωματιδίων. Εικόνες TEM και SEM κυττάρων Psa που εκτέθηκαν σε PBS ( A-1 , B-1 ), νανοσύρματα Cu(OH) 2 ( A-2 , B-2 ) , νανοφύλλα Cu3 ( PO4 ) 2 ·3H2O ( A -3 , B-3 ) και νανοσωματίδια Cu4 ( OH) 6Cl2 ( A -4 , B-4 ) για 8 ώρες με συγκέντρωση 50 μg/mL . Εικόνες φθορισμού κυττάρων Psa που επωάστηκαν με PI ή CM–H2DCFDA μετά από έκθεση σε PBS ( C-1 , D-1 ), θειοδιαζολικό χαλκό ( C-2 , D-2 ), νανοσύρματα Cu(OH) 2 ( C-3, D-3 ), νανοφύλλα Cu3 (PO4 ) 2 · 3H2O ( C-4, D-4 ) και νανοσωματίδια Cu4 ( OH ) 6Cl2 ( C-5 , D-5 ) για 8 ώρες με συγκέντρωση 50 μg/mL.

Αυτά δείχνουν ότι:

• Κάποια νανο‑σωματίδια ήταν πιο αποτελεσματικά στην προστασία από την προσβολή.

• Άλλα ήταν πιο αποτελεσματικά στη θεραπεία μετά την εμφάνιση της νόσου.

Αποτελεσματικότητα ελέγχου νανοϋλικών με βάση τον χαλκό και θειοδιαζολικού χαλκού έναντι του βακτηριακού έλκους του ακτινιδίου υπό ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκηπίου στα 200 μg/mL. Προστατευτικές δράσεις ( A , C ). θεραπευτική δράση ( B , D ). Χρησιμοποιήθηκε μονόδρομη ANOVA με πολλαπλή δοκιμή σύγκρισης LSD για τον προσδιορισμό της σημαντικότητας σε όλες τις θεραπείες. Οι τιμές σε κάθε πάνελ που ακολουθούνται από διαφορετικά γράμματα διαφέρουν σημαντικά σε p < 0,05.

Τι δείχνει η μελέτη επιστημονικά

Οι νανο‑μορφές χαλκού έχουν πολύ μικρότερη MBC από το συμβατικό προϊόν — δηλαδή χρειάζονται πολύ μικρότερη ποσότητα για την ίδια βακτηριοκτόνο δράση.
Κάθε μορφή νανο‑χαλκού δείχνει διαφορετικό προφίλ προστασίας/θεραπείας, πιθανώς λόγω διαφορετικών μεγεθών και σχημάτων.
Η δράση πιθανότατα αφορά αλληλεπίδραση με την επιφάνεια των βακτηρίων, παραγωγή αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) και διαταραχή της κυτταρικής μεμβράνης, οδηγώντας σε θάνατο του παθογόνου.

Σημαντικότητα για τη χρήση στην πράξη

Βελτίωση της φυτοπροστασίας: Τα νανοσωματίδια χαλκού μπορούν να αποτελέσουν υποκατάστατο ή προσθήκη στις παραδοσιακές θεραπείες χημικού χαλκού.
Εναλλακτική προσέγγιση αντί για παραδοσιακά αντιβιοτικά: Μπορούν να μειώσουν την υπερβολική χρήση αντιβιοτικών σε φυτά, συμβάλλοντας στη μείωση ανάπτυξης ανθεκτικότητας.
Διαφοροποίηση στρατηγικών δράσης: Ανάλογα με τον στόχο (πρόληψη ή θεραπεία), μπορεί να επιλεχθούν διαφορετικά νανοϋλικά.

Τελικό Συμπέρασμα

Συνοπτικά, τα νανοσύρματα Cu(OH) 2 , τα νανοφύλλα Cu3(PO4)2·3H2O και τα νανοσωματίδια Cu4(OH)6Cl2 είχαν εξαιρετική αντιμικροβιακή δράση έναντι της Psa και όλα είχαν καλύτερη απόδοση από τα συμβατικά βακτηριοκτόνα με βάση τον χαλκό in vitro. Οι χημικές συνθέσεις, οι ειδικές μορφολογίες και τα μεγέθη σωματιδίων των νανοσωματιδίων επηρέασαν την αντιβακτηριδιακή τους δράση. Επιπλέον, τα νανοσωματίδια μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν με τις επιφάνειες των βακτηρίων Psa, προκαλώντας σοβαρό τραυματισμό στις κυτταρικές μεμβράνες και προκαλώντας οξειδωτικό στρες, με τελικό αποτέλεσμα τον θάνατό τους. Είναι σημαντικό ότι τα τρία νανοσωματίδια εμφάνισαν διαφορετικές θεραπευτικές και προστατευτικές δράσεις για τον έλεγχο του βακτηριακού έλκους του ακτινιδίου in vivo, οι οποίες μπορεί να σχετίζονται στενά με τα μεγέθη και τις μορφολογίες των νανοσωματιδίων τους. Αυτή η έκθεση είναι μόνο η αρχή της εφαρμογής των νανοσωματιδίων στον έλεγχο του βακτηριακού έλκους του ακτινιδίου. Η κατανομή, η συμπεριφορά αγωγιμότητας και η τοξικότητα των νανοσωματιδίων με βάση τον χαλκό με διαφορετικές συνθέσεις, μορφολογίες και μεγέθη σωματιδίων θα μελετηθούν περαιτέρω σε φυτά ακτινιδίου. Αυτή η δημοσίευση δείχνει ότι νανοσωματίδια βάσει χαλκού μπορούν να είναι μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική στα παραδοσιακά χαλκούχα βακτηριοκτόνα για τον έλεγχο της βακτηριακής καρκίνωσης στο ακτινίδιο, με σημαντικά καλύτερη αποτελεσματικότητα σε ελεγχόμενες δοκιμές.

Πηγή

Ren, G.; Ding, Z.; Pan, X.; Wei, G.; Wang, P.; Liu, L. Evaluation of the Abilities of Three Kinds of Copper‑Based Nanoparticles to Control Kiwifruit Bacterial Canker. Antibiotics 2022, 11(7), 891. https://doi.org/10.3390/antibiotics11070891