خواص ضدعفونی ذرات نانو

خواص ضدعفونی ذرات نانو (Disinfection properties of nanoparticles) یکی از خواص کاربردی و ویژه این ذرات است که می تواند تحول عظیمی در دنیای ضد عفونی کننده ها ایجاد کند.

خواص ضدعفونی ذرات نانو بسیار بیشتر از الکل و سایر ضد عفونی کننده هاست و تأثیر ماندگار آنها می تواند برای از بین بردن اجرام عفونت زا بسیار کمک کننده باشد. 

در حال حاضر ظهور سریع سویه های مقاوم به عوامل ضد میکروبی کار ضد عفونی و مبارزه با عفونت ها بسیار دشوار کرده و علاوه بر افزایش طول مدت عفونت باعث افزایش خطر مرگ و میر در سطح جهان شده است. به علاوه برخی از عوامل ضد میکروبی متعارف قادر به عبور از غشای سلول های خاص نیستند که این مسئله درمان پاتوژن های داخل سلولی را محدود می کند.

ظهور نانو ذرات (NP) به دلیل داشتن خواص فیزیولوژیکی گسترده می تواند نوید بخش تولید طیف گسترده ای از عوامل ضد میکروبی NP باشد. با استفاده از این تکنیک می توان محدودیت های موجود برای از بین بردن عوامل عفونت زا را از بین برد و بسیاری از عفونت ها را به سرعت درمان یا از بروز آنها جلوگیری کرد.

چشم انداز توسعه عوامل ضد میکروبی قوی NP که دارای قابلیت های چندگانه هستند پزشکی بالینی را متحول کرده و نقش مهمی در کاهش بار بیماری های موجود در جامعه ایفا خواهد کرد.

کاربرد خواص ضدعفونی ذرات نانو:
رویکرد استفاده از مواد نانو به عنوان ضد عفونی کننده به پایداری، همگن بودن، راندمان بالا و اثربخشی طیف وسیع بیوسیدی آنها با پتانسیل ویروس کشی، باکتری کشی، قارچ کشی، ضد پارازیت و اسپور کشی مربوط می شود.

این خواص ضد عفونی ذرات نانو به همراه توانایی عملکرد سطحی و پراکندگی آنها در سطوح مختلف خواص ضد میکروبی بسیار قدرتمندی ارائه می دهد که با اتصال به لیگاند هایی مانند هیدروکسیل، کربوکسیل، آمین و سایر رادیکال های شیمیایی تکمیل می شود.

خواص ضدعفونی ذرات نانو با بهره گیری از نقره، مس و طلا صورت می گیرد که دارای خواص تمیز کنندگی و ضد عفونی کنند عالی هستند. برخی از این NP ها اکنون به عنوان مواد ضد عفونی کننده در بیمارستان ها مورد استفاده قرار می گیرند.

در این مجموعه ها سطوح مختلف با مواد نانو قوی در برابر پاتوژن های بیمارستانی از جمله پاتوژن های مقاوم مانند استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین (MRSA) که مسئول بیشتر عفونت های بیمارستانی هستند، ضد عفونی می شود. به عنوان مثال، نشان داده شده است که پلیمرهای سیلیکونی AuNPs بار میکروبی را بر روی سطوح بالینی به طور فعال کاهش می دهد.

به دلیل عملکرد بیوسیدی و طبیعت غیر سمی برخی از NP ها مانند AgNP این ترکیبات به طور گسترده ای برای ضد عفونی دستگاه های پزشکی جهت کاهش عفونت ها مورد استفاده قرار می گیرند. به علاوه، مواد نانو حاوی نقره در شامپوهای مخصوص حیوانات خانگی به عنوان مواد ضد عفونی کننده، تمیز کننده و نرم کننده استفاده می شوند. AgNP ها همچنین می توانند به عنوان روکش روی فیلترهای تصفیه آب مورد استفاده قرار بگیرند.

علاوه بر این در حال حاضر از NP ها به عنوان نگهدارنده در بسته بندی ها برای جلوگیری از فساد مواد غذایی استفاده می شود. به عنوان مثال این ترکیبات با ایجاد یک فیلم ضد میکروبی که باعث کاهش آلودگی میکروبی می شود اکسیداسیون را در مواد غذایی کنترل می کنند و تغییرات رنگ را تا 40 روز به تاخیر می اندازند.

خواص ضدعفونی ذرات نانو و مکانیسم اثر آنها:
به طور سنتی، بسیاری از عوامل ضد میکروبی رشد میکروب ها را از طریق چند مکانیسم شناخته شده مانند مهار ساخت دیواره سلولی و لیز آن، مهار سنتز پروتئین، تغییر غشاهای سلولی، جلوگیری از سنتز اسید نوکلئیک و فعالیت آنتی متابولیتی مهار می کنند.

ولی ضد میکروب های NP ممکن است با توجه به خصوصیات فیزیکی- شیمیایی گسترده با توجه به اندازه، شکل، مساحت سطحی، انرژی سطحی، بار، بلورینگی، تراکم، تجمع و ترکیب شیمیایی از نظر مکانیسم با یکدیگر تفاوت داشته باشند.

اگر چه اکثر مکانیسم های ضد میکروبی NP هنوز ناشناخته اند و هم اکنون تحت تحقیق هستند ولی مطالعات نشان می دهد که نانو ذرات می توانند تجزیه و تخریب دیواره سلول باکتری را وساطت کنند.

علاوه بر این خواص ضدعفونی ذرات نانو می تواند با تولید گونه های اکسیژن واکنش پذیر و پراکسیداسیون لیپیدها صورت بگیرد مثلا اثرات ضد باکتریایی CuNP شامل اکسیداسیون پروتئین ها و تخریب DNA در سلول های E. coli است یا نانو ذرات اکسید روی (ZnO) با اختلال در غشای سلولی و استرس اکسیداتیو در کمپیلوباکتر ژژونی، اثرات ضد باکتریایی خودشان را اعمال می کنند.

ضد میکروب های NP مانند AgNP نیز به لیپوپلی ساکاریدها، پروتئین های سطحی یا کانال های پورینی متصل می شوند و دیواره سلولی را فرو می ریزند و پتانسیل غشا را محدود می کنند.

به طور مشابه AgNP باعث القای جریان فسفات، کاهش سطح ATP سلولی، تعامل با گروه سولفاهیدریل (یا تیول) و تغییر اجزای سیتوپلاسمی و همچنین مهار آنزیم های تنفسی و مهار تکثیر DNA در باکتری های گرم منفی و گرم مثبت می شود.

خواص ضدعفونی ذرات نانو در کنار سمیت بالقوه آنها:
نانو ذرات به عنوان ضدعفونی کننده دارای مقاومت بسیار خوبی هستند و در مقایسه با عوامل ضد میکروبی غیر نانو پارتیکل باعث مقاومت نمی شوند. با این حال سمیت بالقوه این ترکیبات می تواند خواص ضد میکروبی ذرات نانو را تحت تأثیر قرار دهد و کاربرد آنها را کاهش دهد.

در حقیقت، محرک ترین اثر اکثر داروها سمیت بالقوه آنها برای ارگانیسم هایی است که عوامل ضد میکروبی NP نیز از این قاعده مستثنی نیستند. بنابراین، پاسخ موثر به دوز عوامل ضد میکروبی NP یک عامل مهم در ارتباط با انسان و موجودات دیگر است.

به عنوان مثال تحقیقات نشان می دهد که ضد میکروب های AgNP با دوز زیر کشنده باعث از بین بردن اسکلت سلولی و سلول های بنیادی عصبی بزرگسالان در محیط کشت می شوند. در دوز زیر کشنده 1.0 میکروگرم بر میلی لیتر، AgNP در سلول بنیادی عصبی باعث تولید اجزاء F- اکتین می شود که نشانگر اختلال در عملکرد اکتین است.

مطالعات دیگر نیز اثرات سیتوتوکسیک ضدعفونی کننده های نانو ذرات را نشان می دهد بنابراین باید تحقیقات گسترده تر و دقیق تری در رابطه با اثرات ضد عفونی کننده این ترکیبات صورت بگیرد تا بتوان در طیف وسیع از خواص ضدعفونی ذرات نانو با خیال راحت استفاده کرد.