Cíl: Cílem projektu je navrhnout a ověřit nanokonstrukt jako inovativní nástroj pro efektivní zacílení na bakteriální buňku. Metodika: Konstrukt SPIONs/ Au/NPs/AB1/GF/AgNPsGS/ APO/ATB je tvořen: A – stříbrná nanočástice, která byla připravena zelenou syntézou z rostlinných extraktů (AgNPsGS); B – apoferitin (APO) s enkapsulovaným antibiotikem (ATB); C – superparamagnetická zlatá nanočástice modifikovaná grafenovým listem a protilátkou (SPIONs/Au/NPs/AB1/GF). Výsledky: Nejlepší antibakteriální efekt k S. aureus byl pozorován u AgNPsGS4 (Thymus serpyllum): 0,4 μg/ ml. Efektivita enkapsulace antibiotika do nanometrické struktury apoferitinu byla okolo 15 % aplikované koncentrace. V přítomnosti nanokonstruktu byla zaznamenána dramatická inhibice S. aureus. Biologický efekt nanotransportérů spočívá ve dvou hlavních mechanismech. AgNPsGS indukují vznik reaktivních kyslíkových radikálů (ROS reactive oxygen species), což následně vede k poškození buněčné membrány bakteriální buňky a k destrukci prokaryotické nukleové kyseliny. Kromě efektu AgNPsGS se uplatňuje i účinek enkapsulovaného ATB, který se podílí na léčbě bakteriální infekce a který lze vhodně zvolit podle typu infekčního onemocnění. Dále svou roli také sehrává významný synergický efekt AgNPsGS a ATB. Závěr: Díky inovativnímu a funkčnímu spojení účinku AgNPsGS a ATB dochází ke vzniku jedinečného terapeutického nanosystému pro cílenou terapii vážných bakteriálních infekcí.

Aim: The aim of the project was to design and verify the nanoconstruct as an innovative tool for effective targeting to the bacterial cell. Methods: The SPIONs/Au/ NPs/AB1/GF/AgNPsGS/APO/ ATB construct consists of: A – a silver nanoparticle prepared by green synthesis using plant extracts (AgNPsGS); B – apoferritin (APO) with the encapsulated antibiotic (ATB); and C – a superparamagnetic gold nanoparticle modified with graphene sheet and antibody (SPIONs/Au/NPs/AB1/GF). Results: The highest antibacterial effect (Staphylococcus aureus) was observed in AgNPsGS4 (Thymus serpyllum) at a concentration of 0.4 μg/mL. The effectiveness of encapsulation of the antibiotic into the nanometric structure of apoferritin was about 15% of the applied concentration. Dramatic inhibition of S. aureus was observed in the presence of the nanoconstruct. The biological effect of nanotransporter consists in two main mechanisms. AgNPsGS induce the formation of ROS, which subsequently leads to damage to the bacterial cell membrane and destruction of prokaryotic nucleic acid. In addition to the effect of AgNPsGS, the effect of encapsulated ATB is involved in the treatment of bacterial infection. This antibiotic can be appropriately selected according to the type of infectious disease. Furthermore, a significant synergistic effect of AgNPsGS and ATB also plays a role. Conclusion: Due to the innovative and functional combination of the effects of AgNPsGS and ATB, a unique therapeutic nanosystem was created.

Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta Ústav vinohradnictví a vinařství

Prevention Medicals s r o Oddělení výzkumu a vývoje

Veterinární a farmaceutická univerzita Brno Farmaceutická fakulta Ústav humánní farmakologie a toxikologie

Wroclaw Medical University Wroclaw Polsko Ústav biomedicínských a environmentálních analýz

Silver nanoparticles prepared by green synthesis and synergistic effect with antibiotic as the basis of nanoconstruct for the treatment of bacterial infections