Відомо, що металеве срібло має антимікробні властивості. Однак якщо покопатися в літературі, то виявиться, що це твердження аж ніяк не безперечно. Щонайменше, антимікробна дія срібного посуду залежить від складу води. Так, якщо налити в срібну посудину чисту воду, мікроорганізми в ній розвиваються гірше, ніж в скляній, але якщо вода вже містить мікроби, вона такою і залишиться. Доктор технічних наук Д.А.Рогаткін провів серію скрупульозних дослідів як з давно відомими солями срібла, так і з модними наночастинками і прийшов до висновків, несподіваним для багатьох любителів «срібної води» .
По-перше, виявилося, що антимікробну дію мають іони будь-якого важкого металу, необов'язково срібла. Просто, наприклад, солі ртуті не часто для цього використовують з інших причин. А ось мідь відмінно вбиває мікробів, недарма, як не раз відзначала науково-популярна література, матеріалознавці все частіше рекомендують саме з її сплавів робити дверні ручки в лікарнях, на транспорті - це зменшує ймовірність контактної передачі інфекції. А по-друге, ті що були в розпорядженні групи Рогаткіна наночастинки срібла на мікробів взагалі ніяк не діяли. Однак переважна більшість сучасних досліджень біологічної активності срібла присвячена його наночастинкам, причому саме їх дезінфікуючим властивостями. Розглянемо деякі публікації, щоб оцінити стан справ в цій галузі і, можливо, вирішити протиріччя.
Ось, наприклад, дослід зі шкідливими хвороботворними грибками Candida albicans («Microbial Pathogenesis», 2016, 99, 271-281). Чисті наночастинки срібла слабо діяли на них, а якщо наночастинки несли на своїй поверхні фунгіцид - амфотерицин В, тоді ефективність зростала в кілька разів, що не дивно. Може бути, срібло і не призначене для боротьби з грибками? Досліди зі склянкою з «срібного» скла свідчать про зворотне («Materials Science and Engineering: C», 2016, 67, 144-150). Такий стакан отримали, обмінявши в його складі іони натрію на іони срібла, а потім в нього налили препарат, що містить як бактерії - кишкову папочку, золотистий стафілокок, так і грибки Candida albicans. У всіх випадках при добовій витримці стакан демонстрував відмінні антимікробні властивості. А ось в сталеву поверхню іони срібла можна впровадити без всякого обміну, просто обстрілюючи її пучком прискорених частинок; це називається «Іонна імплантація». На такій поверхні кишкова паличка і золотистий стафілокок розвиваються значно повільніше («Surface and Coatings Technology», 2016, 307, А, 345-351). Звичайно, імплантовані іони - не наночастинки, проте вважається, що останні діють, зокрема, і за рахунок виділення іонів в навколишній розчин. У всякому разі впровадження всього трьох або п'яти вагових відсотків нановолокон срібла в поліетилен так само, як і іони уповільнює швидкість росту бактеріальної плівки з кишкової палички, в даному досліді - на 56 і 88% відповідно («Materials Science and Engineering: C », 2016, 69, 1282-1289).
Однак, препарат на основі поєднання срібла для лікування опіку не зміг зрівнятися з медом. Як показав огляд літератури з даними клінічних випробувань, мед лікував рань в середньому на п'ять з гаком днів швидше, і в цих дослідах було більше неінфікованих ран («Burns», 2016, S0305-4179 (16) 30210-8; doi: 10.1016/ j.burns.2016.07.004). Так що чутки про бактерицидну дію срібла дійсно злегка перебільшені.
Однак титановий імплантат медом не намастиш, а ось впровадити срібні наночастинки в його поверхню можна. Досліди з таким матеріалом дозволили з'ясувати механізм, який заважає бактеріям формувати плівки: у клітин стафілококів двох видів сповільнювалася робота генів, відповідальних за ті білки, що зв'язують клітини з поверхнею і один з одним. Більш того, досліди на культурах людських і бактеріальних клітин показали, що на модифікованій поверхні перші ростуть краще других, тобто навіть якщо інфекція потрапить на імплантат, швидше за все, вона не зможе перешкодити його імплантації («Scientific Reports», 2016, 6, 32699 ; doi: 10.1038/srep32699). Срібло в даному випадку грає роль не дезінфікуючого засобу, а пригнічувало шкідливу мікрофлору і допомагає організму самостійно впоратися з цим завданням.
Тема боротьби з біоплівками займає багато місця в сучасній науковій літературі з наночастинок. Це не дивно, адже конгломерати клітин мікроорганізмів можуть формуватися і на імплантатах, і на каркасах для вирощування штучних органів, і на медичному інструменті, і в інших місцях - від фільтрів до будь-яких пофарбованих поверхонь. У всіх цих випадках на допомогу кличуть наночастинки срібла, і не без успіху. В одних дослідах їх додавали і в гідро-гелі з волокнами шовку, в інших - в полімерну масу безпосередньо під час отримання полімерних нановолокон методом спінінгування і завжди отримували уповільнення зростання біоплівок. А роблять з таких матеріалів каркас для вирощування штучних органів. Концентрація наночасток може бути невеликою, наприклад 0,5 вагових відсотків, однак це вже забезпечить захист від мікробів, а зростанню клітин людини ще не зашкодить. Виростивши наночастинки на поверхні нанокристалів хітозану і додавши їх в сировину для виготовлення паперу, можна і їй надати бактерицидні властивості.
Взагалі ж, як випливає з свіжого огляду використання наночасток благородних металів («Chemical Society Review», 2012 41, 7, 2943-2970; doi: 10.1039 / с2сє153551), ними намагаються лікувати багато хвороб. Крім антибактеріальних властивостей, у наночасток срібла відкриті антивірусні. Показано, що вони прилипають до оболонки ВІЛ в настільки правильному місці, що частка вірусу не може приєднатися до мембрани клітини. Є досліди, які свідчать про ефективність наночастинок срібла проти вірусів герпесу і грипу. Відкрита у них і здатність стримувати розвиток кровоносних судин, причому без побічних дій, які відзначені у інших препаратів такого роду. Це важливо при багатьох захворюваннях, перш, за все при розвитку злоякісної пухлини, якій потрібно ростити судини для доставки поживних речовин. Втім, аналогічна проблема - зростання судин - виникає і при артриті. Препарати з наночастинками для його лікування створені, але в більшості випадків їх треба вводити безпосередньо в суглоб. Якщо ж препарат приймати всередину, то його ефективність нижче. У дослідах на собаках, які страждають від дисплазії кульшових суглобів (а це біда багатьох собачих порід), в районі суглоба вшивали пластинку з препаратом, і протягом двох років 83% тварин переставали відчувати біль. Правда, золоті наночастинки у багатьох таких випадках виявляються ефективнішими срібних і ніколи не викликають побічних ефектів на кшталт аргірії.
Як видно, наночастинки срібла, безсумнівно, виконують принаймні одну важливу справу - знищують мікробів при безпосередньому контакті з ними. До речі, досліди по впливу частинок срібла на рослини показали, що токсичність також проявляється при безпосередньому контакті з корінням або насінням («Environmental Science and Technology», 31 серпня 2016 року; doi: 10.1021 / acs.est.6b02434).
Який же механізм дії? Прямої відповіді на це питання немає. Серед причин - пряме пошкодження мембран клітин, порушення синтезу АТФ і реплікації ДНК, зміна роботи генів, виділення токсичних іонів срібла і активних форм кисню, що безпосередньо руйнують компоненти клітини. Цікаво, що в одних дослідах - по відношенню до шкідливим мікроорганізмам - наночастинки срібла виступають як продуценти окиснювачів, а в інших - по відношенню до клітин людини - стають антиоксидантами. На їх властивості може впливати навіть освітлення, так, на світлі вони виявилися більш активними проти ґрунтових грибків, ніж в темряві. Дослідники пов'язують це з порушенням видимим світлом так званих плазмонів - поверхневих хвиль зарядової щільності, які і вбивають мікробів («Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry», 2016, 330,117-125). А ще дію наночастинок залежить від їх форми, розміру, стану поверхні, а також від умов синтезу, оскільки в процесі на них може налипнути безліч речовин, здатних як збільшити, так і зменшити вбивчу силу срібла.
Зараз наночастинки для медичних цілей найчастіше роблять мокрим процесом: відновленням металевого срібла з розчину солей. До розчину потрібно додавати відновник і стабілізатор, що перешкоджає їх злипанню; це може бути одна речовина. Для цього часто застосовують екстракт з рослин, в тому числі цілющих - щоб не було сумнівів щодо того, чи можна приймати їх усередину, - а також залучають для синтезу бактерії, водорості і грибки. Як відзначають фахівці, вплинути на морфологію частинок можуть багато вміщених в екстрактах речовини: алкалоїди, сапоніни, фенольні сполуки, таніни, флавоноїди, фітостіроли і глікозиди. Так що вибір засобів високоточного проектування цілющих наночастинок у нанотехнологів досить широкий. Але зрозуміло, необхідні ретельні дослідження і виявлення всіх побічних ефектів, до яких може привести використання навіть не наночастинок, а препаратів з них. Адже відокремити голу наночастинку від тих речовин, що супроводжували її появу, неможливо, а може бути, і не потрібно з урахуванням можливого синергізму компонентів препарату.
