Amerikanische Wissenschaftler im Nanobereich haben herausgefunden, wie Silberionen auf Bakterien wirken, einschließlich solcher, die gegen Antibiotika resistent sind. Die Forschungsergebnisse werden in der Zeitschrift Applied and Environmental Microbiology veröffentlicht.
Die antimikrobiellen Eigenschaften von Silber sind seit Jahrhunderten bekannt, obwohl es weitgehend ein Rätsel bleibt, wie genau Silber Bakterien abtötet. Traditionell beschränkten sich Studien zur antibakteriellen Wirkung von Silber darauf, die Eigenschaften von Organismen, die mit silberhaltigen Zubereitungen behandelt wurden, mit Kontrollen zu vergleichen. Dies ergab jedoch nur eine quantitative Bewertung, die es uns nicht ermöglichte, den sehr physikalischen Mechanismus der Metallwirkung auf Mikroorganismen zu verstehen.
Amerikanische Wissenschaftler der University of Arkansas haben den Wirkungsprozess von Silberionen auf die Proteine lebender Bakterien auf molekularer Ebene analysiert. Zu diesem Zweck verwendeten sie eine fortschrittliche Bildgebungstechnik - photoaktivierte Lokalisierungsmikroskopie mit Einzelpartikelverfolgung -, um im Laufe der Zeit die Dynamik bestimmter Proteine in Escherichia coli, einem Modellorganismus für die mikrobiologische Forschung, zu beobachten.
Wissenschaftler erwarteten, dass Silberionen die Aktivität von Bakterien verlangsamen würden, aber sie sahen das Gegenteil - Silberionen beschleunigten die Diffusionsdynamik von Proteinen.
„Es ist bekannt, dass Silberionen Bakterien hemmen und abtöten können. Daher haben wir erwartet, dass die Silberbehandlung in Bakterien alles verlangsamen würde. Aber unerwartet stellten wir fest, dass sich die Dynamik des Proteins beschleunigte - zitiert in einer Pressemitteilung der Universität, die Worte des Studienleiters, Associate Professor für Physik Yong Wang (Yong Wang).
Bei genauerer Untersuchung des Verhaltens von Proteinen stellten die Wissenschaftler fest, dass Silberionen dazu führen, dass die gepaarten DNA-Stränge in Bakterien die Bindung zwischen Protein und DNA trennen und schwächen. Kalorimetrische Analysen haben bestätigt, dass DNA- und Silberionen direkt interagieren.
"Wenn ja, können Sie die schnellere Proteindynamik erklären, die durch Silber verursacht wird", sagt Wang. - Wenn ein Protein an DNA gebunden ist, bewegt es sich in Bakterien langsam zusammen mit DNA, die ein riesiges Molekül ist. Im Gegenteil, wenn sie mit Silber behandelt werden, fallen Proteine von der DNA ab, bewegen sich von selbst und bewegen sich daher schneller."
Wang und seine Kollegen haben in ihrer vorherigen Studie mit gebogener DNA die durch Silberionen verursachte Aufspaltung von DNA-Strängen beobachtet. Das Experiment bestand dann darin, die Spannung in den gebogenen DNA-Strängen zu erhöhen, um sie anfälliger für Wechselwirkungen mit anderen Chemikalien, einschließlich Silberionen, zu machen.
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"Letztendlich wollen wir die neuen Erkenntnisse aus diesem Projekt nutzen, um wirksamere Antibiotika auf der Basis von Silbernanopartikeln zu entwickeln", sagte Wang.
Wissenschaftler hoffen, dass ihre Ergebnisse dazu beitragen werden, Medikamente auf der Basis von Silbernanopartikeln zu entwickeln, um die sogenannten "Superbugs" - Bakterien, die gegen gängige Antibiotika resistent sind - zu bekämpfen, die in den letzten Jahren weltweit zu einer echten Bedrohung für die öffentliche Gesundheit geworden sind.