Серебро и
биоплёнки
Как наночастицы серебра изучаются в контексте борьбы с биоплёнками. Ознакомительный обзор научных публикаций.
Научные исследования взаимодействия
Что известно о формировании биоплёнок и действии серебра

Серебро и биоплёнки: научный взгляд на антимикробные технологии

Бактерия на поверхности и бактерия внутри биоплёнки — это не одно и то же. Свободно плавающие клетки отличаются от организованного сообщества, окружённого защитным матриксом. Биоплёнки образуются на медицинских изделиях, катетерах, имплантах, трубах, фильтрах, мембранах и поверхностях, контактирующих с водой. Серебро исследуется как средство, способное подавлять формирование биоплёнок и воздействовать на уже сформированные структуры. На этой странице мы разбираем, как образуются биоплёнки, почему их сложно уничтожить и что показывают исследования серебра.
Почему бактерии объединяются в биоплёнки
От свободных клеток к организованному сообществу
Бактерия на поверхности и бактерия внутри биоплёнки — это не одно и то же. Свободно плавающие бактерии находятся в жидкости. При попадании на подходящую поверхность они могут закрепиться.

Затем микроорганизмы начинают выделять внеклеточные полимерные вещества. Формируется структура, которую называют биоплёнкой.
Биоплёнки могут возникать:
  • на медицинских изделиях;
  • катетерах;
  • имплантах;
  • трубах;
  • фильтрах;
  • мембранах;
  • пищевом оборудовании;
  • стоматологических материалах;
  • поверхностях, постоянно контактирующих с водой.
Именно поэтому проблема биоплёнок объединяет сразу несколько областей применения серебра.
Где образуются биоплёнки
Поверхности, на которых формируются биоплёнки
Почему биоплёнку сложнее уничтожить
Защитный матрикс и устойчивость структуры
Внутри биоплёнки бактерии находятся в своеобразном защитном матриксе. Он может затруднять проникновение некоторых антимикробных веществ. Кроме того, внутри биоплёнки формируются условия, отличающиеся от условий для свободных клеток.

Поэтому предотвращение формирования биоплёнки часто оказывается проще, чем уничтожение уже сформированной структуры.
Исследования показывают, что AgNPs способны подавлять образование биоплёнок различных микроорганизмов. В одном из исследований наночастицы серебра обеспечивали более 95% ингибирования формирования биоплёнки Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus epidermidis.

Другие исследования показали антибиоплёночную активность серебра против MRSA, MRSE и других микроорганизмов.
Серебро против биоплёнок
Ингибирование формирования биоплёнки
Серебро и зрелая биоплёнка
Воздействие на уже сформированную структуру
Здесь ситуация значительно сложнее. Если биоплёнка уже сформировалась, концентрация и способ доставки серебра становятся особенно важными.

Поэтому современные исследования пытаются сочетать серебро:
  • с гидрогелями;
  • полимерами;
  • ферментами;
  • другими наноматериалами;
  • контролируемыми системами высвобождения.
Например, AgNP-гидрогель исследовался на модели зрелой биоплёнки S. aureus в хронической ране и показал выраженное воздействие на биоплёнку в эксперименте.
Очень важное направление — предотвращение образования биоплёнки непосредственно на изделии.

Исследователи создают:
  • серебряные покрытия;
  • серебряно-полимерные покрытия;
  • композитные материалы;
  • серебросодержащие катетеры;
  • функциональные поверхности имплантов.
Одно из исследований серебряно-полимерного покрытия катетеров показало способность уменьшать образование биоплёнки у уропатогенных бактерий.
Серебро и биоплёнка на медицинских изделиях
Профилактика образования биоплёнки на поверхностях
Серебро и грибковые биоплёнки
Действие на Candida и другие грибковые структуры
Биоплёнки образуют не только бактерии. Например, Candida albicans и Candida glabrata способны формировать биоплёнки на различных поверхностях.

Исследование коллоидных наночастиц серебра показало их воздействие на прикреплённые клетки и биоплёнки этих грибов.
Биоплёнка — сложная биологическая структура.
Её свойства зависят от:
  • вида микроорганизмов;
  • возраста биоплёнки;
  • поверхности;
  • температуры;
  • влажности;
  • состава среды;
  • концентрации серебра;
  • размера наночастиц.
Поэтому результат одного эксперимента нельзя автоматически переносить на любую биоплёнку.
Почему серебро не всегда является универсальным решением
Ограничения и зависимость от условий
Обзоры научных исследований
Ключевые работы по серебру и биоплёнкам
1. Silver nanoparticles impede the biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus epidermidis (2010).
Показано более 95% ингибирование формирования биоплёнки исследованных бактерий.
2. Silver colloidal nanoparticles: antifungal effect against adhered cells and biofilms of Candida albicans and Candida glabrata (2011).
Исследовано воздействие коллоидных наночастиц серебра на грибковые биоплёнки.
3. Antibiofilm activity of a monolayer of silver nanoparticles anchored to an amino-silanized glass surface (2013).
Закреплённые на стекле AgNPs демонстрировали выраженную антибиоплёночную активность против Staphylococcus epidermidis.
4. Highly effective antibiofilm coating of silver-polymer nanocomposite on polymeric medical devices (2014).
Исследовано серебряно-полимерное покрытие катетеров, способное подавлять образование биоплёнки.
5. Surface Immobilization of Nano-Silver on Polymeric Medical Devices to Prevent Bacterial Biofilm Formation (2019).
Исследована фиксация наносеребра на медицинских полимерных материалах для предотвращения образования биоплёнки.
Обзоры научных исследований положительного влияния коллоидного серебра на воду

Что показывает научная литература?

Исследования позволяют сделать достаточно конкретный вывод:
водные системы с наночастицами серебра действительно способны подавлять различные микроорганизмы в воде. Но эффективность зависит от формы серебра и условий применения.
Положительный результат
Исследователи изучали способность биологически синтезированных серебряных наночастиц препятствовать формированию биоплёнок Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus epidermidis. После 24 часов воздействия AgNPs ингибирование образования биоплёнки превышало 95% для обоих исследованных видов бактерий. Важность результата заключается в том, что биоплёнка значительно повышает устойчивость микроорганизмов к неблагоприятным воздействиям и является фактором хронических инфекций. Полученные данные показали, что серебряные наночастицы способны воздействовать не только на свободно плавающие бактерии, но и на процесс формирования организованного микробного сообщества на поверхности.
Источник информации: PubMed / Colloids and Surfaces B: Biointerfaces
Автор: Kalimuthu Kalishwaralal и соавт.
Название исследования: Silver nanoparticles impede the biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus epidermidis
Источник информации: PubMed / Biomaterials
Автор: Angelo Taglietti и соавт.
Название исследования: Antibiofilm activity of a monolayer of silver nanoparticles anchored to an amino-silanized glass surface
Положительный результат
Учёные создали стеклянную поверхность, на которой серебряные наночастицы были прочно закреплены в виде монослоя. Испытания проводились против биоплёнки Staphylococcus epidermidis — микроорганизма, имеющего большое значение при инфекциях медицинских материалов. Поверхность показала выраженную антибиоплёночную активность, при этом наночастицы оставались прочно связанными с основой и практически не отделялись от неё. Одновременно происходило контролируемое высвобождение ионов Ag+, создававшее локальную антимикробную среду. Работа продемонстрировала возможность получения устойчивой поверхности, которая сочетает механическую фиксацию серебра с длительным локальным воздействием на биоплёнку.
Положительный результат
В исследовании катетеры Фолея покрывали серебром, плазменно-полимеризованным анилином и композитом Ag–полимер. Полученные покрытия испытывали против распространённых уропатогенов и оценивали как уничтожение свободных бактериальных клеток, так и способность препятствовать образованию биоплёнки. Серебросодержащие катетеры показали выраженное бактерицидное действие и снижение количества бактерий, а также эффективно подавляли образование биоплёнки. Постепенное высвобождение серебра обеспечивало продолжительное действие материала. Авторы также сообщили об отсутствии выраженной токсичности исследованных устройств и указали на возможность использования такого покрытия для снижения риска осложнений, связанных с катетеризацией.
Источник информации: PubMed / Journal of Biomedical Materials Research Part B
Автор: Munin Agarwala и соавт.
Название исследования: Highly effective antibiofilm coating of silver-polymer nanocomposite on polymeric medical devices deposited by one step plasma process
Источник информации: PubMed / International Journal of Nanomedicine
Автор: исследовательская группа под руководством AgNP-исследований
Название исследования: Taking the Silver Bullet Colloidal Silver Particles for the Topical Treatment of Biofilm-Related Infections
Положительный результат
В работе исследовались коллоидные серебряные наночастицы различной формы — сферические, кубические и звёздчатые — с точки зрения их антибиоплёночной активности и токсичности. Наиболее благоприятные результаты показали квазисферические частицы: в лабораторных условиях они обеспечивали уничтожение около 96% биоплёнки Staphylococcus aureus, 97% MRSA и 98% Pseudomonas aeruginosa. В модели заражённых нематод применение этих частиц также сопровождалось снижением смертности. Важным результатом стало сохранение стабильности суспензии более шести месяцев без заметного снижения антибиоплёночной активности. При этом форма и свойства частиц существенно влияли на безопасность.
Положительный результат
Особенно интересным для данной страницы является исследование, в котором использовался именно раствор коллоидного серебра, а не только серебряное покрытие или отдельная медицинская повязка. Эксперимент проводился на овечьей модели хронического риносинусита, связанного с Staphylococcus aureus. Во всех четырёх группах, получавших серебро, наблюдалось статистически значимое снижение массы биоплёнки по сравнению с контрольной группой, где применялся физиологический раствор. Различия были высоко значимыми — p < 0,001. При этом показатели крови, биохимические параметры, гистологическая картина и структура ресничек существенно не отличались от контроля.
Источник информации: PubMed / International Forum of Allergy & Rhinology
Автор: исследовательская группа по овечьей модели хронического риносинусита
Название исследования: Topical colloidal silver as an anti-biofilm agent in a Staphylococcus aureus chronic rhinosinusitis sheep model
Применение серебра в других сферах
Серебро, коллоидное серебро, наносеребро. От быта и медицины до промышленности и высоких технологий — серебро находит применение там, где важны чистота, надёжность и долговечность.

Важная информация

Материалы сайта носят информационный характер и не являются медицинскими рекомендациями.
Информация на сайте носит ознакомительный характер и основана на открытых данных, научных публикациях и нашем 10-летнем опыте. «Сибириада 1581 — Волшебный заступник» зарегистрирован как БАД в соответствии с законодательством РФ. Научные публикации подтверждают длительную историю применения серебра и антимикробные свойства его определённых форм, однако эффективность и безопасность конкретного продукта следует оценивать отдельно. Предупреждения размещены по требованию закона — это формальность для всех БАДов, не отражающая наших личных убеждений и не являющаяся попыткой оценить наш продукт. Мы делимся опытом и данными из открытых источников исключительно в ознакомительных целях.