Наноразмерное серебро: безопасность и эффективность для здоровья человека

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

За последние несколько десятилетий наночастицы металлов и, в частности, серебра, диаметром менее 100 нм существенно расширили область своего применения в различных биомедицинских целях. Так, наночастицы серебра имеют большой потенциал в широком диапазоне применения в качестве антимикробных агентов, покрытий для биомедицинской продукции, носителей для доставки лекарств, биоинженерии, поскольку они имеют дискретные физические свойства и широкую биохимическую функциональность. Исследования показали, что на размер, морфологию, стабильность и свойства (химические и физические) наночастиц металлов сильно влияют условия эксперимента, кинетика взаимодействия ионов металлов с восстановителями и процессы адсорбции стабилизатора с наночастицами металлов. Данный обзор ставит своей целью анализ использования наночастиц серебра в современной медицине на основании данных отечественной и зарубежной литературы за последние пять лет. В результате проведенного исследования подтвердилась высокая биологическая активность препаратов с наносеребром в качестве противовоспалительных, антимикробных агентов, противогрибковых препаратов, наличие угнетающего влияния на простейших, антиоксидантное и противораковое действие, обоснована актуальность применения в биоинженерии и стоматологии. Однако быстрый прогресс и развитие технологий привели к опасениям по поводу потенциального риска, связанного с использованием и применением наночастиц серебра для здоровья человека и окружающей среды. Поэтому в настоящем обзоре делается попытка дать характеристику и количественную оценку потенциальному вредному воздействию наночастиц серебра на здоровье лабораторных животных и человека, а также уделяется внимание способам нейтрализовать или снизить токсичное влияние наночастиц серебра на организм человека.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Юлия Александровна Морозова

Новосибирский государственный педагогический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: moroz243@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5433-0641

Экстерн

Россия, 630126, Новосибирск, Вилюйская ул., д. 28

Дмитрий Сергеевич Дергачев

ООО «Медицинские системы»

Email: angel_a_angel@icloud.com
ORCID iD: 0000-0002-2126-8984

генеральный директор

Россия, Санкт-Петербург

Михаил Альбертович Суботялов

Новосибирский государственный педагогический университет; Новосибирский государственный университет

Email: subotyalov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8633-1254
SPIN-код: 9170-4604

доктор медицинских наук

Россия, 630126,Новосибирск, Вилюйская ул., д. 28; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Список литературы

  1. Bekkeri S. A Review on Metallic Silver Nanoparticles//IOSR J Of Pharm. 2015. Vol. 4. No. 7. P. 38–44. doi: 10.9790/3013-0407038044
  2. Запороцкова И.В. Нанотехнологии и наноматериалы: научные, экономические и политические реалии нового века//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 3. Экономика. Экология. 2015. № 1. С. 18–29. doi: 10.15688/jvolsu3.2015.1.2
  3. Григорьев М.Г., Бабич Л.Н. Использование наночастиц серебра против социально значимых заболеваний//Молодой ученый. 2015. № 9. С. 396–401.
  4. Воейкова Т.А., Крестьянова И.Н., Сахибгараева Л.Ф., и др. Биосинтез наночастиц сульфида серебра микроскопическими грибами//Актуальная биотехнология. 2015. № 3. С. 51–51.
  5. Станишевская И.Е., Стойнова А.М., Марахова А.И., Станишевский Я.М. Наночастицы серебра: получение и применение в медицинских целях//Разработка и регистрация лекарственных средств. 2016. № 1. С. 66–69.
  6. Mashrai A., Dar A.M., Sherwani M.A., et al. Biosynthesis of silver nanoparticles as a platform for biomedicinal application//J Nanosci Nanomed. 2018. Vol. 2. No. 1. P. 25–33. doi: 10.2147/IJN.S72313
  7. Franci G., Falanga A., Galdiero S., et al. Silver nanoparticles as potential antibacterial agents//Molecules. 2015. Vol. 20. No. 7. P. 8856–8874. doi: 10.3390/molecules20058856
  8. Khorrami S., Zarrabi A., Khaleghi M., et al. Selective cytotoxicity of green synthesized silver nanoparticles against the MCF-7 tumor cell line and their enhanced antioxidant and antimicrobial properties//Int J Nanomedicine. 2018. Vol. 13. P. 8013–8024. doi: 10.2147/IJN.S189295
  9. Tippayawat P., Phromviyo N., Boueroy P., Chompoosor А. Green synthesis of silver nanoparticles in aloe vera plant extract prepared by a hydrothermal method and their synergistic antibacterial activity//Peer J. 2016. Vol. 4. No. 10. P. 2589. doi: 10.7717/peerj.2589
  10. Jafari A., Pourakba R.L., Farhadi K., et al. Biological synthesis of silver nanoparticles and evaluation of antibacterial and antifungal properties of silver and copper nanoparticles//Turk J Biol. 2015. Vol. 39. P. 556–561. doi: 10.3906/biy-1406-81
  11. Dulta K., Avinash K., Pankaj K. Eco-friendly Synthesis of Silver Nanoparticles Using Carica Papaya Leaf Extract and its Antibiogram Activity. International Conference on New Horizons in Green Chemistry & Technology (ICGCT); 2018 Dec 10. doi: 10.2139/ssrn.3298711
  12. Balu S.K., Andra S., Kannan S., et al. Facile synthesis of Silver nanoparticles with medicinal grass and its biological assessment. Materials Letters. 2020;259:126900. doi: 10.1016/j.matlet.2019.126900
  13. Selvamuthumari J., Meenakshi S., Ganesan M., et al. Antibacterial and catalytic properties of silver nanoparticles loaded zeolite: green method for synthesis of silver nanoparticles using lemon juice as reducing agent//Nanosystems: physics, chemistry, mathematics. 2016. Vol. 7. No. 4. P. 768–773. doi: 10.17586/2220-8054-2016-7-4-768-773
  14. Sacco P., Travan A., Borgogna M., et al. Silver-containing antimicrobial membrane based on chitosan-TPP hydrogel for the treatment of wounds//J Mater Sci Mater Med. 2015. Vol. 26. ID128. doi: 10.1007/s10856-015-5474-7
  15. Захаров А.В., Хохлов А.Л., Эргешов А.Э. Наночастицы серебра в решении проблемы лекарственной устойчивости возбудителя//Архивъ внутренней медицины. 2017. № 7. С. 188–199. doi: 10.20514/2226-6704-2017-7-3-188-199
  16. Qais F.A., Shafiq A., Khan H.M., et al. Antibacterial Effect of Silver Nanoparticles Synthesized Using Murraya koenigii (L.) against Multidrug-Resistant Pathogens//Bioinorganic Chemistry and Applications. 2019. Vol. 2019. ID11. doi: 10.1155/2019/4649506
  17. Deljou A., Goudarzi S. Green Extracellular Synthesis of the Silver Nanoparticles Using Thermophilic Bacillus Sp. AZ1 and its Antimicrobial Activity Against Several Human Pathogenetic Bacteria//Iran J Biotech. 2016. Vol. 14. No. 2. P. 25–32. doi: 10.15171/IJB.1259
  18. Ураскулова Б.Б., Гюсан А.О. Клинико-бактериологическое исследование эффективности использования наночастиц серебра для лечения туберкулеза верхних дыхательных путей//Вестник оториноларингологии. 2017. № 82. C. 54–57. doi: 10.17116/otorino201782354-57
  19. Selim A., Tlhaig M.M., Taha S.A., Nasr E.A. Antibacterial activity of silver nanoparticles against field and reference strains of Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium bovis and multiple-drug-resistant tuberculosis strains//Rev Sci Tech Off Int Epiz. 2018. Vol. 37. No. 3. P. 823–830. doi: 10.20506/rst.37.3.2888
  20. Захаров А.В., Хохлов А.Л. Результаты экспериментальных исследований применения наночастиц серебра при туберкулезе с лекарственной устойчивостью возбудителя//Медицинский вестник Северного Кавказа. 2019. Т. 14, № 1–2. C. 195–199. doi: 10.14300/mnnc.2019.14013
  21. Захаров А.В., Эргешов А.Э., Хохлов А.Л., Кибрик Б.С. Эффективность сочетания изониазида и наночастиц серебра в лечении экспериментального туберкулеза//Туберкулез и болезни легких. 2017. Т. 95, № 6. С. 51–58. doi: 10.21292/2075-1230-2017-95-651-58
  22. Jafari A., PourakbaR L., Farhadi K., et al. Biological synthesis of silver nanoparticles and evaluation of antibacterial and antifungal properties of silver and copper nanoparticles//Turk J Biol. 2015. Vol. 39. P. 556–561. doi: 10.3906/biy-1406-81
  23. Maquiaveli C.C., Rochetti A.L., Fukumasu H., et al. Antileishmanil activity of verbascoside: Selective arginase inhibition of intracellular amastigotes of Leishmania (Leishmania) amazonensis with resistance induced by LPS plus IFN-γ//Biochem Pharmacol. 2017. Vol. 127. P. 28–33. doi: 10.1016/j.bcp.2016.12.018
  24. Lourdes C.S., Brito L.L., Bezerra T.T., et al. Silver and gold nanoparticles from tannic acid: synthesis, characterization and evaluation of antileishmanial and cytotoxic activities//An Acad Bras Cienc. 2017. Vol. 90. No. 3. P. 2679–2689. doi: 10.1590/0001-3765201820170598
  25. Keerthiga N., Anitha R., Rajeshkumar S., Lakshmi T. Antioxidant Activity of Cumin Oil Mediated Silver Nanoparticles//Pharmacogn J. 2019. No. 11. P. 787–789. doi: 10.5530/pj.2019.11.125
  26. Saratale R.G., Benelli G., Kumar G., et al. Biofabrication of silver nanoparticles using the leaf extract of an ancient herbal medicine, dandelion (Taraxacum officinale), evaluation of their antioxidant, anticancer potential, and antimicrobial activity against phytopathogens//Environ Sci Pollut Res. 2018. Vol. 25. P. 10392–10406. doi: 10.1007/s11356-017-9581-5
  27. Kuppusamy P., Ichwan S.J., Al-Zikri P.N., et al. In Vitro Anticancer Activity of Au, Ag Nanoparticles Synthesized Using Commelina nudiflora L. Aqueous Extract Against HCT-116 Colon Cancer Cells//Biol Trace Elem Res. 2016. Vol. 173. P. 297–305. doi: 10.1007/s12011-016-0666-7
  28. El-Naggar N.E., Hussein M.H., El-Sawah A.A. Bio-fabrication of silver nanoparticles by phycocyanin, characterization, in vitro anticancer activity against breast cancer cell line and in vivo cytotoxicity//Sci Rep. 2017. Vol. 7. ID10844. doi: 10.1038/s41598-017-11121-3
  29. Rathi Sre P.R., Reka M., Poovazhagi R., et al. Antibacterial and cytotoxic effect of biologically synthesized silver nanoparticles using aqueous root extract of Erythrina indica lam. Spectrochim Acta Part A//Mol Biomol Spectrosc. 2015. Vol. 135. P. 1137–1144. doi: 10.1016/j.saa.2014.08.019
  30. Govindaraju K., Krishnamoorthy K., Alsagaby S.A., et al. Green synthesis of silver nanoparticles for selective toxicity towards cancer cells//IET Nanobiotechnol. 2015. Vol. 9. No. 6. P. 325–330. doi: 10.1049/iet-nbt.2015.0001
  31. Alsalhi M.S., Devanesan S., Alfuraydi A.A., et al. Green synthesis of silver nanoparticles using Pimpinella anisum seeds: antimicrobial activity and cytotoxicity on human neonatal skin stromal cells and colon cancer cells//Int J Nanomedicine. 2016. Vol. 11. P. 4439–4449. doi: 10.2147/IJN.S113193
  32. Vijayan R., Joseph S., Mathew B. Indigofera tinctoria leaf extract mediated green synthesis of silver and gold nanoparticles and assessment of their anticancer, antimicrobial, antioxidant and catalytic properties//Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2018. Vol. 46. P. 861–871. doi: 10.1080/21691401.2017.1345930
  33. Oh K.H., Soshnikova V., Markus J., et al. Biosynthesized gold and silver nanoparticles by aqueous fruit extract of Chaenomeles sinensis and screening of their biomedical activities//Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2018. Vol. 46. P. 599–606. doi: 10.1080/21691401.2017.1332636
  34. Yakop F., Abd Ghafar S.A., Yong Y.K., et al. Silver nanoparticles Clinacanthus Nutans leaves extract induced apoptosis towards oral squamous cell carcinoma cell lines//Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2018. Vol. 46. No. 2. P. 131–139. doi: 10.1080/21691401.2018.1452750
  35. Saleh T., Ahmed E., Yu L., et al. Silver nanoparticles improve structural stability and biocompatibility of decellularized porcine liver//Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2018. Vol. 46. No. 2. P. 273–284. doi: 10.1080/21691401.2018.1457037
  36. Niska K., Knap N., Kędzia A., et al. Capping Agent-Dependent Toxicity and Antimicrobial Activity of Silver Nanoparticles: An In Vitro Study. Concerns about Potential Application in Dental Practice//Int J Med Sci. 2016. Vol. 13. No. 10. P. 772–782. doi: 10.7150/ijms.16011
  37. Shawky H.A., Soha M.B., Gihan A.E.L.B., et al. Evaluation of Clinical and Antimicrobial Efficacy of Silver Nanoparticles and Tetracycline Films in the Treatment of Periodontal Pockets//IOSR J Dental Med Sci. 2012. Vol. 2. No. 1. P. 6–12. doi: 10.5923/j.ijmb.20120201.02
  38. Corrêa J.M., Mori M., Sanches H.L., et al. Silver nanoparticles in dental biomaterials//Int J Biomater. 2015. Vol. 2015. P. 1–9. doi: 10.1155/2015/485275
  39. Pérez-Díaz M.A., Boegli L., James G., et al. Silver nanoparticles with antimicrobial activities against Streptococcus mutans and their cytotoxic effect//Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2015. Vol. 55. P. 360–366. doi: 10.1016/j.msec.2015.05.036
  40. World Health Report 2008. Working together for health. Geneva, World Health Organization, 2008.
  41. Lem K.W., Choudhury A., Lakhani A.A., et al. Use of nanosilver in consumer products//Recent Pat Nanotechnol. 2012. Vol. 6. No. 1. P. 60–72. doi: 10.2174/187221012798109318
  42. Hendrickson O.D. Toxicity of nanosilver in intragastric studies: biodistribution and metabolic effects//Toxicology Letters. 2016. Vol. 241. P. 184–192. doi: 10.1016/j.toxlet.2015.11.018
  43. Wang Z., Xia T., Liu S. Mechanisms of nanosilver-induced toxicological effects: more attention should be paid to its sublethal effects//Nanoscale. 2015. Vol. 7. No. 17. P. 7470–7481. doi: 10.1039/C5NR01133G
  44. Демин В.А., Гмошинский И.В., Демин В.Ф., и др. Моделирование межорганного распределения и бионакопления искусственных наночастиц (на примере наночастиц серебра)//Российские нанотехнологии. 2015. Т. 10, № 3–4. С. 103–109. doi: 10.1134/S1995078015020081
  45. Зайцева Н.В., Землянова М.А., Звездин В.Н., и др. Токсикологическая оценка наноразмерного коллоидного серебра в экспериментах на мышах. Поведенческие реакции, морфология внутренних органов//Анализ риска здоровью. 2015. № 2. С. 68–81. doi: 10.21668/health.risk/2015.2.09
  46. Власов Р.В., Каде А.Х., Барышев М.Г., и др. Влияние хронического перорального поступления наночастиц серебра на активность процессов свободно-радикального окисления в эксперименте у крыс//Современные проблемы науки и образования. 2017. № 2. С. 24.
  47. Гмошинский И.В., Шипелин В.А., Ворожко И.В., и др. Токсикологическая оценка наноразмерного коллоидного серебра, стабилизированного поливинилпирролидоном. III. Энзимологические, биохимические маркеры, состояние системы антиоксидантной защиты//Вопросы питания. 2016. Т. 85, № 2. С. 14–23.
  48. Зайцева Н.В., Землянова М.А., Звездин В.Н., и др. Токсикологическая оценка наноразмерного коллоидного серебра, стабилизированного поливинилпирролидоном, в 92-дневном эксперименте на крысах. II. Морфология внутренних органов//Вопросы питания. 2016. Т. 85, № 1. С. 47–55.
  49. Шумакова А.А., Шипелин В.А., Сидорова Ю.С., и др. Токсикологическая оценка наноразмерного коллоидного серебра, стабилизированного поливинилпирролидоном I. Характеристика наноматериала, интегральные, гематологические показатели, уровень тиоловых соединений и апоптоз клеток печени//Вопросы питания. 2015. Т. 84, № 6. C. 46–57.
  50. Sun C. Silver nanoparticles induced neurotoxicity through oxidative stress in rat cerebral astrocytes is distinct from the effects of silver ions//Neurotoxicology. 2015. Vol. 52. P. 210–221. doi: 10.1016/j.neuro.2015.09.007
  51. Gaillet S., Rouanet M.J. Silver nanoparticles: their potential toxic effects after oral exposure and underlying mechanisms – a review//Food and Chemical Toxicology. 2015. Vol. 77. P. 58–63. doi: 10.1016/j.fct.2014.12.019
  52. Korani M., Ghazizadeh E., Korani S., et al. Effects of silver nanoparticles on human health//Eur J Nanomed. 2015. Vol. 7. No. 1. P. 51–62. doi: 10.1515/ejnm-2014-0032
  53. Chang B.M., Pan L., Lin H.H., Chang H.C. Nanodiamond-supported silver nanoparticles as potent and safe antibacterial agents//Sci Rep. 2019. Vol. 9. No. 1. ID13164. doi: 10.1038/s41598-019-49675-z
  54. Marassi V., Di Cristo L., Smith S.G.J., et al. Silver nanoparticles as a medical device in healthcare settings: a five-step approach for candidate screening of coating agents//R Soc Open Sci. 2018. Vol. 5. No. 1. ID171113. doi: 10.1098/rsos.171113
  55. Ansari M.A., Khan H.M., Khan, A.A., et al. Anti-biofilm efficacy of silver nanoparticles against MRSA and MRSE isolated from wounds in a tertiary care hospital Indian//J Med Microbiol. 2015; Vol. 33. No. 1. P. 101–109. doi: 10.4103/0255-0857.148402

© Морозова Ю.А., Дергачев Д.С., Суботялов М.А., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65565 от 04.05.2016 г.