použití kovových sloučenin jako antimikrobiální látky se táhne už tisíce let a do 20. století, jen aby byl nahrazen zavedením ekologické antibiotika v polovině 20. století (Hobman a Crossman, 2015). Antimikrobiální látky na bázi kovů (MBA) vykazují příslib udržitelnosti vůči přenosným chorobám (cíle udržitelného rozvoje OSN ‐ 3.3), přesto jejich použití a postupy ovlivňují ostatní SDG včetně 3.9, 6.3 a 12.4, které se týkají neznečištěného prostředí pro zdravý život.
konečným cílem antimikrobiálních látek je vysoká účinnost při nízkých dávkách bez vývoje rezistence. Obnovený zájem o kovy jako antimikrobiální a biocidní činidla se odráží v naději, že se vyvine menší rezistence. Tradiční antibiotika mají tendenci následovat kulku‐cílový koncept, působí na specifické biochemické procesy: replikace, transkripce, překlad a další úklid metabolické enzymy, které poskytují snadné progresivní rezistence (Tenover, 2006; Aminov, 2010). Alternativně se zdá, že kovy cílí na více buněčných procesů vedoucích k pleiotropním účinkům na bakteriální buňky (Lemire et al ., 2013).
nyní je všeobecně známo, že různé kovové ionty jsou toxické pro bakterie (Nies, 1999; Harrison et al., 2004). Celkově kovů, které jsou stále více považovány za antimikrobiální látky jsou obvykle v rámci přechodných kovů d‐bloku, (V, Ti, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Tb, W, Ag, Cd, Au, Hg) a pár dalších kovy a metaloidy od skupiny 13-16 periodické tabulky (Al, Ga, Ge, As, Se, Sn, Sb, Te, Pb a Bi). Zajímavý objev učinil před více než 10 lety, že kovy mají silnou účinnost proti mikrobům roste jako biofilm (Teitzel a Parsek, 2003; Harrison et al., 2004). To bylo významné, protože typickým fenotypem biofilmů je jejich antimikrobiální rezistence (Stewart a Costerton, 2001). Kromě toho kovy prokázaly určitou účinnost na persisterových buňkách, spících variantách pravidelných buněk, které byly nepropustné pro antibiotika (Harrison et al., 2005a, b).
v posledních několika desetiletích jsme zaznamenali široké komerční nasazení MBA, zejména Cu a Ag. Studie dokumentovaly účinnost a výkon kovových iontů pro řadu zdravotnických prostředků a produktů. Níže následuje několik příkladů: obvazy na rány obsahující Ag se ukázaly jako docela účinné, což prokazuje 99% snížení životaschopnosti buněk (Boonkaew et al ., 2014). Močové katétry potažené Ag vykazují významný přínos pro pacienty s infekcemi močových cest ve srovnání s tradičními katétry potaženými slitinou (Rupp et al ., 2004). Kombinace povlaků vyrobených prostřednictvím depozice Ag a Ti mají také prokázána snížená životaschopnost buněk proti Staphylococcus aureus a Klebsiella pneumoniae, při zobrazení žádné cytotoxické účinky na epiteliální a osteoblastické buňky (Ewald et al., 2006). S rostoucí přenosu patogenů na různé povrchy, různé Cu povlaků byly zkoumány pro jejich potenciál ve snížení životaschopnosti patogenních mikroorganismů; zprávy prokázaly snížení Listeria monocytogenesnm (Wilks et al., 2006), Escherichia coli, včetně Verocytotoxigenní E. coli (Wilks et al., 2005), Mycobacterium tuberculosis (Mehtar et al. 2008), Salmonella enterica, Camplylobacter jejuni (Faúndez et al., 2004), enterokoky rezistentní na vankomycin (Warnes a Keevil, 2011), s. aureus rezistentní na methicilin (Noyce et al., 2006). Životaschopnost bakterií je na lhůty, pouze minuty až několik hodin s Cu povrch, expozice, když ve srovnání s jinými povrchy, jako je nerezová ocel, PVC, hliník, bronz a křemíku bronzu. Ochranné respirační obličejové masky impregnované oxidem mědi vykazují zvýšenou biocidní aktivitu proti chřipce (Borkow et al ., 2010) a ponožky impregnované Cu bylo prokázáno, že zlepšují hojení drobných ran a řezů u diabetických pacientů (Borkow et al ., 2009). Nyní je také běžné vidět ionizátory Cu / Ag používané pro kontrolu legionel v distribučních systémech pitné vody v nemocnicích ke zmírnění nozokomiálních infekcí (Lin et al ., 2011). Kontrola mnoha výše uvedených organismů je klíčem k udržitelnosti zdraví, protože mnoho z nich je uvedeno na nedávném seznamu prioritních patogenů WHO, z nichž jsou naléhavě potřebná nová antibiotika (Tacconelli et al ., 2017).
v Současné době, kovové sloučeniny obsahující lze zakoupit v obchodech a na Webu; ve skutečnosti, stříbro našlo cestu do mnoha spotřebitelských výrobků, jako je oblečení, deodorant, zubní kartáčky, skleničky a dokonce i stříbro ionizátor pračky. Společnosti nyní nabízejí služby stříbrného povlaku pro řadu produktů, od podlah po kuchyňské náčiní, a nádoby na skladování potravin, abychom jmenovali alespoň některé. Souběžně vidíme také použití mědi pro mnoho z těchto typů výrobků. Produkt reklama zahrnuje důvěru v bezpečnost kovu používají jako antimikrobiální, stále, i přes bohatství informací zveřejněných na mechanismy kovy, v mnoha případech přesné mechanismy, které zabíjejí mikroby, a jejich účinek na lidské buňky na to přijde, stále zůstává nejasné.
i když užitečné v marketingu, jako je běžné použití Mba bude vést ke ztrátě v účinnost, podobné zneužívání a nadužívání antibiotik, která vedla k multi‐antibiotická rezistence kmenů a jejich rychlé ztrátě účinnosti. Bohužel už může být příliš pozdě, alespoň pro Ag A Cu, kvůli jejich rozšířenému nasazení. Navíc, tam jsou již četné zprávy kolem zkřížená rezistence mezi různými kovy na bázi antimikrobiálních látek (např. Cu a Ag cross‐rezistence uvádí Torres‐Urquidy a Světlé, 2012), což může vést k multimetal odpor (MMR). Jistě, mikroby, zejména rostoucí jako biofilm, mají inherentní schopnost rozvíjet MMR (Harrison et al., 2007).
postupy udržitelnosti používání MBA by také měly zahrnovat diskusi o odpadech. Již vidíme MBA používané v zemědělském průmyslu pro hospodářská zvířata a plodiny, což vede ke zvýšenému zatížení kovů v půdách a odtoku srážek/zavlažování. Dále se zdá, že existuje společný výskyt a koselekce genů rezistence na antibiotika s geny rezistence na kovy (Li et al ., 2017). Jako doplněk biotechnologických přístupů může technologická revoluce omic, zejména genomika a proteomika, poskytnout biomarkery pro vlastnosti rezistence, jakmile jsou identifikovány. Nakonec to může vést k udržitelnému používání kovových antimikrobiálních látek prostřednictvím cílených / personalizovaných aplikačních přístupů, zejména tam, kde nejsou MBA nasazeny, když jsou přítomny markery rezistence.
bioremediace toxických znečišťujících látek včetně kovů je rozhodující pro trvalé zdraví a ekonomické blaho. Ve většině zemí světa je však legislativa slabá a mírné pokuty jsou pro většinu průmyslových odvětví jednoduše považovány za náklady na podnikání. Z větší části, tam je malá hnací síla pro sanaci, a tak, vidíme kopat a skládka nebo plot off postupy v nejlepším případě. Bez přísnějších právních předpisů a sankcí je jediným způsobem, jak inspirovat průmysl, přidání pobídek k produktu v procesu bioremediace. To se nyní stává možností v oblasti bioremediace kovových a metaloidních kontaminantů.
ke zmírnění tohoto zdroje znečišťujících kovů by měly být použity sanační strategie prostřednictvím mikrobiální bioremediace. I když odolnost kovů mohou být prostřednictvím snížení příjmu nebo efluxní mechanismy, jiné mechanismy, které budou využívány v biotechnologii pro kovové bioremediace jsou biotransformace a srážek spolu s biosorption kovů. Srážky (biomineralizací)jsou vzrušující vyhlídkou na získání kovů z vodních/mořských systémů kontaminovaných kovy (Golby et al ., 2014). Například mikrobiální bio-pračky mikrobových komunit pro zpracování kovů by mohly být použity v komunálních čistírnách odpadních vod, kde se ročně uvolňují miliony dolarů drahých kovů (Dobson a Burgess, 2007; Westerhoff a kol., 2015).
nedávno došlo k výbuchu ve vývoji nano-antimikrobiálních látek na bázi kovů (Dastjerdi a Montazer, 2010). Navíc je ve vývoji vzrušující biotechnologie využívající mikroby jako zelené chemické továrny na výrobu kovových nanomateriálů; tyto biofaktory vyrobené nanomateriály byly zkoumány pro jejich účinnost a hodnotu jako nano-MBA. Příklady zahrnují AuNP (Maliszewska et al., 2014), AgNP (Fayaz et al., 2010), SeNP (Cremonini et al., 2016; Piacenza a kol., 2017) a TeNP (Srivastava et al., 2015). Zde lze použít bakterie pro sanaci kovové znečišťující látky k vytvoření nových nano-MBA materiálů udržitelným způsobem. Pomocí mikroby pro výrobu kovových nanomateriálů s antimikrobiální vlastnosti je realistický biotechnologických slib směrem k udržitelnosti, jako je využívá zelené syntetické přístupy k stabilní nanomateriály, vynikající pro jejich chemicky syntetizovaných protějšky.
Zatímco dosavadní výzkum na Mba má značný slib, pochopení toxikologie těchto kovů na lidi, dobytek, úrodu a (mikrobiální)‐ekosystému jako celku chybí. Chronická expozice je často ignorována. Aby bylo dosaženo udržitelné praxe, musí být politiky založené na akutní i chronické expozici systematicky studovány souběžně s antimikrobiálními/biocidními vlastnostmi kovů.