金属ベースの抗菌戦略 | Tanger

抗菌剤としての金属化合物の使用は、数千年前から20世紀にまでさかのぼり、20世紀半ばに有機抗生物質の導入に取っ 金属ベースの抗菌剤(MBA)は、伝染性疾患(国連持続可能な開発目標‐3.3)に向けた持続可能性の約束を示していますが、それらの使用と慣行は、健康的な生活のた抗菌剤の究極の目標は、抵抗性の進化なしに低用量で高い有効性である。

抗菌剤の最終的な目標は、低用量で高い有効性を有することである。 抗菌剤および殺生剤としての金属への新たな関心は、より少ない抵抗が進化することを期待して反映されている。 伝統的な抗生物質は、特定の生化学的プロセスに作用する弾丸標的概念に従う傾向がある:複製、転写、翻訳および進行性抵抗性の容易さを提供する他の あるいは、金属は、細菌細胞に対する多面的作用をもたらす複数の細胞プロセスを標的とするように見える(Lemire et al., 2013).様々な金属イオンが細菌に対して毒性であることは今や一般的な知識である(Nies、1999;Harrison et al., 2004). 全体として、ますます抗菌剤のために考慮されている金属は、典型的には、dブロックの遷移金属(V、Ti、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Tb、W、Ag、Cd、Au、Hg)および周期表の第13‐16族(Al、Ga、Ge、As、Se、Sn、Sb、Te、PbおよびBi)のいくつかの他の金属およびメタロイド内にある。 金属がバイオフィルムとして成長する微生物に対して強い効力を有することが1 0年以上前になされた興味深い発見(Teitzel and Parsek,2 0 0 3;Harrison e t a l., 2004). これは、バイオフィルムの典型的な表現型がそれらの抗菌抵抗性であるために重要であった(StewartおよびCosterton、2001)。 さらに、金属は、抗生物質に不浸透性であった通常の細胞の休眠変異体であるペルシスター細胞に対していくらかの有効性を示している(Harrison et al.,2005a,b).

過去数十年にわたって、特にCuとAgのMbaの商業的展開が広く広がっています。 研究は、医療機器や製品の数のための金属イオンの有効性と性能を文書化しています。 以下、いくつかの例に従う:A Gを含有する創傷包帯剤は、非常に有効であることが証明されており、細胞生存率の9 9%の低下を実証している(Boonkaew e t a l., 2014). Agで塗られる尿のカテーテルは従来の合金上塗を施してあるカテーテルと比較されたとき尿路感染症の患者に重要な利点を、表示します(Rupp et al., 2004). AgおよびTiの沈着によって生成された組み合わせコーティングはまた、上皮細胞および骨芽細胞に対する細胞毒性を示さない一方で、黄色ブドウ球菌およ, 2006). 様々な表面上の病原体からの伝達の増加に伴い、様々なCuコーティングは、病原性微生物の生存率を減少させる可能性について検討されている;報告は、Listeria monocytogenesnmの減少を実証している(Wilks et al. ら、2 0 0 6)、escherichia coli(verocytotoxigenic E.coliを含む)(Wilks e t a l. ら、2 0 0 5)、mycobacterium tuberculosis(Mehtar e t a l. 2 0 0 8)、salmonella enterterica、Camplylobacter jejuni(Faundez e t a l. ら、2 0 0 4)、バンコマイシン耐性腸球菌(WarnesおよびKeevil、2 0 1 1)、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(Noyceら、2 0 0 4)、バンコマイシン耐性腸球菌(WarnesおよびKeevil、2 0 1 1)、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(noyceら、, 2006). 細菌の生存率はステンレス鋼、ポリ塩化ビニール、アルミニウム青銅およびケイ素青銅のような他の表面と比較されたとき、Cuの表面の露出との数時間 酸化銅を含浸させた保護呼吸用フェイスマスクは、強化された抗インフルエンザ殺生物活性を示す(Borkow et al. Cu含浸靴下は、糖尿病患者の軽度の創傷および切傷の治癒を改善することが示されている(Borkow e t a l.,2 0 1 0)。, 2009). また、院内感染を軽減するために、病院の飲料水分配システムでレジオネラを制御するために使用されるCu/Agイオナイザーを見ることも一般的である(Lin et al., 2011). 多くは、新たな抗生物質が緊急に必要とされている最近のWHO優先病原体リストに記載されているように、上記の生物の多くの制御は、健康の持続可能性の鍵である(Tacconelli et al., 2017).

現在、金属含有化合物は、店舗やウェブ上で購入することができます;実際には、銀は、衣類、消臭剤、歯ブラシ、飲酒眼鏡、さらには銀イオナイザー洗濯機など、数多くの消費者製品にその方法を発見しました。 会社は今少数を示すためにフロアーリングからの台所道具、および食糧貯蔵容器に製品の範囲のための銀製のコーティングサービスを、提供している。 並行して、我々はまた、これらのタイプの製品の多くのための銅の使用を参照してください。 製品広告には、抗菌剤としての金属使用の安全性への自信が含まれていますが、金属毒性のメカニズムに関する豊富な情報にもかかわらず、多くの場合、微生物を殺す正確なメカニズム、およびそのヒト細胞への影響はまだ不明なままです。

マーケティングに有用であるが、Mbaのような一般的な使用は、マルチ抗生物質耐性株と有効性の彼らの急速な損失につながっている抗生物質の誤用 残念なことに、少なくともAgとCuは、その広範な展開のために、すでに遅すぎる可能性があります。 さらに、異なる金属ベースの抗菌剤間の交差耐性についてはすでに多数の報告があり(例えば、Torres‐Urquidy and Bright、2012によって報告されたCuおよびAg交差耐性)、これは多金属抵抗性(MMR)につながる可能性がある。 確かに、微生物、特にバイオフィルムとして成長している微生物は、MMRを発生させる固有の能力を有する(Harrison e t a l., 2007).

Mbaの使用の持続可能性の実践はまた、廃棄物の議論を含める必要があります。 私達は既に土および沈殿物/潅漑の流出の高められた金属の負荷をもたらす家畜および穀物のために農業工業で使用されるMbaを見る。 さらに、抗生物質耐性遺伝子と金属耐性遺伝子との共起および共選択が存在するようである(Li et al., 2017). バイオテクノロジーのアプローチを補完するものとして、omicの技術革命、特にゲノミクスとプロテオミクスは、彼らが同定された後、耐性形質のためのバイオマーカーを提供することができます。 最終的に、これは集中された/個人化された適用アプローチによって金属の抗菌剤の持続可能な使用を、特にそう抵抗のマーカーがあるときMbaが配置されな

金属を含む有毒な汚染物質のバイオレメディエーションは、持続的な健康と経済福祉のために重要です。 しかし、世界のほとんどの国では、法律は弱く、中程度の罰金は、ほとんどの業界に単にビジネスを行うコストと考えられています。 ほとんどの場合、修復のための原動力はほとんどなく、したがって、私たちは掘るとダンプを見たり、せいぜい慣行をオフにフェンスを見ます。 より強い立法および罰なしで、企業を促す唯一の方法はbioremediationプロセスのプロダクトの方の加えられた刺激である。 これは現在、金属および半金属汚染物質のバイオレメディエーションの分野で可能性になっています。

この金属汚染物質源を緩和するために、微生物バイオレメディエーションによる修復戦略を採用する必要があります。 金属に対する耐性は、取り込みまたは流出機構の減少を介して行うことができるが、金属バイオレメディエーションのためのバイオテクノロジーで悪用される他のメカニズムは、金属の生体吸収に伴う生体変換および沈殿である。 沈殿(バイオミネラリゼーションによる)は、金属汚染された水生/海洋系から金属を回収するための刺激的な見通しである(Golby et al., 2014). 例えば、金属加工微生物群集の微生物バイオスクラバーは、年間数百万ドルの貴金属が放出される地方自治体の排水処理現場で使用することができる(Dobson and Burgess,2007;Westerhoff et al., 2015).

最近、金属をベースとしたナノ抗菌剤の開発が爆発的に行われています(Dastjerdi and Montazer、2010)。 さらに、微生物をグリーン化学工場として金属ナノ材料を製造するエキサイティングなバイオテクノロジー; これらのバイオ工場で生産されたナノ材料は、ナノMBAとしての有効性と価値のために検討されている。 例としては、Aunp(Maliszewska e t a l. ら、2 0 1 4)、Agnp(Fayaz e t a l. ら、2 0 1 0)、Senp(Cremonini e t a l. ら、2 0 1 6;Piacenza e t a l. ら、2 0 1 7)およびTenp(Srivastava e t a l., 2015). ここでは、金属汚染物質の修復のために細菌を使用して、持続可能な方法で新規なナノMBA材料を生成することができる。 抗菌特性を持つ金属ナノ材料を製造するために微生物を使用することは、化学的に合成されたものよりも優れた安定したナノ材料に向けた緑の合成アプローチを利用するため、持続可能性に向けた現実的なバイオテクノロジーの約束です。

これまでのMbaに関する研究はかなりの約束を持っていますが、人間、家畜、作物、(微生物)生態系全体に対するこれらの金属の毒性学の理解は欠けて 慢性曝露はしばしば無視される。 持続可能な実践を得るためには、急性および慢性曝露の両方に基づく政策を、金属の抗菌性/殺生性と並行して体系的に研究する必要があります。

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