Identyfikacja molekularna, charakterystyka i aktywność przeciwbakteryjna nanocząstek srebra wytwarzanych przez grzyby wobec Bacillus subtilis sh3 i Klebsiella pneumoniae sh4

Przemiana „przyjaznych” grzybów w mikroskopijnych wojowników

Infekcje oporne na antybiotyki i rak to jedne z najbardziej palących problemów zdrowotnych naszych czasów. W tym badaniu badacze przyglądają się nieoczekiwanemu sojusznikowi wobec obu zagrożeń: powszechnemu grzybowi glebowemu, który potrafi wytwarzać cząstki srebra tysiące razy mniejsze niż ziarenko piasku. Te mikroskopijne cząsteczki, znane jako nanocząstki srebra, są produkowane w sposób przyjazny dla środowiska i następnie testowane jako środki przeciwko trudnym do leczenia bakteriom oraz komórkom raka piersi.

Dlaczego małe cząstki srebra mają znaczenie

Wiele bakterii, które kiedyś łatwo poddawały się antybiotykom, dziś je ignoruje, co utrudnia leczenie rutynowych zakażeń, a czasem czyni je śmiertelnymi. Srebro od dawna jest znane z hamowania lub zatrzymywania wzrostu drobnoustrojów, ale zmniejszenie go do rozmiarów nano znacznie zwiększa jego powierzchnię i reaktywność. Wyzwanie polega na wytworzeniu takich cząstek prostą, tanią i nietoksyczną metodą. W tym badaniu zespół wykorzystuje szczep grzyba, Fusarium oxysporum SH1, do przekształcenia rozpuszczalnej soli srebra w stałe nanocząstki, polegając na wydzielanych przez grzyba cząsteczkach zamiast na ostrych chemikaliach. Ta „zielona” droga obiecuje zarówno czystszą produkcję, jak i cząstki już pokryte naturalnymi substancjami stabilizującymi.

Od spleśniałych pomidorów do precyzyjnych nanomateriałów

Szczep grzyba został pierwotnie wyizolowany z zepsutych pomidorów i starannie zidentyfikowany za pomocą tradycyjnych metod morfologicznych oraz sekwencjonowania genetycznego. Aby wytworzyć cząstki, zespół hodował grzyba, zebrał płyn otaczający jego strzępki i dodał roztwór srebra. Widoczna zmiana barwy sygnalizowała, że jony srebra przekształcane są w stałe nanocząstki. Naukowcy następnie wykorzystali zestaw technik obrazowania i analiz, aby sprawdzić, co uzyskali. Mikroskopy elektronowe wykazały głównie kuliste cząstki o rozmiarach rzędu kilkudziesięciu nanometrów, podczas gdy inne metody potwierdziły, że były to krystaliczne cząstki srebra oraz że ich powierzchnie pokryte były białkami, cukrami i innymi naturalnymi związkami grzybowymi, co pomaga utrzymać stabilność i jednorodność rozmiaru.

Celowanie w oporne bakterie

Następnie grupa przetestowała, jak dobrze te grzybowe nanocząstki srebra potrafią zahamować dwa kłopotliwe kliniczne szczepy bakterii: Bacillus subtilis sh3, Gram-dodatni szczep, oraz Klebsiella pneumoniae sh4, Gram-ujemny szczep, oba oporne na kilka rodzin antybiotyków. W testach na szalkach Petriego nanocząstki tworzyły wyraźne strefy zahamowania wzrostu bakterii nawet przy bardzo niskich stężeniach, niższych niż w wielu wcześniejszych badaniach nad srebrem. Gdy cząstki łączono ze znanymi antybiotykami, takimi jak ciprofloksacyna i aztreonam, strefy zahamowania wokół dysków nasączonych lekiem stały się wyraźnie większe. Sugeruje to, że nanocząstki srebra i antybiotyki wzajemnie się wzmacniają, potencjalnie przywracając skuteczność leków tracących dotychczasową moc.

Selekcyjny nacisk na komórki nowotworowe

Te same nanocząstki sprawdzono również na dwóch typach ludzkich komórek hodowanych w laboratorium: komórkach raka piersi MCF7 oraz prawidłowych komórkach barwnikowych skóry (melanocytach) oznaczonych jako HFB4. Przy użyciu standardowego testu kolorymetrycznego oceniającego kondycję komórek badacze stwierdzili, że komórki nowotworowe traciły żywotność przy znacznie niższych dawkach nanocząstek niż komórki normalne. Obrazy mikroskopowe wykazały, że leczone komórki nowotworowe zaokrąglały się, kurczyły i odrywały od podłoża, co odpowiada poważnym uszkodzeniom, podczas gdy komórki normalne wykazywały łagodniejsze zmiany przy podobnych dawkach. Ten wzorzec wskazuje na pewien stopień selektywności: w warunkach testu grzybowe nanocząstki srebra silniej oddziaływały na komórki nowotworowe niż na komórki zdrowe.

Co to może oznaczać dla przyszłych terapii

Mówiąc prosto, praca ta pokazuje, że naturalnie występujący grzyb może działać jak miniaturowa fabryka wytwarzająca drobne cząstki srebra, które są skuteczne wobec bakterii opornych na leki i wykazują względnie silniejsze działanie wobec komórek raka piersi niż wobec komórek normalnych. Proces przebiega w łagodnych warunkach i unika toksycznych chemikaliów, co czyni go atrakcyjnym z punktu widzenia środowiska. Choć wyniki są wstępne i ograniczone do doświadczeń laboratoryjnych, wskazują na przyszłość, w której starannie zaprojektowane nanocząstki srebra wytwarzane przez grzyby mogłyby być dodawane do antybiotyków w celu przywrócenia ich skuteczności lub włączane do nowych strategii walki z rakiem. Konieczne będą dalsze badania na zwierzętach, a ostatecznie u ludzi, aby potwierdzić bezpieczeństwo, dawkowanie i mechanizmy działania tych cząstek w organizmach żywych.

Cytowanie: Ismail, M.AM., Rafat, S., Hamza, H.A. et al. Molecular identification, characterization and antibacterial activity of fungal-mediated silver nanoparticles against Bacillus subtilis sh3 and Klebsiella pneumoniae sh4. Sci Rep 16, 10728 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42107-9

Słowa kluczowe: nanocząstki srebra, zielona synteza, oporność na antybiotyki, Fusarium oxysporum, komórki raka piersi