Mechanizm niszczenia bakterii

Ściana komórkowa bakterii

Kształty bakterii

Ściana komórkowa bakterii jest zbudowana inaczej, niż np. ściana komórkowa komórki roślinnej, ma swoisty skomplikowany skład chemiczny (cukrowo-tłuszczowo-peptydowy).

U bakterii głównym składnikiem ściany komórkowej jest peptydoglikan (mureina), składający się z długich łańcuchów wielocukrowych, połączonych ze sobą przez krótkie mostki peptydowe aminokwasów. Ściana komórkowa bakterii Gram-dodatnich jest grubsza od ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych i zawiera więcej peptydoglikanu.

Bakterie: 100 nm ~ 10 µm

Wirusy: 10 ~ 300 nm

Aminokwasy

To "cegiełki", z których zbudowane są wszystkie białka. Są to cząsteczki organiczne zbudowane z atomów węgla (C), wodoru (H), tlenu (O), azotu (N) i czasem siarki (S) (metionina, cysteina). Siarka jest niezbędna do syntezy białek
i witamin oraz tworzenia składników łańcucha transportu elektronów. Aminokwasy różnią się między sobą tylko tzw. grupą boczną (wyjątkiem jest prolina). Właściwości chemiczne danego aminokwasu wynikają z budowy i własności grupy bocznej. Aminokwasy połączone są między sobą tzw. wiązaniem peptydowym: -COOH + H2N- powstaje -CONH-.
Jednym z aminokwasów wchodzących w skład budowy ściany komórkowej bakterii jest Cysteina. Jej grupa boczna jest pokazana na rysunkach poniżej.

Końcówka Cysteiny grupa (-SH), czyli grupa tiolowa jest bardzo reaktywna. Dwie Cysteiny mogą połączyć się przez grupy tiolowe tworząc mostek disiarczkowy (dwusiarczkowy):  -S-S- w tym samym łańcuchu, lub też łączące dwa różne łańcuchy polipeptydowe. Są to silne wiązania atomowe występujące zwykle 
w liczbie kilku lub kilkunastu w jednej cząsteczce białkowej. Odgrywają ważną rolę w tworzeniu struktury trzeciorzędowej białek - zapewniają stabilizację struktury.

 

 

 

Metody dezaktywacji bakterii

  • Utlenianie katalityczne
    Srebro, na poziomie atomowym, posiada zdolność pochłaniania tlenu oraz działania jako katalizator w kierunku utleniania. Tlen atomowy (rodzimy) absorbowany na powierzchni jonów srebra w roztworze zaczyna czynnie reagować z "wystającymi" grupami tiolowymi (-SH) otaczającymi powierzchnię bakterii lub wirusów usuwając
    z nich atomy wodoru (tworząc np. wodę) i powodując tym samym wytworzenie przez atomy siarki wiązań
    typu -S-S-. Bakteria traci możliwość oddychania gdyż zamykane są dotychczasowe (ułożone w poprzek błony komórkowej) "kanały" przenoszenia elektronów tzw. łańcuch oddechowy.
    Prowadzi to do obumarcia bakterii. Dla wyjaśnienia utlenianie nie musi być sprzężone ze wzbogacaniem utlenianej substancji w tlen. Istotą utleniania jest oderwanie od substratu elektronów (zwykle odrywane są jednocześnie dwa elektrony), czemu z reguły towarzyszy odłączenie od nich dwóch protonów (H+) i ich przeniesienie na odpowiedni akceptor. Wywołanie zwykłej katalitycznej reakcji redukcja/utlenianie spowoduje reakcję srebra z wszelkimi ładunkami ujemnymi dostarczanymi przez układ krążenia organizmu względnie membranę proteinową oraz ich dezaktywację. Dzięki katalitycznym właściwościom srebra i wytwarzaniu tlenu aktywnego utlenieniu ulega materiał genetyczny komórki.
  • Reakcja ze ścianą komórki bakterii
    Srebro reaguje z odsłoniętymi peptydoglikanami, uniemożliwiając oddychanie komórkowe. Wiążąc komórkowy system przepływu energii dezaktywuje bakterie, co powoduje ich unicestwianie. Ponieważ komórki ssaków posiadają zupełnie inną powłokę (nie ma peptydoglikanów), srebro nie oddziałowuje na nie.

    Powstaje: 2(-SH) + 2 Ag+ → 2(-SAg) + 2H+

    Wymienione oddziaływanie srebra nie jest ukierunkowane na schorzenie, jak np. antybiotyki syntetyczne,
    lecz na strukturę komórkową. Każda komórka nie posiadająca ścianki chemicznie wytrzymałej jest podatna na oddziaływanie srebra. Dotyczy to wszelkich bakterii i innych organizmów bez ścianek komórkowych, dla przykładu wirusy międzykomórkowe.

  • Denaturacja białka
    Denaturacja białka polega na takiej zmianie jego budowy przestrzennej, która powoduje zanik aktywności biologicznej. Wiązania disulfidowe -S-S- ulegają rozszczepieniu w obecności odczynników redukujących (2H+).

    Powstaje: >CH2-S-S-CH2< + 2H → >CH2-S-H + H-S-CH2<

    W wyniku rozerwania wiązań dwusiarczkowych zniszczone są struktury przestrzennej budowy białka - prowadzi to do zaniku aktywności biologicznej białka. Inne czynniki denaturujące białko to kwasy, zasady, alkohol, stężone roztwory mocznika, temperatura. W większości wypadków denaturacja białek jest procesem nieodwracalnym.

  • Wiązania z DNA
    Badania wykonane w odniesieniu do pseudomonas aeruginosa, bakterię odporną i trudną do zwalczania, wykazały że DNA organizmu pochłania ilość 12 % srebra. Mimo iż pozostaje niejasnym mechanizm wiązania srebra z DNA bez uszkadzania wiązań wodorowych spajających siatkę przestrzenną, niemniej zapobiega
    on rozwijaniu DNA, stanowiąc ważny etap w rozmnażaniu komórek.

    Proporcje wielkości najmniejszych bakterii (100 nm) w stosunku do cząsteczek NANO SILIVER

Cząsteczki nanokompozytu krzemionki i srebra są tak małe i jest ich tak dużo
w podłożu, cieczy, plastiku, że bakterie są nimi osaczone i nie mają szans uniknąć kontaktu z nimi.

W 1 cm3 roztworu NANO SILIVER o stężeniu 1 ppm jest około 600 bilionów
(600 trylionów amerykańskich) cząstek srebra.

Proporcje wielkości najmniejszych bakterii (100 nm) w stosunku do cząsteczek NANO SILVER

 

Przewaga drobin srebra o rozmiarze do 1 nm