Silver Nanoparticles as a New Generation of Antimicrobial Prophylaxis

Abstract

Over the last 20 years, metallic silver in the form of Ag nanoparticles has made a remarkable comeback as an example of a nanomaterial for control of microorganisms. The purpose of our study was a) to quantitatively estimate the antimicrobial effect of silver nanoparticles compared with that of silver ions and b) to check the efficacy of nanosilver as an antimicrobial agent against a range of microbes on the surface of water-soluble paint, 100% cotton fabric, and fibrous chemisorbent. Minimum inhibitory concentration tests quantitatively showed that Ag nanoparticles were less efficient than Ag+ ions against representatives of gram-positive / gram-negative bacteria and cosmopolitan saprotrophic fungi. Antifungal/antibacterial effects against Aspergillus niger, Penicillium phoeniceum, and Staphylococcus aureus were confirmed for nanosilver concentrations of even 1 μg/cm2 on the surface of cotton fabric and 0.8 μg/cm2 in water-soluble paint. As the concentration of nanosilver in water-soluble paint/cotton fabric was increased to 7 μg/cm2, the growth of Bacillus subtilis and Escherichia coli was suppressed as well. Microbiological tests conducted over a period of 60 days showed that there was no biofilm growth on the surface of a silver nanoparticle-coated fiber sorbent during its everyday operation as a household water treatment filter. Thus, silver nanoparticles as an add-on to water-soluble paints, textile fabrics or fiber chemisorbents had a remarkable antibacterial/antifungal effect, although some of the Ag nanoparticles were agglomerated into larger colloidal clusters

В последние 20 лет наночастицы серебра (НС) нашли широкое применение в качестве антимикробного средства. Но вследствие недостаточной изученности воздействия наноматериалов на живые организмы вопрос эффективности и безопасности НС до сих пор остается открытым. В цели наших исследований входила количественная оценка антимикробной способности НС в сравнении c ионами серебра, а также оценка антимикробной эффективности НС при введении его в водорастворимые краски, хлопчатобумажные ткани и волокнистые сорбенты. Оценку проводили на основе стандартной методики определения минимальных ингибирующих концентраций. Результаты исследований для ряда грамположительных/грамотрицательных бактерий и сапротрофных грибов показали, что наночастицы серебра были менее эффективны по сравнению с ионами серебра. Тем не менее антигрибной и антибактериальный эффекты НС для культур A. niger, P. phoeniceum и S. aureus проявлялись уже при концентрации наносеребра 1 мкг/см2 на поверхности хлопчатобумажной ткани и 0,8 мкг/см2 в водорастворимой краске. Повышение концентрации наносеребра в водорастворимой краске/хлопчатобумажной ткани до 7 мкг/см2 обеспечивало также подавление роста культур B. subtilis и E. coli. Было показано, что при 60-дневном систематическом использовании волокнистого сорбента, покрытого наночастицами серебра, в качестве бытового фильтра для очистки воды на нем не наблюдалось роста биопленок. Таким образом, наночастицы серебра в качестве добавки к водорастворимым краскам, текстильным тканям и волокнистым сорбентам обладают выраженным антибактериальным/противогрибковым эффектом, несмотря на наблюдающуюся тенденцию ряда наночастиц серебра к агломерации в коллоидные кластеры