Zilver valt bacteriën aan, wordt ‘geconsumeerd’

Al millennia lang wordt zilver gebruikt vanwege zijn antimicrobiële en antibacteriële eigenschappen. Hoewel het gebruik ervan als desinfectiemiddel algemeen bekend is, zijn de effecten van de interactie van zilver met bacteriën op het zilver zelf niet goed begrepen.

Naarmate antibioticaresistente bacteriën steeds vaker voorkomen, heeft zilver een sterke groei doorgemaakt in het gebruik ervan in zaken als antibacteriële coatings. Toch wordt de complexe reeks gebeurtenissen die leiden tot de uitroeiing van bacteriën grotendeels als vanzelfsprekend beschouwd, en een beter begrip van dit proces kan aanwijzingen geven over hoe het het beste kan worden toegepast.

In Chemische fysica beoordelingenhebben onderzoekers uit Italië, de Verenigde Staten en Singapore de effecten bestudeerd die een interactie met bacteriën heeft op de structuur van zilver.

Bij het volgen van de interactie van zilveren nanodeeltjes met een nabijgelegen E. coli-cultuur, ontdekten de onderzoekers dat het zilver verschillende dramatische veranderingen ondergaat. Met name veroorzaakten de E. coli-cellen substantiële transformaties in de grootte en vorm van de zilverdeeltjes.

Vaak wordt aangenomen dat het zilver tijdens dit proces ongewijzigd blijft, maar uit het werk van het team blijkt dat dit niet waar is.

De elektrostatische interactie tussen het zilver en de bacteriën zorgt ervoor dat sommige zilverdeeltjes oplossen terwijl ionen vrijkomen om de bacteriële cellen te penetreren. Dit oplossen verandert de vorm van de zilverdeeltjes, krimpt en rondt ze af van driehoekige vormen tot cirkels.

Deze effecten zijn zelfs nog meer uitgesproken als de E. coli-cellen worden voorbehandeld met een molecuul om de permeabiliteit van hun membranen te vergroten voordat ze het zilver ontmoeten.

“Het lijkt uit deze studie dat zilver wordt ‘geconsumeerd’ door de interactie”, zegt Guglielmo Lanzani, een van de auteurs van de paper en directeur van het Center for Nano Science and Technology van IIT-Instituto di Tecnologia.

Gelukkig heeft deze “consumptie” waarschijnlijk geen invloed op de antimicrobiële eigenschappen van zilver, omdat het effect zo klein is.

“We denken dat dit geen invloed heeft op de efficiëntie van het biocideproces en, vanwege de kleine uitwisseling van massa, is de levensduur in wezen onbeperkt”, zegt Giuseppe Paternò, een onderzoeker bij IIT en co-auteur van de studie. “De structurele wijzigingen hebben echter invloed op de optische eigenschappen van de metalen nanostructuren.”

Directe onderzoeken van processen als deze zijn moeilijk, omdat laboratoria gecontroleerde omgevingen zijn die de complexiteit van een biologische omgeving van bacteriële cellen niet volledig kunnen vastleggen.

Desalniettemin plant de groep verdere experimenten om de chemische routes te onderzoeken die leiden tot de structurele veranderingen in zilver. Ze hopen te ontdekken waarom zilver als antibacterieel oppervlak beter werkt dan andere materialen, en waarom bacteriële membranen bijzonder kwetsbaar zijn voor zilver, terwijl andere cellen minder aangetast blijven.