Skadelig nanoteknologi:Vandbårne nanomaterialer fremmer genoverførsel mod multiresistens

(PhysOrg.com) - Våbenkapløbet mellem effektiv antibiotisk profylakse og nært beslægtede stammer eller bakteriearter eskalerer konstant. Bakterier kan hurtigt udvikle genetisk resistens over for en række antibiotiske behandlinger - gener, der dog kan sprede sig horisontal konjugativ overførsel på grund af antibiotika brugt i medicin og dyrefoder samt øget tilstedeværelse i miljøet (f.eks. vandforsyning og spildevandssivning). I øvrigt, dette mønster kan nå globale niveauer i fremkomsten af ​​såkaldte superbugs, der kan være ekstremt vanskelige at behandle. For nylig, forskere ved Key Laboratory of Risk Assessment and Control for Environment and Food Safety, ved Institute of Health and Environmental Medicine i Tianjin, Kina undersøgte nanomaterialers rolle i konjugativ genoverførsel mellem bakterier. Ud over, de studerede mekanismerne forbundet med beslægtede morfologiske, biokemiske, og molekylære biologiske ændringer. De fandt ud af, at nanoalumina (en form for aluminium) i vand fremmer sådan overførsel af multiresistente gener. De konkluderede, at deres fund er vigtige i vurderingen af ​​miljørisikoen for nanomaterialer ved fremstilling og implementering.

Jun-Wen Li, Zhigang Qiu, og andre forskere fortalte PhysOrg at hovedudfordringerne med at bestemme nanoaluminas rolle i at fremme overførslen af ​​multiresistensgener havde at gøre med konstruktionen af ​​deres multiresistensgenoverførselsmodel – specifikt, bestemme, hvordan man udelukker virkningerne af alle variable undtagen materialernes nanostruktur, og hvordan man evaluerer de vigtigste aspekter af konjugativ overførsel. "Vi designede et ortogonalt eksperimentelt design for at evaluere hovedfaktorerne på den konjugative overførsel, og denne protokol reducerede antallet af eksperimenter, vi skulle udføre." siger Qiu. Ortogonalt design tillader pålidelig evaluering af flere variabler i et enkelt eksperiment.

“Vi konstruerede resistensgener -overførselsmodellen ved hjælp af resistensplasmid med konjugative overførselsfunktioner, ”Fortsætter han, "Og erhvervede mange receptorer, der indeholdt specifik antibiotikaresistens ved mutationsinduktion." For at udelukke virkningerne af andre faktorer undtagen materialernes nanostruktur, de satte en række kontroleksperimenter.

Yderligere innovationer er mulige, tilføjer Li. "Det er muligt kvantitativt at analysere den transkonjugante forekomst i forhold til tid ved hjælp af kinetik, herunder masseaktionsformer. Dette ville give samtidig behandling af disse processer i en mere stringent datafortolkning. I øvrigt, bemærker Qiu, der er to aspekter i vores teams næste forskningstrin. "For det første, vi vil undersøge effekten af ​​flere nanomaterialer, herunder forskellige slags, krystal typer og størrelser, om konjugerende overførsel af resistensgen for at forbedre dataene om nanomaterialers indvirkning på genoverførsel. For det andet " fortsætter han, "Vi udfører eksperimenterne for at evaluere virkningerne af nanomaterialer på det nøgne plasmidoverførsel til levende celler ved transmission og transduktion." (Transmission og transduktion er de to andre veje til plasmid-medieret genoverførsel.) Endelig, de er enige om, at det er muligt at gå over til i silico modellering.

Med hensyn til hvordan deres resultater kan påvirke udviklingen af ​​medicinsk, sundhedspleje og miljøteknologi og -praksis, Li og Qiu påpeger, at "På trods af det faktum, at nanoteknologi ofte beskrives som en fremtidig teknologi, få indser, at nanomaterialer faktisk allerede bliver brugt i en lang række forbrugerprodukter - og mange nye nanoteknologier og nanomaterialer bliver undersøgt for at blive anvendt til medicin, sundhedspleje og miljø. Mange mennesker har bekymret sig over eksponeringen af ​​nanomaterialer, og vores arbejde er kun en lille del af alt arbejdet med at evaluere effekten af ​​nanopartikler. ” Imidlertid, de understreger, at deres resultater er direkte relateret til medicinsk, sundhedsfaglige og miljømæssige faktorer.

"For eksempel, ” illustrerer de, "Mange nye materialer blev undersøgt for at blive brugt som lægemiddelbærere. Vi skal evaluere virkningerne af disse nanomaterialer på de antibiotika-resistente bakterier i vores krop Før den praktiske anvendelse af disse nanomaterialer. Også, ” fortsætter de, "de nanomaterialer, der bruges som antiseptiske eller antibakterielle midler i sundhedsvæsenet, og som adsorbenter og oxidanter i miljøteknologi og -praksis, skal vurderes fuldstændigt. Vi mener, at vores fund dramatisk forbedrer udviklingen af ​​medicinsk, healthcare and environmental technology and practices, and make nanomaterial applications more secure.”

Further afield, Qiu and Li conclude that important technologies and applications to transfer exogenous genes into cells, which have been widely used in the field of molecular biology – such as conjugative transfer, transmission, transduction and transfection – might benefit from their findings. “Nanomaterials might promote those processes and enhance transfer efficiency of exogenous genes.”

Copyright 2012 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.