กลไกการต่อต้านแบคทีเรียของ นาโนซิลเวอร์
(NanoCMM Technology)
นาโนซิลเวอร์ ฆ่าแบคทีเรียด้วย 2 กลไก:
กลไกการออกฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียโดยการสัมผัสแบคทีเรีย
อนุภาคนาโนเงินมีขนาด 10-100 นาโนเมตร (1 นาโนเมตร = 1/พันล้านเท่าของ 1 เมตร) เนื่องจากมีขนาดเล็กจึงสามารถยึดเกาะและทะลุผ่านผนังเซลล์ของแบคทีเรียได้
เหตุผลที่อนุภาคนาโนเงินสามารถยึดเกาะและแทรกซึมเข้าในผนังเซลล์ได้นั้น ก็เพราะว่าบนพื้นผิวของอนุภาคนาโนเงินนั้นมีประจุบวกของ Ag+ ซึ่งทำให้เกิดแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตระหว่าง AgNP กับเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีประจุลบของจุลินทรีย์ เนื่องจากมีกลุ่มไทออล (-SH) คาร์บอกซิล (COOH-) ฟอสเฟต (PO43-) และเอมีนอยู่ จึงอำนวยความสะดวกให้ AgNP ยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ การแทรกซึมของผนังเซลล์แบคทีเรียทำให้เกิดการรั่วไหลของส่วนประกอบของเซลล์และความตาย
นอกจากนี้แบคทีเรียจะกินอย่างต่อเนื่อง โดยขนาดของแบคทีเรียอยู่ที่ประมาณ 0.5 – 5 ไมโครเมตร (ใหญ่กว่าขนาดของอนุภาคนาโนเงิน 5-50 เท่า) จึงทำให้บางครั้งแบคทีเรียกินอนุภาคนาโนเงินเข้าไปเพราะไม่สามารถแยกแยะอาหารได้ เมื่อ นาโนซิลเวอร์ แทรกซึมเข้าไปในเซลล์จุลินทรีย์ นาโน Ag เองก็มีคุณสมบัติเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนกับโปรตีน ไขมัน และ DNA ได้ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุระหว่าง AgNP กับไบโอโมเลกุลจะนำไปสู่ปัญหาต่างๆ และในที่สุดก็อาจถึงขั้นตายได้
กลไกการฆ่าเชื้อด้วยการสัมผัสนี้จะแข็งแกร่งกว่าในแบคทีเรียแกรมลบมากกว่าในแบคทีเรียแกรมบวก สาเหตุคือโครงสร้างผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบจะบางกว่า (ประมาณ 3-4 นาโนเมตร) ในขณะที่แบคทีเรียแกรมบวก ผนังเซลล์จะหนากว่า (ประมาณ 30 นาโนเมตร หนากว่าสายพันธุ์แบคทีเรียแกรมลบ 10 เท่า)
ระบุสายพันธุ์แกรมลบบางชนิดที่ทำให้เกิดโรค เช่น:
– Acinetobacter (แบคทีเรีย Actinobacillus pleuropneumoniae ทำให้เกิดโรคเยื่อหุ้มปอดอักเสบ แบคทีเรีย Acinetobacter baumannii ทำให้เกิดโรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบ ภาวะติดเชื้อในกระแสเลือด ปอดบวมสามารถดื้อต่อยาปฏิชีวนะหลายชนิดได้…)
– Escherichia (Escherichia Coli หรือ E.coli เป็นแบคทีเรียชนิดหนึ่งที่ทำให้เกิดอาการบวมน้ำ (มีอาการตาบวม หน้าผากบวม) ท้องเสีย)
– Pseudomonas (แบคทีเรีย Pseudomonas aeruginosa ทำให้เกิดการติดเชื้อในกระแสเลือด การติดเชื้อทางเดินหายใจ การติดเชื้อทางเดินปัสสาวะ ปอดบวม…)
– เชื้อซัลโมเนลลา (เชื้อซัลโมเนลลา โคลเลอราเอสุ่ยส์ และเชื้อซัลโมเนลลา ไทฟิซูส์ ทำให้เกิดไข้รากสาดใหญ่ มีอาการอุจจาระเหลวคล้ายอุจจาระแพะในระยะท้องเสีย สุกรมีไข้หูและขนลุก)
– Vibrio (V. alginolyticus; V. anguillarum; V. ordalii; V. salmonicida, V. parahaemolyticus, V. harvey, V. vulnificus ทำให้เกิดการติดเชื้อในเลือด, เนื้อแดงในกุ้งและปลา Vibrio cholerae ทำให้เกิดการติดเชื้อในทางเดินอาหาร ทำให้เกิดโรคอหิวาตกโรคในสุกร)
– Hafniaceae (Edwardsiella ictaluri ก่อให้เกิดโรคตับและไตอักเสบในปลาดุก ปลาบาส…)
– Vibrio (V. parahaemolyticus ทำให้เกิดภาวะเนื้อตายเฉียบพลันของตับและตับอ่อน ทำให้กุ้งตายเร็ว)…
– วงศ์ Aeromonadaceae (Aeromonas hydrophila ทำให้เกิดโรคเลือดออกในปลาสวาย…)
– Flavobacterium (Flavobacterium columnare เป็นสาเหตุของโรคหางขาวในปลาสวาย)…
แบคทีเรียแกรมบวกบางชนิดทำให้เกิดโรคใน:
– เชื้อคลอสตริเดียม (เชื้อคลอสตริเดียม เพอร์ฟริงเจนส์ ทำให้เกิดลำไส้อักเสบ พิษจากเอนเทอโรทอกซินทำให้มีเลือดออกและเสียชีวิตในที่สุด)
– แบคทีเรีย Enterococcus (Enterococcus faecalis และ E. faecium) ก่อให้เกิดการติดเชื้อหลายชนิด รวมถึงเยื่อบุหัวใจอักเสบ การติดเชื้อทางเดินปัสสาวะ ต่อมลูกหมากอักเสบ การติดเชื้อในช่องท้อง เยื่อบุผนังอักเสบ และการติดเชื้อที่บริเวณผ่าตัด รวมทั้งภาวะติดเชื้อในกระแสเลือด
– ลิสทีเรีย (แบคทีเรียลิสทีเรีย โมโนไซโทจีนส์ ทำให้เกิดภาวะติดเชื้อในกระแสเลือด ลูกหมูแรกเกิดตาย คลอดก่อนกำหนด ระบบย่อยอาหารและการดูดซึมผิดปกติ หรือทำให้เกิดเยื่อหุ้มสมองอักเสบ เยื่อหุ้มสมองอักเสบ)
– เชื้อสแตฟิโลค็อกคัส (Staphylococcus hyicus, Staphylococcus aureus, Staphylococcus saprophyticus ทำให้เกิดโรคผิวหนังในสุกร)
– สเตรปโตค็อกคัส (เชื้อแบคทีเรียสเตรปโตค็อกคัส ทำให้เกิดโรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบ ภาวะติดเชื้อในกระแสเลือด โรคโพลิซีโรไซติส โรคข้ออักเสบ โรคเยื่อบุหัวใจอักเสบ ปอดบวม สเตรปโตค็อกคัส sp ทำให้เกิดเลือดออกในลำไส้ในปลานิลและปลานิลแดง
– เอนเทอโรคอคคัส (Enterococcus faecalis ทำให้เกิดโรคในปลานิล โดยมีอาการหลังจาก 24 ชั่วโมง เช่น ตาโปนข้างเดียวหรือทั้งสองข้าง หางสึก มีเลือดออกใต้ครีบ… และตายภายใน 72 ชั่วโมง)
2. กลไกต่อต้านแบคทีเรียผ่านการปล่อย นาโนซิลเวอร์
สิ่งแวดล้อมมักมีแบคทีเรียอยู่ โดยค่า pH ของสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไปจะเป็นด่าง แต่บริเวณที่มีแบคทีเรียจะมีค่าความเป็นกรด เมื่อรวมกับออกซิเจนในน้ำ จะเกิดปฏิกิริยาต่อไปนี้:
2 Ag + O2 + 4 ไอออน (H+) -> 2 ไอออน (Ag+) + 2 H2O
ไอออน Ag+ จะทำปฏิกิริยากับผนังเซลล์ผ่านกลุ่มฟังก์ชันไทออล (-SH) คาร์บอกซิล (COOH-) กลุ่มฟังก์ชันฟอสเฟต (PO43-) และกลุ่มอะมีน (กลุ่มฟังก์ชันที่ประกอบด้วยไนโตรเจน) จึงสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้
เมื่ออนุภาคนาโนเงินเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย ยิ่งแบคทีเรียผลิตเอนไซม์ออกมาได้มากเท่าไร ปฏิกิริยาในการแปลงนาโน Ag ให้เป็นไอออน Ag+ ก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น ยิ่งความเข้มข้นของ Ag+ สูงขึ้น ปฏิกิริยากับกลุ่มไทออล (-SH) คาร์บอกซิล (COOH-), ฟอสเฟต (PO43-) และกลุ่มอะมีน (กลุ่มฟังก์ชันที่ประกอบด้วยไนโตรเจน) จะยิ่งรุนแรงมากขึ้น ส่งผลให้ฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้เร็วขึ้น
นอกจากนี้ นาโนซิลเวอร์ยังทำปฏิกิริยากับโปรตีนห่วงโซ่การหายใจบนเยื่อหุ้มเซลล์ โดยไปรบกวนขั้นตอนการรีดักชันออกซิเจนภายในเซลล์ และสร้าง ROS ที่ทำให้เกิดการตายของเซลล์ (อนุมูลอิสระที่มีปฏิกิริยาออกซิเจน – OH, O, H2O2…)
ความปลอดภัย US Biotechnology Laboratories ได้รับการขึ้นทะเบียนกับ EPA ให้เป็นยาฆ่าแมลง ได้รับการรับรองให้เป็นสารฆ่าเชื้อพื้นผิว สารฆ่าเชื้อในระบบ HVAC และสารฆ่าเชื้อสำหรับท่อน้ำประปาในระบบทันตกรรม บริษัทได้รับคะแนนความเป็นพิษซึ่งบ่งชี้ว่าผลิตภัณฑ์ดังกล่าวจะเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม จำเป็นต้องทิ้งผลิตภัณฑ์นาโนซิลเวอร์ 32 ppm จำนวน 12,450,000 แกลลอน (เทียบเท่ากับผลิตภัณฑ์ 32 ppm ประมาณ 47 ล้านลิตร ผลิตภัณฑ์ 500 ppm ประมาณ 3 ล้านลิตร และผลิตภัณฑ์ 1,000 ppm ประมาณ 1.5 ล้านลิตร) เพื่อการฆ่าเชื้อในโรงพยาบาลในครั้งเดียว ไม่มีภาชนะหรือถังใดที่สามารถบรรจุผลิตภัณฑ์ได้เพียงพอในแต่ละครั้งเพื่อให้ถือว่าผลิตภัณฑ์นั้นเป็นพิษในกรณีที่เกิดการรั่วไหล ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีชีวภาพของสหรัฐฯ ได้รวบรวมข้อมูลมูลค่าหลายล้านดอลลาร์สำเร็จแล้ว
