26/03/2020
Srebro jonowe Ag+ wykazuje działanie bakteriobójcze, wirusobójcze, grzybobójcze i stanowi alternatywną metodę leczenia w czasach, gdy skuteczność powszechnie stosowanych antybiotyków i chemioterapeutyków jest coraz bardziej ograniczona.
Opracowano na podstawie artykułu autorstwa: Świat Lekarza 8 września, 2015
oraz informacji z firmy Invex Remedies 16 marca 2020
Walka z narastającym problemem lekooporności na antybiotyki i chemioterapeutyki wciąż stanowi aktualne zagadnienie w praktyce lekarza każdej specjalności, naukowców, jak również przemysłu farmaceutycznego. Co roku, pomimo nowoczesnych metod leczenia, rosnącego poziomu ochrony zdrowia i zwiększającej się świadomości społeczeństwa o nienadużywaniu leków, rośnie ilość zgonów wywołanych szczepami bakterii odpornych na antybiotyki. Wraz z rozwojem nowoczesnych technologii poszukiwane są nowe związki o potencjalnym działaniu przeciwdrobnoustrojowym oraz wraca zainteresowanie wykorzystaniem metali szlachetnych w medycynie jako alternatywy w walce z zakażeniami.
Takie pierwiastki jak miedź, cynk, tytan, magnez, złoto czy srebro zwróciły szczególne zainteresowanie naukowców, lekarzy, firm farmaceutycznych oraz nanotechnologicznych. Spośród wymienionych metali zwłaszcza srebro ma szerokie zastosowanie w medycynie i posiada dobrze udokumentowaną skuteczność przeciwdrobnoustrojową wobec bakterii, wirusów i grzybów. Srebro w formie nanocząsteczek jest obecnie coraz częściej wykorzystywane w medycynie klasycznej, farmacji, stomatologii, medycynie estetycznej i kosmetologii.
Srebro jako środek przeciwbakteryjny
Srebro było używane od niepamiętnych czasów. Już 1000 lat p.n.e. srebra używano m.in. do dezynfekcji i zachowania trwałości wody pitnej. Sam Hipokrates określił srebro jako metal szlachetny posiadający właściwości uzdrawiające i zapobiegające wielu chorobom zakaźnym. Jednak stosowanie srebra w medycynie jako miejscowego środka przeciwbakteryjnego nie było znacząco rozpowszechnione aż do końca XIX wieku.
W 1884 roku, Crede – niemiecki położnik, używał 1% roztwór azotanu srebra, aby wyeliminować ślepotę powodowaną przez infekcje po porodzie u noworodków. W 1920 roku w Stanach Zjednoczonych Food and Drug Administration zatwierdziło srebro koloidalne do leczenia ran. Srebro w różnych stężeniach jako azotan srebra było wykorzystywane do leczenia ran po oparzeniach. W 1940 roku, po odkryciu penicyliny i rozpoczęciu ery leczenia antybiotykami, zastosowanie srebra w leczeniu zakażeń bakteryjnych zostało w znaczący sposób zmarginalizowane.
Dopiero w 1964 roku Moyer i współpracownicy ponownie opublikowali efekty użycia 0,5% roztworu azotanu srebra w leczeniu trudno gojących się ran pooparzeniowych, co na nowo spowodowało zainteresowanie lekarzy i naukowców srebrem. Cztery lata później, w 1968 roku została wprowadzona do leczenia maść zawierająca 1% sulfadiazynę srebra, która do dzisiaj jest jednym z wiodących leków o właściwościach antybakteryjnych, wykorzystywanych w leczeniu ran oparzeniowych i infekcji skórnych. Sulfadiazyna srebra jest nieprzerwanie stosowana w medycynie od czterech dekad. Związki srebra (metalicznego, koloidalnego, jonowego i w formie nanocząstek) są przebadane i wykorzystywane w medycynie szerzej niż jakikolwiek inny metal szlachetny o właściwościach przeciwbakteryjnych. Srebro jonowe Ag+ wykazuje działanie bakteriobójcze m.in. wobec bakterii takich jak E. coli, S. aureus, Klebsiella spp. i Pseudomonas spp., Staphylococcus epidermidis, Enterococcus faecalis oraz grzybów Candida albicans, Candida glabrata i stanowi alternatywną metodę leczenia w czasach, gdy skuteczność powszechnie stosowanych antybiotyków i chemioterapeutyków jest coraz bardziej ograniczona. [1,2,7]
Srebro metaliczne i jonowe – mechanizm działania
Srebro jako metal (Ag0) może reagować z wilgocią na skórze, z płynem z rany, co powoduje jonizację metalu do (Ag+). Srebro w postaci zjonizowanej (Ag+) jest niezwykle reaktywne, gdyż ma zdolność wiązania się z białkami mikroorganizmów, co z kolei powoduje zmiany w strukturze ścian i błon komórkowych bakterii. W następstwie zaburzenia funkcjonowania komórki, w szczególności szlaków wymiany gazowej, dochodzi do śmierci bakterii. Srebro jonowe ma również zdolność wiązania się z genomem drobnoustrojów (DNA lub RNA) poprzez denaturację, co powoduje zahamowanie procesu replikacji i możliwości namnażania się drobnoustrojów. Niestety srebro jonowe (Ag+) pod wpływem światła, temperatury oraz związków organicznych i nieorganicznych, przechodzi do formy stałej metalicznej (Ag0), tracąc swoje właściwości przeciwdrobnoustrojowe. [2]
Wpływ srebra na formy komórkowe
Prawdopodobne szlaki aktywności srebra jonowego (Ag+) wobec mikroorganizmów są zależne od morfologicznych różnic w budowie komórek bakterii, grzybów i wirusów oraz wielkości cząsteczek srebra. Obecnie coraz częściej wykorzystuje się srebro w formie nanocząstek o wielkości od 7 do 100 nm.
Ściana komórkowa bakterii ma swoisty skład chemiczny (cukrowo-tłuszczowo-peptydowy). Jednym z głównych składników ściany komórki bakteryjnej jest peptydoglikan (mureina), składający się z długich łańcuchów wielocukrowych. Jednym z istotnych aminokwasów wchodzących w skład ściany komórkowej bakterii jest cysteina, która zawiera bardzo reaktywną grupę tiolową (-SH). Cząsteczki cysteiny dzięki grupom tiolowym (-SH) łączą się, tworząc łańcuchy polipeptydowe odpowiedzialne m.in. za stabilność struktur bakterii.
Jony srebra (Ag+) reagują z grupami tiolowymi występującymi na powierzchni bakterii, usuwając z nich atomy wodoru (tworząc np. wodę), a tym samym uszkadzając strukturę bakterii. Bakterie tracą możliwość wymiany gazowej w wyniku zamknięcia się kanałów przenoszących elektrony w tzw. łańcuchu oddechowym. Prowadzi to do śmierci bakterii. [3]
Ponieważ komórki ssaków mają zupełnie inną powłokę, brak w nich peptydoglikanów, dlatego nie działa na nie srebro. Wymienione działanie jest ukierunkowane na strukturę komórkową. Każda komórka bez ścianki chemicznie odpornej jest wrażliwa na oddziaływanie srebra. Dotyczy to wszelkich bakterii i innych organizmów bez ścianek komórkowych, jak na przykład wirusów międzykomórkowych. [4,5]
Bezpieczeństwo kliniczne i zastosowanie mikrocząstek srebra w leczeniu chorób zakaźnych i schorzeń błon śluzowych
Na przestrzeni lat wyprodukowano wiele leków i wyrobów medycznych zawierających srebro jonowe (Ag+) takich jak: zaawansowane opatrunki lecznicze, srebro połączone z antybiotykiem, pianki, maści, żele, a także cewniki. Szybki wzrost popularności i zainteresowania srebrem nie był równoznaczny z oceną kliniczną nowych wyrobów i produktów medycznych. Doprowadziło to do krytycznej oceny ich stosowania w leczeniu m.in. chorób skóry i błon śluzowych.
Srebro zawdzięcza swe właściwości przeciwbakteryjne i przeciwgrzybicze i przeciwwirusowe jedynie jonowej formie Ag+, która jednak jest niestabilna i może przekształcać się w formę (Ag0) pozbawioną właściwości leczniczych.
Z tego też względu nadal prowadzi się badania i poszukiwania form zdolnych do przenoszenia dużej ilości aktywnych jonów srebra, zachowując jednocześnie wysoką tolerancję dla tkanek. Badania naukowe doprowadziły do opracowania postaci srebra w formie TIAB. [6]
Technologia Monojonowa
W laboratoriach INWEX oraz INVEX REMEDIES opracowana została technologia umożliwiająca rozbijanie struktur minerałów do pojedynczych jonów – a więc do cząstek, które powinny teoretycznie powstawać w każdym procesie dysocjacji. Bez wątpienia dzieje się tak bardzo często w przypadku pierwiastków silnie reaktywnych, do których należą m.in. związki sodu, potasu, magnezu, chloru czy fluoru. Jednak pierwiastki mniej reaktywne – takie jak kobalt, nikiel, miedź, srebro, pallad, platyna, ruten, rod, iryd, osm, żelazo, krzem oraz złoto nie ulegają łatwo takiemu procesowi, nawet kiedy tworzone przez nie związki chemiczne charakteryzują się dobrą rozpuszczalnością w wodzie. Dzieje się tak ze względu na zdolność do tworzenia tzw. klastrów, czyli swoistych polimerów utworzonych przez atomy tego samego pierwiastka lub substancji chemicznej. Klastry mogą tworzyć nie tylko związki chemiczne wymienionych powyżej pierwiastków, ale także woda. Klastry posiadają jednolitą strukturę oraz swobodnie przemieszczające się elektrony. Ze względu na wieloatomową budowę mają one znacznie większy rozmiar niż wynikałoby to z wyliczeń fizykochemicznych i modelowania cząstki dokonanych na podstawie wzoru strukturalnego. Przykładowo klastry złota zawierają od kilku do kilkudziesięciu atomów metalu, a odległości metal – metal (Au-Au) są identyczne jak w ich pierwotnej formie metalicznej, czyli posiadają siatkę krystalograficzną oraz swobodne elektrony jak w rodzimym złocie. Klastry złota tworzą swoiste klatki, zbliżone swoją strukturą do fulerenów. Jednak najwięcej z nich występuje w kształcie ostrosłupów, graniastosłupów, stożków oraz innych trójwymiarowych figur. Bez względu na posiadaną strukturę ich rozmiary są tak duże, że nie przechodzą przez błony komórkowe mikroorganizmów czy ssaków.
Przykładowo atom złota, którego promień atomowy wynosi 0,144 nanometra tworzący klaster złożony z dwudziestu atomów osiągnie w skrajnym przypadku rozmiar około 6 nanometrów (zakładając powstanie struktury liniowej). Dlatego ich przeniknięcie w głąb skóry oraz wzięcie udziału różnorakich w procesach biochemicznych jest bardzo trudne.
Dlatego rozpoczęto pracę mające na celu rozbicie struktur klastra do monojonów. W wyniku wieloetapowych procesów chemicznych i/lub elektrochemicznych prowadzonych w środowisku wodnym udało się rozbić ich strukturę uzyskując wiele pierwiastków, w tym m.in. złoto, srebro, krzem, miedź w formie monojonowej, trwałych wyłącznie w środowisku wodnym o ściśle określonych parametrach. Po opuszczeniu lub zmianie tego środowiska pierwiastki te cechuje naturalna skłonność do tworzenia struktur monoatomowych. Według danych literaturowych tak przekształcone monoatomowe metale nadają się do użycia w medycynie, farmakologii czy kosmetologii. Monojony mogą być także przekształcone w pary jonowe – co znacznie ułatwia ich przenikanie przez warstwę rogową naskórka. Połączone słabym wiązaniem w pary jonowe monojony, trwałe na etapie przenikania przez warstwę lipidową naskórka ulegają szybkiemu rozpadowi w kontakcie z krwią lub osoczem, co umożliwia ich szybką adaptację przez organizm w celu inicjowania poszczególnych procesów biochemicznych, mających szansę bytu wyłącznie w ich obecności.
Należy podkreślić, że zaopatrzenie każdej komórki w pierwiastki niezbędne dla życia i zdrowia, występujące w naturze oraz w wodę i tlen jest podstawą dla zachowania prawidłowego funkcjonowania organizmu. Opracowana przez nas metoda wydaje się być najdoskonalszą z możliwych. Jej istotą jest rozdrobnienie pierwiastków do wielkości 0,15-0,5nm, a więc wielkości pozwalającej na ich przenikanie przez pory w błonach komórkowych mających średnicę 0,7-1,0 nm lub kanaliki sodowo - potasowe.
Technologia monojonowa zapewnia tym niezwykle małym cząsteczkom najczystszych minerałów, znajdujących się w dermokosmetykach, przenikanie do najgłębszych warstw skóry, zapewniając jej odżywianie i odnowę na poziomie komórkowym. Technologia monojonowa dostarcza organizmowi substancji aktywnych w najlepiej przyswajalnej formie i jest bez wątpienia jedną z najskuteczniejszych metod aplikacji danego pierwiastka do organizmu.
Technologia monojonowa jest obecnie wykorzystywana nie tylko w kosmetologii. Intensywnie badane są oparte na niej wyroby medyczne oraz produkty lecznicze – w tym preparaty przeciwnowotworowe, charakteryzujące się wielokrotnie większą skutecznością niż stosowane obecnie oraz zdecydowanie mniej szkodliwe od współcześnie stosowanych farmaceutyków. [8]
Piśmiennictwo:
1. Wen-Ru Li, Xiao-Bao Xie, Qing-Shan Shi, Hai-Yan Zeng, You-Sheng OU-Yang, Yi-Ben Chen. Antibacterial activity and mechanism of silver nanoparticles on Escherichia coli. Appl. Microbial Biotechnology (2010) 85:1115–1122
2. Mahendra Rai, Alka Yadav, Aniket Gade. Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. Biotechnology Advances 27 (2009) 76–83
3. Zbigniew Wzorek, Michał Konopka. Nanosrebro – nowy środek bakteriobójczy. Czasopismo Techniczne, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej 2007
4. Joanna Pulit, Marcin Banach, Zygmunt Kowalski. Właściwości Nanocząsteczek miedzi, platyny, srebra, złota i palladu. Czasopisma techniczne, Wydawnictwa Politechniki Krakowskiej 2011
5. Humberto H. Lara, Nilda V. Ayala-Nuñez, Liliana Ixtepan-Turrent, Cristina Rodriguez-Padilla. Mode of antiviral action of silver nanoparticles against HIV-1 Lara et al. Journal of Nanobiotechnology 2010, 8:1
6. Prof. Carlo Alberto Bignozzi. Ionic Nanostructured Silver Innovation Dipartimento di Chimica Università di Ferrara NMTech Italia Srl
7. Jaya Jain, Sumit Arora, Jyutika M. Rajwade, Pratibha Omray, Sanjeev Khandelwal and Kishore M. Paknikar. Silver Nanoparticles in Therapeutics: Development of an Antimicrobial Gel Formulation for Topical Use. Molecular Pharmaceutics 2009
8. Opracowanie własne Firmy „Invex Remedies”.
