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International journal of molecular sciences2021Jul23Vol.22issue(15)

パラジウムとプラチナナノ粒子の抗菌特性:食物媒介性病原体と闘うための新しいツール

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文献タイプ:
  • Journal Article
概要
Abstract

一部の金属ナノ粒子(NP)は、食品加工工場で一般的に食品包装のナノマテリアルとして、または食品処理装置のコーティングとして一般的に使用されていますが、パラジウム(PDNP)およびプラチナ(PTNP)ナノ粒子の抗菌特性と食品産業での潜在的な使用についてはほとんど知られていません。この研究では、一般的な食物媒介性病原体サルモネラ腸内乳児、大腸菌、リステリアモノサイトゲネー症、黄色ブドウ球菌がテストされました。両方のNPSは、LOG10 CFU減少0.3-2.4(PDNP)および0.8-2.0(PTNP)、PDNPで55.2-99%、PTNPで83.8-99%の生存細胞を減少させました。ただし、両方のNPは、バイオフィルム形成とその削減にはあまり効果的ではないようです。最も効果的な濃度は、PDNPで22.25-44.5 mg/L、PTNPで50.5-101 mg/Lと評価されました。さらに、テストされたNPと細菌細胞の相互作用は、透過型電子顕微鏡(TEM)によって視覚化されました。TEMの視覚化により、NPは細菌に入り、細胞壁の直接的な損傷を引き起こし、細菌の破壊をもたらしたことが確認されました。個々のNPのin vitro細胞毒性は、原発性ヒト腎尿細管細胞(HRTEC)、ヒトケラチノサイト(HACAT)、ヒト皮膚線維芽細胞(HDF)、ヒト上皮腎細胞(HEK 293)、および原発性ヒト冠動脈エンドリア細胞(HCAECS)で決定されました。細菌細胞上の抗菌特性と急性細胞毒性がないため、両方のタイプのNPが食物媒介性病原体と戦う可能性があります。

一部の金属ナノ粒子(NP)は、食品加工工場で一般的に食品包装のナノマテリアルとして、または食品処理装置のコーティングとして一般的に使用されていますが、パラジウム(PDNP)およびプラチナ(PTNP)ナノ粒子の抗菌特性と食品産業での潜在的な使用についてはほとんど知られていません。この研究では、一般的な食物媒介性病原体サルモネラ腸内乳児、大腸菌、リステリアモノサイトゲネー症、黄色ブドウ球菌がテストされました。両方のNPSは、LOG10 CFU減少0.3-2.4(PDNP)および0.8-2.0(PTNP)、PDNPで55.2-99%、PTNPで83.8-99%の生存細胞を減少させました。ただし、両方のNPは、バイオフィルム形成とその削減にはあまり効果的ではないようです。最も効果的な濃度は、PDNPで22.25-44.5 mg/L、PTNPで50.5-101 mg/Lと評価されました。さらに、テストされたNPと細菌細胞の相互作用は、透過型電子顕微鏡(TEM)によって視覚化されました。TEMの視覚化により、NPは細菌に入り、細胞壁の直接的な損傷を引き起こし、細菌の破壊をもたらしたことが確認されました。個々のNPのin vitro細胞毒性は、原発性ヒト腎尿細管細胞(HRTEC)、ヒトケラチノサイト(HACAT)、ヒト皮膚線維芽細胞(HDF)、ヒト上皮腎細胞(HEK 293)、および原発性ヒト冠動脈エンドリア細胞(HCAECS)で決定されました。細菌細胞上の抗菌特性と急性細胞毒性がないため、両方のタイプのNPが食物媒介性病原体と戦う可能性があります。

Although some metallic nanoparticles (NPs) are commonly used in the food processing plants as nanomaterials for food packaging, or as coatings on the food handling equipment, little is known about antimicrobial properties of palladium (PdNPs) and platinum (PtNPs) nanoparticles and their potential use in the food industry. In this study, common food-borne pathogens Salmonella enterica Infantis, Escherichia coli, Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus were tested. Both NPs reduced viable cells with the log10 CFU reduction of 0.3-2.4 (PdNPs) and 0.8-2.0 (PtNPs), average inhibitory rates of 55.2-99% for PdNPs and of 83.8-99% for PtNPs. However, both NPs seemed to be less effective for biofilm formation and its reduction. The most effective concentrations were evaluated to be 22.25-44.5 mg/L for PdNPs and 50.5-101 mg/L for PtNPs. Furthermore, the interactions of tested NPs with bacterial cell were visualized by transmission electron microscopy (TEM). TEM visualization confirmed that NPs entered bacteria and caused direct damage of the cell walls, which resulted in bacterial disruption. The in vitro cytotoxicity of individual NPs was determined in primary human renal tubular epithelial cells (HRTECs), human keratinocytes (HaCat), human dermal fibroblasts (HDFs), human epithelial kidney cells (HEK 293), and primary human coronary artery endothelial cells (HCAECs). Due to their antimicrobial properties on bacterial cells and no acute cytotoxicity, both types of NPs could potentially fight food-borne pathogens.

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