Silver Nanoparticles: Antimicrobial Substance with the Possibility to Overcome Antibiotic Resistance of Escherichia coli Clinical Isolates
The wide spread of multidrug-resistant bacteria species stimulates a search for alternative antimicrobial substances. Silver nanoparticles (AgNP) are among the leading substances possessing a great potential for such a purpose. At the same time, the current data about the possibility of some metal n...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine
2025
|
| Online Zugang: | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/299 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Microbiological Journal |
Institution
Microbiological Journal| _version_ | 1856543466574577664 |
|---|---|
| author | Rieznichenko, L.S. Zhovnir, O.M. Gruzina, T.G. Tiutiun, S.M. Ulberg, Z.R. Dybkova, S.M. Рєзніченко, Л.С. Жовнір, О.М. Грузіна, Т.Г. Тютюн, С.М. Ульберг, З.Р. Дибкова, С.М. |
| author_facet | Rieznichenko, L.S. Zhovnir, O.M. Gruzina, T.G. Tiutiun, S.M. Ulberg, Z.R. Dybkova, S.M. Рєзніченко, Л.С. Жовнір, О.М. Грузіна, Т.Г. Тютюн, С.М. Ульберг, З.Р. Дибкова, С.М. |
| author_sort | Rieznichenko, L.S. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-21T23:50:04Z |
| description | The wide spread of multidrug-resistant bacteria species stimulates a search for alternative antimicrobial substances. Silver nanoparticles (AgNP) are among the leading substances possessing a great potential for such a purpose. At the same time, the current data about the possibility of some metal nanoparticles, including silver ones, to stimulate the horizontal transfer of antibiotic resistance genes stipulate the necessity to know the nanoparticles’ influence on the antibiotic resistance profile of microorganisms when studying the biological activity of synthesized nanomaterials. The aim of the study was to evaluate the antimicrobial activity of synthesized AgNP against the test strains and Escherichia coli clinical isolates – causative agents of infectious diseases of farm animals – and to estimate the nanoparticles’ effectiveness in overcoming the antibiotic resistance and colicinogenic activity of E. coli isolates. Methods. AgNPs were synthesized by the chemical reduction method. Antimicrobial activity of the synthesized AgNP was tested via the method of serial dilutions in agar using E. coli ATCC 2592, Staphylococcus aureus MRSA ATCC 43300, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Bacillus subtilis ATCC 6633 test strains, and 12 E. coli clinical isolates. The alkaline lysis by the method of Birnboim and Doly followed by agarose gel electrophoresis was used for plasmid DNA screening in E. coli clinical isolates. Disk diffusion assay was used for bacteria antibiotic susceptibility testing. The ability of E. coli clinical isolates to produce colicins was studied by the method of deferred antagonism by Fredericq. Results. AgNP with an average particle size of 30 nm and spherical shape were synthesized. AgNP were characterized as noncytotoxic and nongenotoxic for eukaryotic cells. Antimicrobial activity of AgNP was revealed on the test strains as well as E. coli strains isolated from the pathological material of farm animals (swine, cattle). The changes in the profile of antibiotic resistance and colicinogenic activity were revealed after the treatment of bacteria cells by AgNP at concentrations of 25 and 50 μg/mL. Conclusions. The revealed properties make synthesized AgNP a great alternative antimicrobial substance with the possibility to overcome antibiotic resistance and colicinogenic activity of E. coli clinical isolates. |
| first_indexed | 2026-02-08T08:00:55Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-299 |
| institution | Microbiological Journal |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:00:55Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-2992025-12-21T23:50:04Z Silver Nanoparticles: Antimicrobial Substance with the Possibility to Overcome Antibiotic Resistance of Escherichia coli Clinical Isolates Наночастинки срібла: антимікробна субстанція з можливістю подолання антибіотикорезистентності клінічних ізолятів Escherichia coli Rieznichenko, L.S. Zhovnir, O.M. Gruzina, T.G. Tiutiun, S.M. Ulberg, Z.R. Dybkova, S.M. Рєзніченко, Л.С. Жовнір, О.М. Грузіна, Т.Г. Тютюн, С.М. Ульберг, З.Р. Дибкова, С.М. silver nanoparticles antimicrobial substance clinical isolates antibiotic resistance R-plasmids colicinogenic activity plasmids elimination наночастинки срібла антимікробна субстанція клінічні ізоляти антибіотикорезистентність R-плазміди коліциногенна активність елімінація плазмід The wide spread of multidrug-resistant bacteria species stimulates a search for alternative antimicrobial substances. Silver nanoparticles (AgNP) are among the leading substances possessing a great potential for such a purpose. At the same time, the current data about the possibility of some metal nanoparticles, including silver ones, to stimulate the horizontal transfer of antibiotic resistance genes stipulate the necessity to know the nanoparticles’ influence on the antibiotic resistance profile of microorganisms when studying the biological activity of synthesized nanomaterials. The aim of the study was to evaluate the antimicrobial activity of synthesized AgNP against the test strains and Escherichia coli clinical isolates – causative agents of infectious diseases of farm animals – and to estimate the nanoparticles’ effectiveness in overcoming the antibiotic resistance and colicinogenic activity of E. coli isolates. Methods. AgNPs were synthesized by the chemical reduction method. Antimicrobial activity of the synthesized AgNP was tested via the method of serial dilutions in agar using E. coli ATCC 2592, Staphylococcus aureus MRSA ATCC 43300, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Bacillus subtilis ATCC 6633 test strains, and 12 E. coli clinical isolates. The alkaline lysis by the method of Birnboim and Doly followed by agarose gel electrophoresis was used for plasmid DNA screening in E. coli clinical isolates. Disk diffusion assay was used for bacteria antibiotic susceptibility testing. The ability of E. coli clinical isolates to produce colicins was studied by the method of deferred antagonism by Fredericq. Results. AgNP with an average particle size of 30 nm and spherical shape were synthesized. AgNP were characterized as noncytotoxic and nongenotoxic for eukaryotic cells. Antimicrobial activity of AgNP was revealed on the test strains as well as E. coli strains isolated from the pathological material of farm animals (swine, cattle). The changes in the profile of antibiotic resistance and colicinogenic activity were revealed after the treatment of bacteria cells by AgNP at concentrations of 25 and 50 μg/mL. Conclusions. The revealed properties make synthesized AgNP a great alternative antimicrobial substance with the possibility to overcome antibiotic resistance and colicinogenic activity of E. coli clinical isolates. Широке розповсюдження мультирезистентних мікроорганізмів стимулює пошук антимікробних субстанцій, альтернативних традиційним антибіотикам. Одними з найбільш перспективних субстанцій у цьому напрямку є наночастинки срібла (AgNP). Водночас, сучасні дані щодо здатності наночастинок деяких металів, зокрема срібла, стимулювати горизонтальне перенесення генів антибіотикорезистентності зумовлюють необхідність вивчення впливу наночастинок на профіль антибіотикорезистентності мікроорганізмів при дослідженні біологічної активності синтезованих наноматеріалів. Метою роботи була оцінка антимікробної активності синтезованих AgNP щодо тест-штамів та клінічних ізолятів Escherichia coli – збудників інфекційних захворювань сільськогосподарських тварин, а також оцінка ефективності наночастинок у подоланні антибіотикорезистентності та коліциногенної активності клінічних ізолятів E. coli. Методи. Наночастинки срібла синтезували хімічним відновленням нітрату срібла таніном у присутності карбонату калію. Форму і розмір синтезованих наночастинок визначали методами трансмісійної електронної мікроскопії та фотонної кореляційної спектроскопії. Біобезпечність AgNP для еукаріотичних клітин вивчали in vitro з використанням таких критеріїв, як цитотоксичність (MTT-тест) та генотоксичність (метод ДНК-комет) згідно з методичними рекомендаціями “Оцінка безпеки лікарських нанопрепаратів”. Антимікробну активність синтезованих AgNP тестували методом серійних розведень в агарі з використанням тестових штамів E. coli ATCC 2592, Staphylococcus aureus MRSA ATCC 43300, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Bacillus subtilis ATCC 6633 та дванадцяти клінічних ізолятів E. сoli, виділених з патологічного матеріалу молодняку і дорослих сільськогосподарських тварин (свиней, великої рогатої худоби). Для скринінгу плазмідної ДНК у клінічних ізолятах E. coli та оцінки впливу AgNP на елімінацію плазмід використовували лужний лізис за методом Бірнбойма та Долі з наступним електрофорезом в агарозному гелі. Диско-дифузійний метод був використаний для тестування чутливості бактерій до антибіотиків офлоксацину, ципрофлоксацину, нітрофурантоїну, іміпенему, цефтазидиму, цефтріаксону, гентаміцину, амікацину, неоміцину, тобраміцину, еритроміцину і доксицикліну. Здатність клінічних ізолятів E. coli продукувати коліцини вивчали методом відстроченого антагонізму за Фредеріксом. Результати. AgNP сферичної форми середнього розміру 30 нм були синтезовані за допомогою простого, екологічного та економічно ефективного методу. В дослідженнях in vitro синтезовані AgNP були охарактеризовані як нецитотоксичні і негенотоксичні для еукаріотичних клітин. Антимікробна активність наночастинок срібла була виявлена відносно як тестових штамів, так і клінічних ізолятів E. coli, виділених з патологічного матеріалу сільськогосподарських тварин. Показано наявність змін профілю антибіотикорезистентності та коліциногенної активності після обробки клітин бактерій наночастинками срібла в концентраціях 25 та 50 мкг/мл. Висновки. Виявлені властивості свідчать, що синтезовані наночастинки срібла є перспективною альтернативною антимікробною субстанцією з можливістю подолання антибіотикорезистентності та коліциногенної активності клінічних ізолятів E. coli. PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine 2025-12-22 Article Article application/pdf https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/299 10.15407/ Mikrobiolohichnyi Zhurnal; Vol. 87 No. 5 (2025): Mikrobiolohichnyi Zhurnal; 36-46 Мікробіологічний журнал; Том 87 № 5 (2025): Мікробіологічний журнал; 36-46 2616-9258 1028-0987 10.15407/ en https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/299/142 Copyright (c) 2025 Mikrobiolohichnyi Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | Rieznichenko, L.S. Zhovnir, O.M. Gruzina, T.G. Tiutiun, S.M. Ulberg, Z.R. Dybkova, S.M. Рєзніченко, Л.С. Жовнір, О.М. Грузіна, Т.Г. Тютюн, С.М. Ульберг, З.Р. Дибкова, С.М. Silver Nanoparticles: Antimicrobial Substance with the Possibility to Overcome Antibiotic Resistance of Escherichia coli Clinical Isolates |
| title | Silver Nanoparticles: Antimicrobial Substance with the Possibility to Overcome Antibiotic Resistance of Escherichia coli Clinical Isolates |
| title_alt | Наночастинки срібла: антимікробна субстанція з можливістю подолання антибіотикорезистентності клінічних ізолятів Escherichia coli |
| title_full | Silver Nanoparticles: Antimicrobial Substance with the Possibility to Overcome Antibiotic Resistance of Escherichia coli Clinical Isolates |
| title_fullStr | Silver Nanoparticles: Antimicrobial Substance with the Possibility to Overcome Antibiotic Resistance of Escherichia coli Clinical Isolates |
| title_full_unstemmed | Silver Nanoparticles: Antimicrobial Substance with the Possibility to Overcome Antibiotic Resistance of Escherichia coli Clinical Isolates |
| title_short | Silver Nanoparticles: Antimicrobial Substance with the Possibility to Overcome Antibiotic Resistance of Escherichia coli Clinical Isolates |
| title_sort | silver nanoparticles: antimicrobial substance with the possibility to overcome antibiotic resistance of escherichia coli clinical isolates |
| topic_facet | silver nanoparticles antimicrobial substance clinical isolates antibiotic resistance R-plasmids colicinogenic activity plasmids elimination наночастинки срібла антимікробна субстанція клінічні ізоляти антибіотикорезистентність R-плазміди коліциногенна активність елімінація плазмід |
| url | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/299 |
| work_keys_str_mv | AT rieznichenkols silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT zhovnirom silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT gruzinatg silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT tiutiunsm silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT ulbergzr silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT dybkovasm silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT rêzníčenkols silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT žovnírom silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT gruzínatg silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT tûtûnsm silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT ulʹbergzr silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT dibkovasm silvernanoparticlesantimicrobialsubstancewiththepossibilitytoovercomeantibioticresistanceofescherichiacoliclinicalisolates AT rieznichenkols nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli AT zhovnirom nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli AT gruzinatg nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli AT tiutiunsm nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli AT ulbergzr nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli AT dybkovasm nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli AT rêzníčenkols nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli AT žovnírom nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli AT gruzínatg nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli AT tûtûnsm nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli AT ulʹbergzr nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli AT dibkovasm nanočastinkisríblaantimíkrobnasubstancíâzmožlivístûpodolannâantibíotikorezistentnostíklíníčnihízolâtívescherichiacoli |