Impact of Silver Nanoparticles on the Surface, Structural-Morphometric, Toxicological, and Antiviral Properties of Photoactive Anatase
Despite the significant socio-economic consequences of viral diseases, the issue of the quantity and quality of antiviral drugs remains unresolved. Viruses can mutate and become susceptible to treatment. Therefore, the search for various new strategies to combat viral infections remains relevant. So...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine
2026
|
| Online Zugang: | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/332 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Microbiological Journal |
Institution
Microbiological Journal| _version_ | 1865485916781412352 |
|---|---|
| author | Povnitsa, O.Yu. Artiukh, L.O. Zaremba, P.Yu. Yavorovsky, O.P. Riabovol, V.M. Tyschenko, N.I. Lavrynenko, O.M. Zahorodnia, S.D. Ievtushenko, A.I. Zahornyi, M.M. Повниця, О.Ю. Артюх, Л.О. Заремба, П.Ю. Яворовський, О.П. Рябовол, В.М. Тищенко, Н.І. Лавриненко, О.М. Загородня, С.Д. Євтушенко, А.І. Загорний, М.М. |
| author_facet | Povnitsa, O.Yu. Artiukh, L.O. Zaremba, P.Yu. Yavorovsky, O.P. Riabovol, V.M. Tyschenko, N.I. Lavrynenko, O.M. Zahorodnia, S.D. Ievtushenko, A.I. Zahornyi, M.M. Повниця, О.Ю. Артюх, Л.О. Заремба, П.Ю. Яворовський, О.П. Рябовол, В.М. Тищенко, Н.І. Лавриненко, О.М. Загородня, С.Д. Євтушенко, А.І. Загорний, М.М. |
| author_sort | Povnitsa, O.Yu. |
| baseUrl_str | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-05-17T14:04:05Z |
| description | Despite the significant socio-economic consequences of viral diseases, the issue of the quantity and quality of antiviral drugs remains unresolved. Viruses can mutate and become susceptible to treatment. Therefore, the search for various new strategies to combat viral infections remains relevant. Some TiO2&Ag bioactive nanocomposites (NCs) with a specific surface area of 30.65–50.84 m2/g, a point of zero charge (PZC) of nanoparticles of pH 6.2–9.4, depending on the silver content, were chemically synthesized. The purpose of the work was to study the biocompatible, structural-morphometric, toxicological, and virucidal properties of NCs. Methods. NCs based on titanium oxide (IV) with 4% and 8% silver were obtained by modification of TiO2. The structural, surface, toxicological, and hygienic characteristics of TiO2, TiO2&Ag (4 mass% Ag), and TiO2&Ag (8 mass% Ag) nanopowders were studied. For the toxicological and hygienic assessment, the following methods were used: general toxicity, inductively coupled plasma optical emission spectroscopy, immunological methods, and evaluation of the functional state of boar sperm. The preparation of mouse kidney samples for morphological examination was carried out by standard methods with staining using Sirius Red and Weigert's hematoxylin. The cytotoxic effect of substances was studied using the MTT assay. Virucidal activity was determined against human adenovirus serotype 2 (HAdV-2), herpes simplex virus type 1 (HSV-1, strain US), influenza virus type A, (H1N1) strain A/FM/1/4; the contact time with NC was 60 min. Results. The modification of titanium dioxide nanoparticles with silver leads to a significant increase in the adsorption, catalytic, and chemical activity of the surface of TiO₂&Ag, which ultimately results in enhanced biological activity. This leads to a significant increase in the general toxic effects of TiO₂&Ag compared to nano-TiO₂, greater accumulation of titanium in the liver of mice, manifestation of immunotoxic effects, and inhibitory action on boar sperm. Compared to nano-TiO₂, nano-TiO₂&Ag causes more pronounced initial morphological changes in the organ responsible for excreting metal nanoparticles—the kidneys and more effectively crosses the blood-brain barrier. The toxic effect of NCs in the cell lines and the virucidal effect against model RNA and DNA virusesinfluenza A virus (N1H1), human adenovirus (HAdV-2), herpes simplex virus type 1 (HSV-1) were investigated. The greatest toxicity of NCs was shown in human laryngeal carcinoma Hep-2 tumor cells and Syrian hamster kidneys. A significant virucidal effect of NCs was revealed against all viruses within 60 min of contact, viruses were completely inactivated; and the titer of influenza virus decreased by 10 lg, adenovirus – by 7.4 lg, and herpes simplex virus – by 5 lg. Conclusions. The created nanocomposites can be used to inactivate RNA- and DNA-containing viruses outside the cell (by disinfection of surfaces, liquids, and air) in line with the reduction of their toxic properties. |
| first_indexed | 2026-05-18T01:00:06Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-332 |
| institution | Microbiological Journal |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-05-18T01:00:06Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-3322026-05-17T14:04:05Z Impact of Silver Nanoparticles on the Surface, Structural-Morphometric, Toxicological, and Antiviral Properties of Photoactive Anatase Вплив наночастинок срібла на поверхневі, структурно-морфометричні, токсикологічні та антивірусні властивості фотоактивного анатазу Povnitsa, O.Yu. Artiukh, L.O. Zaremba, P.Yu. Yavorovsky, O.P. Riabovol, V.M. Tyschenko, N.I. Lavrynenko, O.M. Zahorodnia, S.D. Ievtushenko, A.I. Zahornyi, M.M. Повниця, О.Ю. Артюх, Л.О. Заремба, П.Ю. Яворовський, О.П. Рябовол, В.М. Тищенко, Н.І. Лавриненко, О.М. Загородня, С.Д. Євтушенко, А.І. Загорний, М.М. nanocomposites titanium dioxide modified with silver toxicity virucidal effect нанокомпозити модифікований сріблом діоксид титану токсичність віруліцидна дія Despite the significant socio-economic consequences of viral diseases, the issue of the quantity and quality of antiviral drugs remains unresolved. Viruses can mutate and become susceptible to treatment. Therefore, the search for various new strategies to combat viral infections remains relevant. Some TiO2&Ag bioactive nanocomposites (NCs) with a specific surface area of 30.65–50.84 m2/g, a point of zero charge (PZC) of nanoparticles of pH 6.2–9.4, depending on the silver content, were chemically synthesized. The purpose of the work was to study the biocompatible, structural-morphometric, toxicological, and virucidal properties of NCs. Methods. NCs based on titanium oxide (IV) with 4% and 8% silver were obtained by modification of TiO2. The structural, surface, toxicological, and hygienic characteristics of TiO2, TiO2&Ag (4 mass% Ag), and TiO2&Ag (8 mass% Ag) nanopowders were studied. For the toxicological and hygienic assessment, the following methods were used: general toxicity, inductively coupled plasma optical emission spectroscopy, immunological methods, and evaluation of the functional state of boar sperm. The preparation of mouse kidney samples for morphological examination was carried out by standard methods with staining using Sirius Red and Weigert's hematoxylin. The cytotoxic effect of substances was studied using the MTT assay. Virucidal activity was determined against human adenovirus serotype 2 (HAdV-2), herpes simplex virus type 1 (HSV-1, strain US), influenza virus type A, (H1N1) strain A/FM/1/4; the contact time with NC was 60 min. Results. The modification of titanium dioxide nanoparticles with silver leads to a significant increase in the adsorption, catalytic, and chemical activity of the surface of TiO₂&Ag, which ultimately results in enhanced biological activity. This leads to a significant increase in the general toxic effects of TiO₂&Ag compared to nano-TiO₂, greater accumulation of titanium in the liver of mice, manifestation of immunotoxic effects, and inhibitory action on boar sperm. Compared to nano-TiO₂, nano-TiO₂&Ag causes more pronounced initial morphological changes in the organ responsible for excreting metal nanoparticles—the kidneys and more effectively crosses the blood-brain barrier. The toxic effect of NCs in the cell lines and the virucidal effect against model RNA and DNA virusesinfluenza A virus (N1H1), human adenovirus (HAdV-2), herpes simplex virus type 1 (HSV-1) were investigated. The greatest toxicity of NCs was shown in human laryngeal carcinoma Hep-2 tumor cells and Syrian hamster kidneys. A significant virucidal effect of NCs was revealed against all viruses within 60 min of contact, viruses were completely inactivated; and the titer of influenza virus decreased by 10 lg, adenovirus – by 7.4 lg, and herpes simplex virus – by 5 lg. Conclusions. The created nanocomposites can be used to inactivate RNA- and DNA-containing viruses outside the cell (by disinfection of surfaces, liquids, and air) in line with the reduction of their toxic properties. Незважаючи на колосальні соціальні та економічні наслідки вірусних захворювань, проблему кількісті та якості противірусних препаратів до сьогодні не вирішено. Значно ускладнює лікування висока здатність вірусів до мутацій. Тому пошук різних нових стратегій для протидії вірусним інфекціям залишається актуальним. Хімічним способом синтезовано серію біоактивних нанокомпозитів (НК) TiO2&Ag із площею питомої поверхні 30.65–50.84 м2/г та точкою нульового заряду (TНЗ) наночастинок pHТНЗ 6.2 – 9.4 в залежності від вмісту срібла. Мета роботи – дослідження біосумісних, структурно-морфометричних, токсикологічних та віруліцидних властивостей НК. Методи. НК на основі оксиду титану (ІV) з 4 % та 8 мас% срібла отримували шляхом модифікування TiO2. Досліджували структурні, поверхневі, токсиколого-гігієнічні характеристики нанопорошків TiO2, TiO2&Ag (4 % Ag) i TiO2&Ag (8% Ag). Для токсиколого-гігієнічної оцінки використовували методи: загальнотоксичний, оптико-емісійна спектроскопія з індуктивно зв’язаною плазмою, імунологічні методи, оцінка функціонального стану сперми кнура. Підготовку зразків нирок мишей для морфологічного дослідження проводили стандартними методами з фарбуванням сіріус червоним та гематоксиліном Вейгерта. Цитотоксичну дію речовин досліджували з використанням МТТ. Віруліцидну дію визначали відносно аденовірусу людини серотипу 2 (HAdV-2), вірусу простого герпесу 1 типу (HSV-1, штам US) та вірусу грипу типу А, (Н1N1) штам A/FM/1/47, час контакту з НК складав 60 хв. Результати. Модифікування нанодіоксиду титану сріблом призводить до суттєвого збільшення адсорбційної, каталітичної та хімічної активності поверхні нано-TiO2-Ag, що врешті зумовлює підвищення біологічної активності. Це призводить до суттєвого збільшення загальнотоксичної дії нано-TiO2-Ag у порівнянні з нано-TiO2, більшого накопичення титану в печінці мишей, прояву імунотоксичного ефекту та пригнічуючої дії на спермії кнурів. Нано-TiO2-Ag у порівнянні з нано-TiO2, спричиняє виразнішім початковим морфологічним змінам в органі виділення наночастинок металів – нирках та в більшій мірі долає гематоенцефалічний бар’єр. Досліджено токсичну дію НК в лініях клітин та віруліцидну дію відносно модельних РНК- і ДНК вірусів: вірусу грипу А (N1H1), аденовірусу людини (HAdV-2), вірусу простого герпесу 1 типу (HSV-1). Найбільшу токсичність НК виявлено в пухлинних клітинах карциноми гортані людини Нер-2 та нирках сирійського хом’ячка. Значна віруліцидна дія НК показана відносно всіх вірусів: за 60 хв контакту відбувалася повна їх інактивація: зниження титру вірусу грипу на 10 lg, аденовірусу – на 7.4 lg, вірусу простого герпесу –на 5 lg. Висновки. Розроблені нанокомпозити можуть бути використані для інактивування РНК- та ДНК-вмісних вірусів поза клітиною (обеззаражування поверхонь, рідин, повітря) в разі зменшення їхніх токсичних властивостей. PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine 2026-05-17 Article Article https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/332 10.15407/ Mikrobiolohichnyi Zhurnal; Vol. 87 No. 6 (2025): Mikrobiolohichnyi Zhurnal; 73-85 Мікробіологічний журнал; Том 87 № 6 (2025): Мікробіологічний журнал; 73-85 2616-9258 1028-0987 10.15407/ en https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/332/156 Copyright (c) 2026 Mikrobiolohichnyi Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | Povnitsa, O.Yu. Artiukh, L.O. Zaremba, P.Yu. Yavorovsky, O.P. Riabovol, V.M. Tyschenko, N.I. Lavrynenko, O.M. Zahorodnia, S.D. Ievtushenko, A.I. Zahornyi, M.M. Повниця, О.Ю. Артюх, Л.О. Заремба, П.Ю. Яворовський, О.П. Рябовол, В.М. Тищенко, Н.І. Лавриненко, О.М. Загородня, С.Д. Євтушенко, А.І. Загорний, М.М. Impact of Silver Nanoparticles on the Surface, Structural-Morphometric, Toxicological, and Antiviral Properties of Photoactive Anatase |
| title | Impact of Silver Nanoparticles on the Surface, Structural-Morphometric, Toxicological, and Antiviral Properties of Photoactive Anatase |
| title_alt | Вплив наночастинок срібла на поверхневі, структурно-морфометричні, токсикологічні та антивірусні властивості фотоактивного анатазу |
| title_full | Impact of Silver Nanoparticles on the Surface, Structural-Morphometric, Toxicological, and Antiviral Properties of Photoactive Anatase |
| title_fullStr | Impact of Silver Nanoparticles on the Surface, Structural-Morphometric, Toxicological, and Antiviral Properties of Photoactive Anatase |
| title_full_unstemmed | Impact of Silver Nanoparticles on the Surface, Structural-Morphometric, Toxicological, and Antiviral Properties of Photoactive Anatase |
| title_short | Impact of Silver Nanoparticles on the Surface, Structural-Morphometric, Toxicological, and Antiviral Properties of Photoactive Anatase |
| title_sort | impact of silver nanoparticles on the surface, structural-morphometric, toxicological, and antiviral properties of photoactive anatase |
| topic_facet | nanocomposites titanium dioxide modified with silver toxicity virucidal effect нанокомпозити модифікований сріблом діоксид титану токсичність віруліцидна дія |
| url | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/332 |
| work_keys_str_mv | AT povnitsaoyu impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT artiukhlo impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT zarembapyu impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT yavorovskyop impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT riabovolvm impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT tyschenkoni impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT lavrynenkoom impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT zahorodniasd impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT ievtushenkoai impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT zahornyimm impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT povnicâoû impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT artûhlo impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT zarembapû impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT âvorovsʹkijop impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT râbovolvm impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT tiŝenkoní impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT lavrinenkoom impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT zagorodnâsd impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT êvtušenkoaí impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT zagornijmm impactofsilvernanoparticlesonthesurfacestructuralmorphometrictoxicologicalandantiviralpropertiesofphotoactiveanatase AT povnitsaoyu vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT artiukhlo vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT zarembapyu vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT yavorovskyop vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT riabovolvm vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT tyschenkoni vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT lavrynenkoom vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT zahorodniasd vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT ievtushenkoai vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT zahornyimm vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT povnicâoû vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT artûhlo vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT zarembapû vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT âvorovsʹkijop vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT râbovolvm vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT tiŝenkoní vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT lavrinenkoom vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT zagorodnâsd vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT êvtušenkoaí vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu AT zagornijmm vplivnanočastinoksríblanapoverhnevístrukturnomorfometričnítoksikologíčnítaantivírusnívlastivostífotoaktivnogoanatazu |