БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК НІКЕЛЮ

Objective. Study the biological activity of nickel nanoparticles (Ni NPs) against pathogenic viruses and fungi, pathogens of farm animals and plants, investigate their bactericidal and growthregulating properties. Methods. Virological, microbiological and statistical. Virucidal activity of NiNPs was...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2020
Hauptverfasser: Дерев’янко, С. В., Васильченко, А. В., Магеррамзаде, Н. І.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainisch
Veröffentlicht: Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine 2020
Schlagworte:
Online Zugang:https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/91
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Agriciltural microbiology
Завантажити файл: Pdf

Institution

Agriciltural microbiology
_version_ 1871465561056083968
author Дерев’янко, С. В.
Васильченко, А. В.
Магеррамзаде, Н. І.
author_facet Дерев’янко, С. В.
Васильченко, А. В.
Магеррамзаде, Н. І.
author_institution_txt_mv [ { "author": "С. В. Дерев’янко", "institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН" }, { "author": "А. В. Васильченко", "institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН" }, { "author": "Н. І. Магеррамзаде", "institution": "Чернігівський базовий медичний коледж" } ]
author_sort Дерев’янко, С. В.
baseUrl_str https://smic.in.ua/index.php/journal/oai
collection OJS
datestamp_date 2026-07-22T10:10:41Z
description Objective. Study the biological activity of nickel nanoparticles (Ni NPs) against pathogenic viruses and fungi, pathogens of farm animals and plants, investigate their bactericidal and growthregulating properties. Methods. Virological, microbiological and statistical. Virucidal activity of NiNPs was evaluated by the difference of virus titres in the control and under the action of NPs, bactericidal — by the difference of bacterial titres, fungicidal and fungistatic — by the difference of diameters of fungal colonies, growth-regulating — by the difference in leaf blade length and roots ofgerms of winter wheat. The antiviral activity of NPs was determined in the culture of versenalisedembryonic porcine kidney cells. Bactericidal activity was investigated in a liquid digest medium.Fungistatic activity was determined on wort agar. Wheat germs were germinated in Petri dishesaccording to generally accepted methods. The viral titre was calculated by Reed-Muench method.The bacterial titre was determined by seeding the suspensions on agar medium. Statistical processing was performed in Microsoft Office Excel and statsoft STATISTICA 12, using Student's t-test,post-hoc tests: Fisher’s least significant difference test and Duncan’s new multiple range test.Results. It was found that Ni NPs show high virucidal activity against Teschovirus A strainDniprovskyi-34, reducing the virus titre by 2.46 lg TCD50/cm3, and have a chemotherapeutic indexof 4. Ni NPs have low fungistatic activity against Acremonium cucurbitacearum 502, reducing theaverage diameter of colonies by 6.58 to 20.22 %. Regarding Acremonium strictum 048 and Fusarium sp. 072, Ni NPs have a slight stimulating activity, increasing the average diameter of the colonies by 10.18 to 12.44 % and 14.84 to 22.18 %, respectively. Under the action of Ni NPs, the titre ofBacillus subtilis ІМВ В-7023 and Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens UKM B-306(2687) upon the cultivation of bacteria in meat-peptone broth significantly (by 80.96 to 82.77 %and 15.67 to 36.39 %, respectively) increases. Ni NPs exhibits growth-promoting properties onwheat germs, increasing the average length of leaf blades and roots by 41.79 and 36.76 %, respectively. Conclusion. According to the study findings, Ni NPs cannot be recommended for the creation of antifungal preparations. Further research is needed to develop Ni NP-based antiviral preparations, virucidal and disinfecting agents, growth- regulating products for cultivated plants, and toincrease the titre of beneficial soil bacteria.
doi_str_mv 10.35868/1997-3004.31.36-43
first_indexed 2025-07-17T12:23:56Z
format Article
fulltext 36 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 31. С. 36–43. ISSN 1997-3004 https://doi.org/10.35868/1997-3004.31.36-43 УДК 57.085.25 БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК НІКЕЛЮ С. В. Дерев’янко1, А. В. Васильченко1, Н. І. Магеррамзаде2 1Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН вул. Шевченка, 97; м. Чернігів, 14035, Україна; e-mail: biopreparat@i.ua; top.leader.number.1@gmail.com 2Чернігівський базовий медичний коледж вул. П’ятницька, 42; м. Чернігів, 14000, Україна; e-mail: hs1812524@gmail.com Мета. Вивчити біологічну активність наночастинок нікелю (НЧ Ni) щодо патогенних вірусів та грибів, збудників хвороб сільськогосподарських тварин та рослин, дослідити їхні бактерицидні та рістрегуляторні властивості. Методи. Вірусологічні, мікробіологічні та статистичні. Віруліцидну активність НЧ Ni оцінювали за різницею титрів вірусу у контро- лі та за дії НЧ, бактерицидну — за різницею титрів бактерій, фунгіцидну та фунгістатич- ну — за різницею діаметрів колоній грибів, рістрегуляторну — за різницею у довжині листо- вих пластинок і коренів проростків пшениці озимої. Антивірусну активність НЧ визначали у культурі клітин СНЕВ. Бактерицидну активність досліджували у рідкому поживному сере- довищі. Фунгістатичну активність визначали на сусло-агарі. Проростки пшениці пророщу- вали у чашках Петрі за загальноприйнятими методами. Титр вірусу розраховували за мето- дом Ріда і Менча. Титр бактерій визначали шляхом висіву суспензій на агаризоване середо- вище. Статистичну обробку проводили у програмах Microsoft Office Excel та statsoft STATISTICA 12, використовували t-тест Ст’юдента, апостеріорні тести Fisher’s least significant difference test та Duncan’s new multiple range test. Результати. Встановлено, що НЧ Ni проявляють високу віруліцидну активність щодо штаму Тeschovirus А Дніпровсь- кий-34, знижуючи титр вірусу на 2,46 lg ТЦД50/см3, і мають хіміотерапевтичний індекс 4. НЧ Ni володіють незначною фунгістатичною активністю щодо Acremonium cucurbita- cearum 502, зменшуючи середній діаметр колоній на 6,58–20,22 %. Щодо Acremonium strictum 048 та Fusarium sp. 072 НЧ Ni володіють незначною стимулювальною активністю, збільшуючи середній діаметр колоній на 10,18–12,44 % та 14,84–22,18 % відповідно. За дії НЧ Ni суттєво (на 80,96–82,77 % та 15,67–36,39 % відповідно) підвищується титр Bacillus subtilis ІМВ В-7023 та Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens УКМ В-306 (2687) за культивування бактерій у м’ясо-пептонному бульйоні. НЧ Ni проявляють рістстимулюва- льні властивості на проростках пшениці, збільшуючи середню довжину листкових пласти- нок та коренів на 41,79 % та 36,76 % відповідно. Висновки. За результатами досліджень, НЧ Ni не можуть бути рекомендовані для створення антифунгальних препаратів. Потрібне проведення подальших досліджень з метою створення на основі НЧ Ni антивірусних препа- ратів, віруліцидних та дезінфекційних засобів, рістрегуляторних препаратів для культурних рослин та для підвищення титру корисних ґрунтових бактерій. Ключові слова: наночастинки нікелю, Тeschovirus А, Acremonium cucurbitacearum, Acre- monium strictum, Fusarium sp., Bacillus subtilis, Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens, віруліцидна активність, фунгістатична активність, рістрегуляторна активність. Вступ. Наукові досягнення у галузі на- нотехнологій відкривають широкі перспек- тиви для виробництва та використання нано- частинок (НЧ) металів у ветеринарній меди- цині та сільському господарстві. Відомо, що НЧ металів у формі оксидів та гідроксидів або з нульовим ступенем окиснення можуть впливати на репродуктивну активність віру- сів [1; 2]. Проте антивірусну активність НЧ нікелю вивчено недостатньо. © С. В. Дерев’янко, А. В. Васильченко, Н. І. Магеррамзаде, 2020 37 Значна увага приділяється вивченню впливу НЧ металів на мікроміцети. Зокрема встановлено, що НЧ Ag та Cu мають широ- кий спектр фунгіцидної активності, вплива- ють на фітопатогенні гриби родів Phoma, Curvularia, Alternaria та Fusarium [3]. Вияв- лено високу фунгіцидну активність НЧ Ag щодо представників родів Candida, Saccharo- myces, Bipolaris, Magnaporthe, Monosporascus та ін. [4]. Відомо також, що НЧ ZnO, Ag2S володіють бактерицидними властивостями щодо Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Shigella sp., Listeria sp. [5; 6]. Проте фунгіци- дні та бактерицидні властивості НЧ Ni ви- вчені недостатньо. Цікавою є також інформація щодо про- яву рістрегуляторних властивостей наночас- тинок. Так, зокрема, встановлено, що перед- посівна обробка насіння картоплі НЧ Ag, Si сприяє підвищенню урожайності на 87 %, соняшника — підвищенню схожості на 14,12 % та енергії проростання на 46,61 % [7; 8]. Однак рістрегулюючі властивості НЧ Ni не досліджено. У зв’язку з цим метою нашої роботи бу- ло вивчення біологічної активності НЧ Ni щодо патогенних вірусів та грибів, збудників хвороб сільськогосподарських тварин та ро- слин, дослідження їх бактерицидних та ріст- регуляторних властивостей. Матеріали й методи досліджень. У до- слідах використано штам Дніпровський-34, який належить до роду Тeschovirus, виду Тeschovirus А першого серотипу (PTV-1) з колекції вірусів Інституту сільськогосподар- ської мікробіології та агропромислового ви- робництва НААН та штами грибів Acremo- nium cucurbitacearum 502, Acremonium stric- tum 048 та Fusarium sp. 072, люб’язно надані д. б. н. Є. П. Копиловим. Штами бактерій Ba- cillus subtilis ІМВ В-7023, який є основою препарату Азогран [9], та Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens УКМ В-306 (2687) — основа препарату Гаупсин [10], отримані для наукових досліджень з депози- тарію Інституту мікробіології та вірусології імені Д. К. Заболотного НАН України. Перещеплювану культуру клітин нирки ембріону свині (СНЕВ) одержано з НМЦ «Інститут експериментальної і клінічної ве- теринарної медицини» НААН. Колоїдні розчини стабілізованих цитрат- аніонами НЧ Ni, які були отримані методом ерозійно-вибухового диспергування [11], одержані з ТОВ «Наноматеріали і нанотех- нології» від д. тех. н. В. Г. Каплуненка [11]. Перед використанням водну суспензію НЧ Ni розбавляли до концентрації 500 мкг/см3 та доводили значення рН до нейтрального. Розведені суспензії стерилізували автоклаву- ванням. Освіження, підтримання та накопичення штаму Дніпровський-34 проводили в куль- турі клітин СНЕВ на основі загальноприйня- тих методик. Титрування вірусів за дії НЧ здійснювали в перещеплюваній культурі клі- тин у пробірках, спостерігаючи цитопатич- ний ефект (ЦПЕ) та визначаючи 50-відсотко- ву тканинну цитопатичну дозу (ТЦД50/см3). Антивірусну активність НЧ Ni визначали за профілактичною, лікувальною та вірулі- цидною схемами. За профілактичною схе- мою проводили обробку культури клітин НЧ Ni максимально допустимою концентрацією (МДК), яка становить 50 мкг/см3. Після екс- позиції впродовж 24 год. здійснювали іноку- ляцію вірусом. За лікувальною схемою куль- туру клітин СНЕВ заражали вірусами, після чого обробляли МДК НЧ Ni. За віруліцид- ною схемою вірусовмісну суспензію та НЧ Ni змішували у співвідношенні 1:1 та витри- мували впродовж 24 год. за температури +4 °С, після чого інокулянт вносили у куль- туру клітин. Облік результатів цитопатичної дії (ЦПД) проводили на 4 та 7-у добу. Титр вірусу розраховували методом Ріда і Менча [12]. За різницею титрів визначали антивіру- сну активність композиції НЧ Ni. Порівню- ючи інфекційну активність штамів вірусів, застосовували двовибірковий метод Ст’ю- дента [13]. Розрахунок проводили у програмі Microsoft Office Excel. У разі зниження титру вірусу за дії НЧ на 2,0 lg ТЦД50 і більше визначали хіміоте- рапевтичний індекс (ХТІ). Для цього вста- новлювали мінімально активну концентра- цію (МАК), тобто таку, що знижує інфекцій- ний титр вірусу на 1,25–1,5 lg ТЦД50 проти титру вірусу без внесення НЧ. ХТІ визначали як відношення МДК до МАК. Фунгістатичну активність НЧ Ni визна- чали щодо A. cucurbitacearum 502, Acre- monium strictum 048 та Fusarium sp. 072, а бактерицидну — щодо B. subtilis ІМВ В-7023 та P. chlororaphis subsp. aureofaciens УКМ В-306 (2687). Гриби вирощували у чашках ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 31. 38 Петрі на сусло-агарі (6 %). Концентрація НЧ Ni у поживному середовищі становила 38,4 мкг/см3. Як контрольне використовува- ли середовище без додавання розчину НЧ. У стерильні чашки Петрі вносили 15 см3 конт- рольного середовища та середовища із дода- ванням розчину НЧ. Для кожного варіанта досліду використовували 5 чашок Петрі. Пі- сля застигання середовища вносили культу- ри грибів методом уколу. На одну чашку ро- били три уколи. Гриби культивували у тер- мостаті за температури 25 °С впродовж 9 діб. Оцінку фунгістатичної активності НЧ здійс- нювали на 2, 3 та 4-у добу культивування. Підраховували загальну кількість колоній, що утворилися в контрольному та дослідно- му середовищах. Визначали діаметр колоній, що утворювалися на місцях уколів з точніс- тю до 0,5 мм. Бактерії культивували у термостаті з ви- користанням м’ясо-пептонного бульйону, без НЧ та з додаванням НЧ Ni (80 мкг/см3), за температури 37°С упродовж 7 діб. Бакте- ріальний титр (кількість КУО/см3) визначали методом висіву на тверде поживне середо- вище (м’ясо-пептонний агар) на 2, 3, 4 та 7-у добу після початку культивування. Повтор- ність — трикратна. Рістрегуляторну активність НЧ Ni ви- значали на проростках пшениці озимої сорту Поліська 90. Однакову кількість (100 шт.) насіння пшениці витримували впродовж до- би у 8 см3 чистої водопровідної води (конт- рольний варіант), та у 8 см³ 1:100 000 розве- дення колоїдного розчину НЧ Ni. Насіння пророщували на фільтрувальному папері у чашках Петрі. На 1, 2 та 3-ю добу після по- чатку проростання підраховували кількість проростків у кожному варіанті досліду. Че- рез тиждень проростки відділяли від насіння, відокремлювали листки та корені. У контро- льному та дослідному варіантах вимірювали довжину листових пластинок та довжину ко- ренів. Далі листки та корені з кожного варіа- нту висушували та зважували. Порівнювали масу сухих проростків у кожному варіанті досліду. Статистичну обробку результатів дослі- джень проводили у відповідних програмах за допомогою тестів Duncan’s new multiple range test (DMRT) та Fisher’s least significant difference test (Fisher’s LSD). Результати та їх обговорення. У куль- турі клітин СНЕВ проведено дослідження з визначення антивірусної активності НЧ Ni у МДК (50 мкг/см3) за профілактичною та лі- кувальною схемами. Встановлено, що НЧ Ni у МДК не проявляли антивірусної активнос- ті, не знижували титр вірусу за обома схе- мами. Вивчено віруліцидну активність НЧ Ni у МДК. Встановлено, що НЧ Ni у МДК за екс- позиції 24 год. проявляли високу віруліцид- ну активність щодо штаму вірусу PTV-1 Дніпровський-34, вірогідно знижуючи його інфекційний титр у культурі клітин СНЕВ на 2,46 lg ТЦД50/см3 На наступному етапі визначили МАК та ХТІ для НЧ Ni. Результати досліджень наве- дено у табл. 1. Встановлено, що МАК для НЧ Ni стано- вила 12,5 мкг/см3. Визначено, що ХТІ НЧ Ni становила 4. Отже, НЧ Ni мають високу ан- тивірусну активність щодо TV-A і можуть бути рекомендовані для створення на їх ос- нові антивірусних препаратів, віруліцидних та дезінфекційних засобів. Під час проведення досліджень з A. cu- curbitacearum 502 відзначено незначну фун- гістатичну активність. Ріст колоній зменшу- Таблиця 1. Віруліцидна активність НЧ Ni щодо штаму PTV-1 Дніпровський-34 у культурі клітин СНЕВ за різної концентрації (експозиція 24 год.) Досліджувана речовина Концентрація НЧ, мкг/см3 Титр вірусу, lg ТЦД50/см3 Різниця титрів вірусу, lg ТЦД50/см3 ХТІ НЧ Ni 50,0 3,47 ± 0,18 2,46 4 25,0 4,00 ± 0,14 2,23 12,5 4,77 ± 0,12 1,46 6,25 5,50 ± 0,10 0,73 3,12 6,00 ± 0,24 0,23 Контроль – 6,23 ± 0,12 – – ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 31. 39 вався не суттєво, лише на 20,22 %; 16,63 % та 6,58 % на 2, 3 та 4-у добу після внесення культури відповідно. Щодо штамів A. stric- tum 048 та Fusarium sp. 072 спостерігали не- значну стимулювальну активність (табл. 2). Діаметр колоній A. strictum 048 зростав на 12,44 %; 10,62 % та 10,18 % на 2, 3 та 4-у до- бу відповідно; діаметр колоній Fusarium sp. 072 зростав на 22,18 %; 14,84 % та 19,64 % на 2, 3 та 4-у добу відповідно (табл. 2). У результаті проведених досліджень встановлено високу біологічну активність НЧ Ni щодо B. subtilis ІМВ В-7023 та P. chlo- roraphis subsp. aureofaciens УКМ В-306 (2687). Встановлено, що за дії НЧ Ni за вирощування бактерій у м’ясо-пептонному бульйоні кількість КУО/см3 B. subtilis ІМВ В-7023 збільшилась на 80,96–82,77 % проти контролю і становила від (8,17 ± 0,37)×108 до (8,33 ± 0,34)×108 КУО/см3 (табл. 3). Кількість КУО/см3 P. chlororaphis subsp. aureofaciens УКМ В-306 (2687) збільшувалася на 15,67– Таблиця 2. Біологічна активність НЧ Ni щодо штамів грибів A. cucurbitacearum 502, A. strictum 048 та Fusarium sp. 072 Тривалість культивування Середній діаметр колоній (WM* ± std. err**) Δ, % Значущість НЧ Ni без НЧ DMRT Fisher’s LSD A. cucrbitacearum 502 2 доби 3,67 ± 0,38 4,60 ± 0,45 –20,22 > 0,05 < 0,05 3 доби 8,27 ± 0,59 9,92 ± 0,44 –16,63 < 0,003 < 0,003 4 доби 14,9 ± 0,45 15,95 ± 0,47 –6,58 > 0,05 < 0,05 A. strictum 048 2 доби 4,22 ± 0,09 3,75 ± 0,10 +12,44 < 0,03 < 0,02 3 доби 7,47 ± 0,15 6,75 ± 0,16 +10,62 < 0,03 < 0,02 4 доби 10,47 ± 0,15 9,50 ± 0,19 +10,18 < 0,05 < 0,03 Fusarium sp. 072 2 доби 12,09 ± 0,24 9,89 ± 0,23 +22,18 < 0,000004 < 0,000001 3 доби 19,21 ± 0,22 16,73 ± 0,27 +14,84 < 0,00001 < 0,000001 4 доби 26,55 ± 0,74 22,19 ± 0,65 +19,64 < 0,000005 < 0,000001 Примітка. У таблицях 2–4: *WM — зважене середнє арифметичне (weighted mean); **std. err — стандартна похибка (standard error). Таблиця 3. Біологічна активність НЧ Ni щодо штамів бактерій B. subtilis ІМВ В-7023 та P. chlororaphis subsp. aureofaciens УКМ В-306 (2687) Тривалість культивування КУО/см3, ×108 (WM* ± std. err**) Δ, % Значущість НЧ Ni без НЧ DMRT Fisher’s LSD B. subtilis ІМВ В-7023 2 доби 8,17 ± 0,37 4,47 ± 0,38 +82,77 < 0,0002 < 0,00003 3 доби 8,20 ± 0,35 4,53 ± 0,35 +81,02 < 0,0002 < 0,00007 4 доби 8,27 ± 0,37 4,57 ± 0,29 +80,96 < 0,0002 < 0,00007 7 діб 8,33 ± 0,34 4,57 ± 0,37 +82,28 < 0,0002 < 0,00003 P. chlororaphis subsp. aureofaciens УКМ В-306 (2687) 2 доби 15,37 ± 0,64 11,27 ± 1,67 +36,39 < 0,008 < 0,008 3 доби 15,60 ± 0,61 11,47 ± 1,66 +36,05 < 0,007 < 0,008 4 доби 16,00 ± 0,55 11,87 ± 0,55 +34,83 < 0,007 < 0,008 7 діб 17,47 ± 0,12 15,10 ± 0,80 +15,67 > 0,12 < 0,009 ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 31. 40 36,39 % у порівнянні з контролем і станови- ла від (15,37 ± 0,64)×108 до (17,47 ± 0,12)× ×108 КУО/см3. За результатами статистичних тестів виявлена різниця титрів мала високий рівень значущості (табл. 3). За порівняння проростків пшениці конт- рольної групи з дослідною встановлено, що за дії НЧ Ni у концентрації 8 мкг/л довжина листків та коренів була більшою ніж у конт- рольному варіанті на 41,79 % та 36,76 % від- повідно. Різниця має високу статистичну значущість (табл. 4). Не виявлено статистич- но значимого впливу на енергію та динаміку проростання насіння пшениці озимої. Отже, НЧ Ni мають високу антивірусну активність щодо штаму TV-А Дніпровський- 34, проявляють незначну фунгістатичну ак- тивність щодо A. cucurbitacearum 502, незна- чну стимулювальну активність щодо Fusa- rium sp. 072, A. strictum 048 та суттєво під- вищують титр B. subtilis ІМВ В-7023 та P. chlororaphis subsp. aureofaciens УКМ В-306 (2687) за вирощування бактерій у рід- кому середовищі, забезпечують зростання довжини листків та коренів проростків пше- ниці озимої. Висока віруліцидна активність НЧ Ni проти вірусів тварин нами продемонстрована вперше. У доступній науково-патентній базі нами не знайдено публікацій щодо антиві- русної активності НЧ Ni проти вірусів тва- рин. Дані щодо підвищення титру B. subtilis ІМВ В-7023 та P. chlororaphis subsp. aureo- faciens УКМ В-306 (2687) за дії досліджува- них наночастинок можуть бути пояснені спонтанним утворенням НЧ Ni (ядро) / NiO (оболонка) [14], низькою, але не нульовою, розчинністю NiO у воді [15] та значенням Ni у метаболізмі бактерій, зокрема роду Bacillus [16]. Вплив НЧ Ni на A. cucurbitacearum 502 та інші фітопатогенні гриби потребує пода- льшого вивчення. Позитивний вплив НЧ Ni на проростки пшениці озимої, на нашу дум- ку, пояснюється значенням Ni для метаболі- зму рослин, зокрема тим, що він входить до складу Ni-залежних ферментів [16], а також можливою стимуляцією активності корисних бактерій на корінні проростків. Потребує ретельного вивчення механізм віруліцидної та фунгістатичної дії НЧ Ni. Вважаємо, що НЧ Ni є перспективними для конструювання антивірусних препаратів, ві- руліцидних та дезінфекційних засобів, ріст- регуляторних препаратів для сільськогоспо- дарських культур та підвищення титру кори- сних ґрунтових бактерій. Висновки. Встановлено, що НЧ Ni про- являють високу віруліцидну активність щодо штаму TV-А Дніпровський-34, знижуючи титр вірусу на 2,46 lg ТЦД50/см3; мають ХТІ 4 і можуть бути рекомендовані для створення на їх основі антивірусних препаратів, вірулі- цидних та дезінфекційних засобів. НЧ Ni во- лодіють незначною фунгістатичною активні- стю щодо A. cucurbitacearum 502, зменшую- чи діаметр колоній на 6,58–20,22 %. Щодо A. strictum 048 та Fusarium sp. 072 НЧ Ni во- лодіють незначною рістстимулювальною ак- тивністю, збільшуючи діаметр колоній на 10,18–12,44 % та 14,84–22,18 % відповідно. За дії НЧ Ni на 80,96–82,77 % та 15,67– 36,39 % відповідно зростає титр B. subtilis ІМВ В-7023 та P. chlororaphis subsp. aureo- faciens УКМ В-306 (2687) за культивування бактерій у м’ясо-пептонному бульйоні. НЧ Ni проявляють рістстимулювальну актив- ність на проростках пшениці, підвищуючи довжину листків та коренів на 41,79 % та 36,76 % відповідно. НЧ Ni є перспективними для конструювання антивірусних препаратів, віруліцидних та дезінфекційних засобів, ріс- трегуляторних препаратів для культурних рослин та підвищення титру корисних ґрун- тових бактерій. Таблиця 4. Вплив НЧ Ni на довжину листків та коренів проростків пшениці ози- мої (см) Довжина, см (WM* ± std. err**) Δ, % Значущість НЧ Ni Без НЧ DMRT Fisher’s LSD Листки 13,64 ± 0,68 9,62 ± 0,35 +41,79 р < 0,00001 р < 0,000001 Корені 9,19 ± 0,58 6,72 ± 0,28 +36,76 р < 0,0004 р < 0,0003 ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 31. 41 ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Спосіб виготовлення медичних противі- русних препаратів, що містять наночастинки, та препарат проти вірусів герпесу hiv і грипу h1n1, виготовлений за даним способом: пат. 106101 Україна. МПК А61К 33/08, А61Р 31/22, М. М. Локшин, М. Я. Співак, В. С. Лисенко; за- явл. 17.07.12; опубл. 25.07.2014, Бюл. № 18. 2. Mazurkova N. A., Spitsyna Yu. E., Shiki- na N. V., Ismagilov Z. R., Zagrebel’nyi S. N., Ryab- chikova E. I.Interaction of titanium dioxide nano- particles with influenza virus. Nanotechnologies in Russia. 2010. Vol. 5, Nos. 5–6. Р. 417–420. https://doi.org/10.1134/S1995078010050174 3. Kanhed P., Birla S., Gaikwad S., Gade A., Seabra A. B., Rubilar O., Duran N., Rai M. In vitro antifungal efficacy of copper nanoparticles against selected crop pathogenic fungi. Materials Letters. 2014. Vol. 115. P. 13–17. https://doi.org/10.1016/ j.matlet.2013.10.011 4. Nasrollahi A., Pourshamsian Kh., Mansour- kiaee P. Antifungal activity of silver nanoparticles on some of fungi. International Journal of Nano Dimension. 2011. Vol. 1, No. 3. Р. 233–239. DOI: 10.7508/IJND.2010.03.007 5. Singh G., Joyce E. M., Beddow J., Mason T. J. Evaluation of antibacterial activity of ZnO nanopar- ticles coated sonochemically onto textile fabrics. Journal of microbiology, biotechnology and food sciences. 2020. Vol. 9, No. 4. P. 106–120. 6. Awwad A. M., Salem N. M., Aqarbeh M. M., Abdulaziz F. M. Green synthesis, characterization of silver sulfide nanoparticles and antibacterial activity evaluation. Chemistry International. 2020. Vol. 6, No. 1. P. 42–48. https://doi.org/10.5281/zenodo. 3243157 7. Davod T., Reza Z., Ali V. A., Mehrdad C. Effects of nanosilver and nitroxin biofertilizer on yield and yield components of potato minitubers. International Journal of Agriculture and Biology. 2011. Vol. 13, No.6. P. 986–990. 8. Janmohammadi M., Sabaghnia N. Effect of Pre-sowing Seed Treatments with Silicon Nanopar- ticles on Germinability of Sunflower (Helianthus annuus), Botanica. 2015. Vol. 21, No. 1. P. 13–21. https://doi.org/10.1515/botlit-2015-0002 9. Kurdish I. K. Impact of a Number of Factors on Physiological and Biochemical Activity of Strains-Components of Azogran, a Complex Bacte- rial Preparation. Mikrobiolohichnyi zhurnal. 2016. Vol. 78, No. 6. P. 29–36. 10. Інсектофунгіцидний біопрепарат для бо- ротьби із шкідниками і хворобами сільськогос- подарських культур: пат. 73682 Україна. МПК C12R 1/38, A01P 7/04, A01P 3/00, A01N 63/00, C12N 1/20, С. В. Гораль, О. А. Кіпріанова; опубл. 15.08.2005. 11. Спосіб ерозійно-вибухового диспергу- вання металів: пат. 23550 Україна. МПК B22F 9/14, М. В. Косінов, В. Г. Каплуненко; заявл. 09.02.2007; опубл. 25.05.2007, Бюл. № 7. 12. Reed L. J., Muench H. A simple method of estimation of fifty per cent end points. The American Journal of Hygiene. 1938. Vol. 27, No. 3. P. 493–497. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a118408 13. Student. By Student. The probable error of a mean. Biometrika. 1908. Vol. 6, No. 1. P. 1–25. DOI: 10.2307/2331554 14. Johnston-Peck A. C., Wang J., Tracy J. B. Synthesis and structural and magnetic characteriza- tion of Ni (Core)/NiO (Shell) nanoparticles. ACS nano. 2009. Vol. 3, No. 5. P. 1077–1084. https://doi.org/10.1021/nn900019x 15. http://www.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display ?p_version=2&p_card_id=0926 16. Habashi F. Nickel, Physical and Chemical Properties. In: Kretsinger R. H., Uversky V. N., Per- myakov E. A. (eds). Encyclopedia of Metalloprote- ins. Springer, New York, NY. 2013. P. 1477–1487. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-1533-6_338 Отримано 01.06.2020 ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 31. 42 https://doi.org/10.35868/1997-3004.31.36-43 UDC 57.085.25 BIOLOGICAL ACTIVITY OF NICKEL NANOPARTICLES S. V. Derevianko1, A. V. Vasylchenko1, N. I. Maharramzade2 1Institute of Agricultural Microbiology and Agroindustrial Manufacture, NAAS, Chernihiv e-mail: biopreparat@i.ua; top.leader.number.1@gmail.com 2Chernihiv Basic Medical College, Chernihiv; e-mail: hs1812524@gmail.com Objective. Study the biological activity of nickel nanoparticles (Ni NPs) against pathogenic vi- ruses and fungi, pathogens of farm animals and plants, investigate their bactericidal and growth- regulating properties. Methods. Virological, microbiological and statistical. Virucidal activity of Ni NPs was evaluated by the difference of virus titres in the control and under the action of NPs, bac- tericidal — by the difference of bacterial titres, fungicidal and fungistatic — by the difference of di- ameters of fungal colonies, growth-regulating — by the difference in leaf blade length and roots of germs of winter wheat. The antiviral activity of NPs was determined in the culture of versenalised embryonic porcine kidney cells. Bactericidal activity was investigated in a liquid digest medium. Fungistatic activity was determined on wort agar. Wheat germs were germinated in Petri dishes according to generally accepted methods. The viral titre was calculated by Reed-Muench method. The bacterial titre was determined by seeding the suspensions on agar medium. Statistical pro- cessing was performed in Microsoft Office Excel and statsoft STATISTICA 12, using Student's t-test, post-hoc tests: Fisher’s least significant difference test and Duncan’s new multiple range test. Results. It was found that Ni NPs show high virucidal activity against Teschovirus A strain Dniprovskyi-34, reducing the virus titre by 2.46 lg TCD50/cm3, and have a chemotherapeutic index of 4. Ni NPs have low fungistatic activity against Acremonium cucurbitacearum 502, reducing the average diameter of colonies by 6.58 to 20.22 %. Regarding Acremonium strictum 048 and Fusari- um sp. 072, Ni NPs have a slight stimulating activity, increasing the average diameter of the colo- nies by 10.18 to 12.44 % and 14.84 to 22.18 %, respectively. Under the action of Ni NPs, the titre of Bacillus subtilis ІМВ В-7023 and Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens UKM B-306 (2687) upon the cultivation of bacteria in meat-peptone broth significantly (by 80.96 to 82.77 % and 15.67 to 36.39 %, respectively) increases. Ni NPs exhibits growth-promoting properties on wheat germs, increasing the average length of leaf blades and roots by 41.79 and 36.76 %, respec- tively. Conclusion. According to the study findings, Ni NPs cannot be recommended for the crea- tion of antifungal preparations. Further research is needed to develop Ni NP-based antiviral prep- arations, virucidal and disinfecting agents, growth- regulating products for cultivated plants, and to increase the titre of beneficial soil bacteria. Key words: nickel nanoparticles, Тeschovirus А, Acremonium cucurbitacearum, Acremonium strictum, Fusarium sp., Bacillus subtilis, Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens, virucidal activity, fungistatic activity, growth-regulating activity. REFERENCES 1. Pat. 106101 UA, MPK A61K 33/08, A61P 31/22, A method of antiviral medical drugs produc- tion, which contain nanoparticles, and a drug against herpes virus hiv and influenza virus h1n1, which is produced via this method, Lokshyn, M. M., Spivak, M. Ya., Lysenko, V. S., Publ. 25.07.2014 [in Ukrainian]. 2. Mazurkova, N. A., Spitsyna, Yu. E., Shiki- na, N. V., Ismagilov, Z. R., Zagrebel’nyi, S. N., & Ryabchikova, E. I. (2010). Interaction of titanium dioxide nanoparticles with influenza virus. Na- notechnologies in Russia, 5(5–6), 417–420. https://doi.org/10.1134/S1995078010050174 3. Kanhed, P., Birla, S., Gaikwad, S., Gade, A., Seabra, A. B., Rubilar, O. … Rai, M. (2014). In vitro antifungal efficacy of copper nanoparticles against selected crop pathogenic fungi. Materials Letters, 115, 13–17. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2013. 10.011 4. Nasrollahi, A., Pourshamsian, Kh., Mansour- kiaee, P. (2011). Antifungal activity of silver nano- particles on some of fungi. International Journal of Nano Dimension, 1(3), 233–239. DOI:10.7508/ IJND.2010.03.007 ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 31. 43 5. Singh, G., Joyce, E. M., Beddow, J., & Ma- son, T. J. (2020). Evaluation of antibacterial activity of ZnO nanoparticles coated sonochemically onto textile fabrics. Journal of microbiology, biotechnol- ogy and food sciences, 9(4), 106–120. 6. Awwad, A. M., Salem, N. M., Aqarbeh, M. M., & Abdulaziz, F. M. (2020). Green synthesis, charac- terization of silver sulfide nanoparticles and antibac- terial activity evaluation. Chemistry International, 6(1), 42–48. https://doi.org/10.5281/zenodo.3243157 7. Davod, T., Reza, Z., Ali, V. A., & Mehr- dad, C. (2011). Effects of nanosilver and nitroxin biofertilizer on yield and yield components of potato minitubers. International Journal of Agriculture and Biology, 13(6), 986–990. 8. Janmohammadi, M., Sabaghnia, N. (2015). Effect of Pre-sowing Seed Treatments with Sili- con Nanoparticles on Germinability of Sunflower (Helianthus annuus). Botanica, 21(1), 13–21. https://doi.org/10.1515/botlit-2015-0002 9. Kurdish, I. K. (2016). Impact of a Number of Factors on Physiological and Biochemical Activity of Strains-Components of Azogran, a Complex Bac- terial Preparation. Mikrobiolohichnyi zhurnal, 78(6), 29–36. 10. Pat. 73682 UA, MPK C12R 1/38, A01P 7/04, A01P 3/00, A01N 63/00, C12N 1/20, Insecto- fungicidal biopreparation for the defense against pests and diseases of agricultural plants, Horal, S. V., Kiprianova O. A., Publ. 15.08.2005 [in Ukrainian]. 11. Pat. 23550 UA, MPK B22F 9/14. A method of erosion-bursting dispersion of metals, Kosi- nov, M. V., Kaplunenko, V. Gh., Publ. 25.05.2007 [in Ukrainian]. 12. Reed, L. J., & Muench, H. (1938). A simple method of estimation of fifty per cent endpoints. The American Journal of Hygiene, 27(3), 493–497. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a118408 13. Student. (1908). By Student. The probable error of a mean. Biometrika, 6(1), 1–25. DOI: 10.2307/2331554 14. Johnston-Peck, A. C., Wang, J., & Tra- cy, J. B. (2009). Synthesis and structural and mag- netic characterization of Ni (Core)/NiO (Shell) nanoparticles. ACS nano, 3(5), 1077–1084. https://doi.org/10.1021/nn900019x 15. http://www.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display ?p_version=2&p_card_id=0926 16. Habashi, F. (2013). Nickel, Physical and Chemical Properties. In: Kretsinger R. H., Uversky V. N., Permyakov E. A. (eds) Encyclopedia of Met- alloproteins, Springer, New York, NY, 1477–1487. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-1533-6_338 Received 01.06.2020 ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 31.
id oai:ojs2.smic.in.ua:article-91
institution Agriciltural microbiology
keywords_txt_mv keywords
language Ukrainian
last_indexed 2026-07-23T01:03:59Z
publishDate 2020
publisher Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine
record_format ojs
resource_txt_mv smicinua/31/891bb0339a3793eb69faa53d29354e31.pdf
spelling oai:ojs2.smic.in.ua:article-912026-07-22T10:10:41Z BIOLOGICAL ACTIVITY OF NICKEL NANOPARTICLES БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК НІКЕЛЮ Дерев’янко, С. В. Васильченко, А. В. Магеррамзаде, Н. І. nickel nanoparticles, Тeschovirus А, Acremonium cucurbitacearum, Acremonium strictum, Fusarium sp., Bacillus subtilis, Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens, virucidal activity, fungistatic activity, growth-regulating activity наночастинки нікелю, Тeschovirus А, Acremonium cucurbitacearum, Acremonium strictum, Fusarium sp., Bacillus subtilis, Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens, віруліцидна активність, фунгістатична активність, рістрегуляторна активність Objective. Study the biological activity of nickel nanoparticles (Ni NPs) against pathogenic viruses and fungi, pathogens of farm animals and plants, investigate their bactericidal and growthregulating properties. Methods. Virological, microbiological and statistical. Virucidal activity of NiNPs was evaluated by the difference of virus titres in the control and under the action of NPs, bactericidal — by the difference of bacterial titres, fungicidal and fungistatic — by the difference of diameters of fungal colonies, growth-regulating — by the difference in leaf blade length and roots ofgerms of winter wheat. The antiviral activity of NPs was determined in the culture of versenalisedembryonic porcine kidney cells. Bactericidal activity was investigated in a liquid digest medium.Fungistatic activity was determined on wort agar. Wheat germs were germinated in Petri dishesaccording to generally accepted methods. The viral titre was calculated by Reed-Muench method.The bacterial titre was determined by seeding the suspensions on agar medium. Statistical processing was performed in Microsoft Office Excel and statsoft STATISTICA 12, using Student's t-test,post-hoc tests: Fisher’s least significant difference test and Duncan’s new multiple range test.Results. It was found that Ni NPs show high virucidal activity against Teschovirus A strainDniprovskyi-34, reducing the virus titre by 2.46 lg TCD50/cm3, and have a chemotherapeutic indexof 4. Ni NPs have low fungistatic activity against Acremonium cucurbitacearum 502, reducing theaverage diameter of colonies by 6.58 to 20.22 %. Regarding Acremonium strictum 048 and Fusarium sp. 072, Ni NPs have a slight stimulating activity, increasing the average diameter of the colonies by 10.18 to 12.44 % and 14.84 to 22.18 %, respectively. Under the action of Ni NPs, the titre ofBacillus subtilis ІМВ В-7023 and Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens UKM B-306(2687) upon the cultivation of bacteria in meat-peptone broth significantly (by 80.96 to 82.77 %and 15.67 to 36.39 %, respectively) increases. Ni NPs exhibits growth-promoting properties onwheat germs, increasing the average length of leaf blades and roots by 41.79 and 36.76 %, respectively. Conclusion. According to the study findings, Ni NPs cannot be recommended for the creation of antifungal preparations. Further research is needed to develop Ni NP-based antiviral preparations, virucidal and disinfecting agents, growth- regulating products for cultivated plants, and toincrease the titre of beneficial soil bacteria. Мета. Вивчити біологічну активність наночастинок нікелю (НЧ Ni) щодо патогеннихвірусів та грибів, збудників хвороб сільськогосподарських тварин та рослин, дослідити їхнібактерицидні та рістрегуляторні властивості. Методи. Вірусологічні, мікробіологічні тастатистичні. Віруліцидну активність НЧ Ni оцінювали за різницею титрів вірусу у контролі та за дії НЧ, бактерицидну — за різницею титрів бактерій, фунгіцидну та фунгістатичну — за різницею діаметрів колоній грибів, рістрегуляторну — за різницею у довжині листових пластинок і коренів проростків пшениці озимої. Антивірусну активність НЧ визначали укультурі клітин СНЕВ. Бактерицидну активність досліджували у рідкому поживному середовищі. Фунгістатичну активність визначали на сусло-агарі. Проростки пшениці пророщували у чашках Петрі за загальноприйнятими методами. Титр вірусу розраховували за методом Ріда і Менча. Титр бактерій визначали шляхом висіву суспензій на агаризоване середовище. Статистичну обробку проводили у програмах Microsoft Office Excel та statsoftSTATISTICA 12, використовували t-тест Ст’юдента, апостеріорні тести Fisher’s leastsignificant difference test та Duncan’s new multiple range test. Результати. Встановлено, щоНЧ Ni проявляють високу віруліцидну активність щодо штаму Тeschovirus А Дніпровський-34, знижуючи титр вірусу на 2,46 lg ТЦД50/см3, і мають хіміотерапевтичний індекс 4.НЧ Ni володіють незначною фунгістатичною активністю щодо Acremonium cucurbitacearum 502, зменшуючи середній діаметр колоній на 6,58–20,22 %. Щодо Acremoniumstrictum 048 та Fusarium sp. 072 НЧ Ni володіють незначною стимулювальною активністю,збільшуючи середній діаметр колоній на 10,18–12,44 % та 14,84–22,18 % відповідно. За діїНЧ Ni суттєво (на 80,96–82,77 % та 15,67–36,39 % відповідно) підвищується титр Bacillussubtilis ІМВ В-7023 та Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens УКМ В-306 (2687) закультивування бактерій у м’ясо-пептонному бульйоні. НЧ Ni проявляють рістстимулювальні властивості на проростках пшениці, збільшуючи середню довжину листкових пластинок та коренів на 41,79 % та 36,76 % відповідно. Висновки. За результатами досліджень,НЧ Ni не можуть бути рекомендовані для створення антифунгальних препаратів. Потрібнепроведення подальших досліджень з метою створення на основі НЧ Ni антивірусних препаратів, віруліцидних та дезінфекційних засобів, рістрегуляторних препаратів для культурнихрослин та для підвищення титру корисних ґрунтових бактерій. Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine 2020-07-07 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/91 10.35868/1997-3004.31.36-43 Agricultural microbiology; Vol. 31 (2020): Agriciltural microbiology; 36-43 Сільськогосподарська мікробіологія; Том 31 (2020): Сільськогосподарська мікробіологія; 36-43 1997-3004 10.35868/1997-3004.31 uk https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/91/80 Авторське право (c) 2020 S. V. Derevianko, A. V. Vasylchenko, N. I. Maharramzade https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
spellingShingle наночастинки нікелю
Тeschovirus А
Acremonium cucurbitacearum
Acremonium strictum
Fusarium sp.
Bacillus subtilis
Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens
віруліцидна активність
фунгістатична активність
рістрегуляторна активність
Дерев’янко, С. В.
Васильченко, А. В.
Магеррамзаде, Н. І.
БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК НІКЕЛЮ
title БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК НІКЕЛЮ
title_alt BIOLOGICAL ACTIVITY OF NICKEL NANOPARTICLES
title_full БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК НІКЕЛЮ
title_fullStr БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК НІКЕЛЮ
title_full_unstemmed БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК НІКЕЛЮ
title_short БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК НІКЕЛЮ
title_sort біологічна активність наночастинок нікелю
topic наночастинки нікелю
Тeschovirus А
Acremonium cucurbitacearum
Acremonium strictum
Fusarium sp.
Bacillus subtilis
Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens
віруліцидна активність
фунгістатична активність
рістрегуляторна активність
topic_facet nickel nanoparticles
Тeschovirus А
Acremonium cucurbitacearum
Acremonium strictum
Fusarium sp.
Bacillus subtilis
Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens
virucidal activity
fungistatic activity
growth-regulating activity
наночастинки нікелю
Тeschovirus А
Acremonium cucurbitacearum
Acremonium strictum
Fusarium sp.
Bacillus subtilis
Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens
віруліцидна активність
фунгістатична активність
рістрегуляторна активність
url https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/91
work_keys_str_mv AT derevânkosv biologicalactivityofnickelnanoparticles
AT vasilʹčenkoav biologicalactivityofnickelnanoparticles
AT magerramzadení biologicalactivityofnickelnanoparticles
AT derevânkosv bíologíčnaaktivnístʹnanočastinokníkelû
AT vasilʹčenkoav bíologíčnaaktivnístʹnanočastinokníkelû
AT magerramzadení bíologíčnaaktivnístʹnanočastinokníkelû