Біогенний синтез наночастинок срібла за допомогою культур бактерій роду Bacillus та їхня антибактеріальна активність щодо фітопатогенних Pseudomonas syringae
Bacteria of the Bacillus genus are known in agroecology as a powerful tool for biocontrol due to their ability to produce secondary metabolites that have a suppressive effect on many phytopathogens. This work demonstrates an environmentally friendly approach to the synthesis of silver nanoparticles...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Хімія, фізика та технологія поверхні |
|---|---|
| Datum: | 2026 |
| Автори та афіліації: | |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/900 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1874002080528596992 |
|---|---|
| author | Podolska, V.I. Rieznichenko, L.S. Yakubenko, L.M. Gruzina, Т.G. Grishchenko, N.I. Dybkova, S.M. |
| author_facet | Podolska, V.I. Rieznichenko, L.S. Yakubenko, L.M. Gruzina, Т.G. Grishchenko, N.I. Dybkova, S.M. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Podolska, V.I. |
| baseUrl_str | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/oai |
| collection | OJS |
| container_end_page | |
| container_issue | |
| container_start_page | |
| container_title | Хімія, фізика та технологія поверхні |
| container_volume | |
| datestamp_date | 2026-08-19T16:15:25Z |
| description | Bacteria of the Bacillus genus are known in agroecology as a powerful tool for biocontrol due to their ability to produce secondary metabolites that have a suppressive effect on many phytopathogens. This work demonstrates an environmentally friendly approach to the synthesis of silver nanoparticles (NPs) using cell-free extracts (CE) of Bacillus subtilis B1239 and Bacillus cereus VKPM 5059 bacteria from nutrient media of various compositions. Silver NPs have been obtained by biogenic synthesis using CE of soil bacteria B. subtilis and B. cereus. According to the data obtained, CE B. subtilis-NB, CE B. subtilis-9M, and CE B. cereus-NB were acted as reducing, stabilizing, and modifying agents in the process of AgNPs synthesis, which took place at room temperature by photo-stimulated   pH-dependent reduction. The NPs were studied using spectroscopy in the UV-visible range, dynamic light scattering (DLS) method, microelectrophoresis and electron microscopy (TEM images and selected area electron diffraction SAED). The biosafety of AgНЧ samples in vitro was determined by the parameters of cyto- and genotoxicity using eukaryotic cells of the L929 line. Antimicrobial activity was evaluated using the disc-diffusion method and by counting Pseudomonas syringae bacteria in sterile soil contaminated with this phytopathogen and treated by the studied AgNP samples. The effect on the indigenous microflora of the soil was evaluated by adding AgNPs in the defined bactericidal concentration to non-sterile soil and counting the total number of soil microorganisms. During the formation of AgNPs, the important role of the ratio of precursor concentration and CE, as well as the pH value, in ensuring their high stability was elucidated. It was shown that bacterial metabolites in CE are responsible for the size formation, high electrokinetic potential, and the peculiarities of the effect of NPs on microorganisms. The formation of the most stable AgNPs occurred at pH 9 and silver concentrations of 1.0?2.0 mM in CE B. subtilis-NB (dilution 1:6), and 1.0 mM silver in CE B. subtilis-9M and CE B. cereus-NB (1:6). Under these conditions, the particles had high electrokinetic potential and small size, which ensured their stability. A pronounced antibacterial effect of biogenic AgNPs against the known phytopathogen of corn diseases P. syringae was found in the concentration range of 30.8–107.9 ?g/ml. Among the studied nanopreparations, biogenic AgNPs formed in CE B. subtilis-NB showed the highest antimicrobial effect, along with the lowest cytotoxicity and absence of genotoxicity for eukaryotic cells. At the same time, a slight degree of suppression of the indigenous soil microflora was observed under these NPs influence, with a transition to a stimulating effect on the 14th day, indicating their high selectivity. The fulfilled studies have demonstrated the potential of using the synthesized AgNPs based on CE B. subtilis for further application in agroecology and plant growing as effective agents for combating plant diseases and protecting soil health. |
| first_indexed | 2026-08-20T01:00:53Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | www_cpts_com_ua-article-900 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| keywords_txt_mv | |
| last_indexed | 2026-08-20T01:00:53Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | www_cpts_com_ua-article-9002026-08-19T16:15:25Z Biogenic synthesis of silver nanoparticles using Bacillus cultures and their antibacterial activity against phytopathogenic Pseudomonas syringae Біогенний синтез наночастинок срібла за допомогою культур бактерій роду Bacillus та їхня антибактеріальна активність щодо фітопатогенних Pseudomonas syringae Podolska, V.I. Rieznichenko, L.S. Yakubenko, L.M. Gruzina, Т.G. Grishchenko, N.I. Dybkova, S.M. “green” synthesis silver nanoparticles cell-free extract Bacillus subtilis Bacillus cereus electrokinetic potential antimicrobial properties Pseudomonas syringae «зелений» синтез наночастинки срібла культуральний екстракт Bacillus subtilis Bacillus cereus електрокінетичний потенціал антимікробні властивості Pseudomonas syringae Bacteria of the Bacillus genus are known in agroecology as a powerful tool for biocontrol due to their ability to produce secondary metabolites that have a suppressive effect on many phytopathogens. This work demonstrates an environmentally friendly approach to the synthesis of silver nanoparticles (NPs) using cell-free extracts (CE) of Bacillus subtilis B1239 and Bacillus cereus VKPM 5059 bacteria from nutrient media of various compositions. Silver NPs have been obtained by biogenic synthesis using CE of soil bacteria B. subtilis and B. cereus. According to the data obtained, CE B. subtilis-NB, CE B. subtilis-9M, and CE B. cereus-NB were acted as reducing, stabilizing, and modifying agents in the process of AgNPs synthesis, which took place at room temperature by photo-stimulated   pH-dependent reduction. The NPs were studied using spectroscopy in the UV-visible range, dynamic light scattering (DLS) method, microelectrophoresis and electron microscopy (TEM images and selected area electron diffraction SAED). The biosafety of AgНЧ samples in vitro was determined by the parameters of cyto- and genotoxicity using eukaryotic cells of the L929 line. Antimicrobial activity was evaluated using the disc-diffusion method and by counting Pseudomonas syringae bacteria in sterile soil contaminated with this phytopathogen and treated by the studied AgNP samples. The effect on the indigenous microflora of the soil was evaluated by adding AgNPs in the defined bactericidal concentration to non-sterile soil and counting the total number of soil microorganisms. During the formation of AgNPs, the important role of the ratio of precursor concentration and CE, as well as the pH value, in ensuring their high stability was elucidated. It was shown that bacterial metabolites in CE are responsible for the size formation, high electrokinetic potential, and the peculiarities of the effect of NPs on microorganisms. The formation of the most stable AgNPs occurred at pH 9 and silver concentrations of 1.0?2.0 mM in CE B. subtilis-NB (dilution 1:6), and 1.0 mM silver in CE B. subtilis-9M and CE B. cereus-NB (1:6). Under these conditions, the particles had high electrokinetic potential and small size, which ensured their stability. A pronounced antibacterial effect of biogenic AgNPs against the known phytopathogen of corn diseases P. syringae was found in the concentration range of 30.8–107.9 ?g/ml. Among the studied nanopreparations, biogenic AgNPs formed in CE B. subtilis-NB showed the highest antimicrobial effect, along with the lowest cytotoxicity and absence of genotoxicity for eukaryotic cells. At the same time, a slight degree of suppression of the indigenous soil microflora was observed under these NPs influence, with a transition to a stimulating effect on the 14th day, indicating their high selectivity. The fulfilled studies have demonstrated the potential of using the synthesized AgNPs based on CE B. subtilis for further application in agroecology and plant growing as effective agents for combating plant diseases and protecting soil health. Бактерії роду Bacillus відомі в агроекології як потужний інструмент біоконтролю завдяки здатності продукувати вторинні метаболіти, які супресивно діють щодо багатьох фітопатогенів. Дана робота демонструє екологічно спрямований підхід до синтезу наночастинок (НЧ) срібла із застосуванням культуральних екстрактів (КЕ) бактерій Bacillus subtilis В1239 і Bacillus cereus ВКПМ 5059 з живильних середовищ різного складу. Методом біогенного синтезу з використанням КЕ  ґрунтових бактерій B. subtilis і B. cereus одержано НЧ срібла. Згідно отриманих даних, КЕ B. subtilis-NB, КЕ B. subtilis-9М і КЕ B. cereus-NB виступали як відновлювальні, стабілізуючі і модифікуючі агенти в процесі синтезу AgНЧ, який відбувався при кімнатній температурі шляхом фотостимульованого рН-залежного відновлення. НЧ  досліджено методами спектроскопії в УФ-видимому діапазоні, динамічного світлорозсіювання (DLS), мікроелектрофорезу, методом електронної мікроскопії (TEM зображення та вибрана область електронної дифракції SAED). Біобезпечність зразків AgНЧ in vitro визначали за параметрами цито- і генотоксичності з використанням еукаріотичних клітин лінії L929. Антимікробну активність оцінювали диско-дифузійним методом та шляхом підрахунку бактерій Pseudomonas syringae  у контамінованому даним фітопатогеном стерильному ґрунті, обробленому досліджуваними зразками AgНЧ. Вплив на аборигенну мікрофлору ґрунту оцінювали шляхом додавання AgНЧ у визначеній бактерицидній концентрації в нестерильний ґрунт та підрахунку загальної чисельності ґрунтових мікроорганізмів. При формуванні AgНЧ встановлено важливу роль співвідношення концентрації прекурсора і КЕ, а також величини рН у забезпеченні їхньої високої стабільності. Показано, що бактеріальні метаболіти в КЕ відповідають за формування розміру, високого електрокінетичного потенціалу і особливості впливу НЧ на мікроорганізми. Формування найбільш стабільних AgНЧ відбувалось при рН 9 і концентраціях срібла 1.0?2.0 мМ в розведеному 1:6 КЕ B. subtilis-NB та 1.0 мМ срібла в КЕ B. subtilis-9М і КЕ B. cereus-NB (1:6). В цих умовах частинки мали високий електрокінетичний потенціал і малий розмір, що забезпечувало їхню стабільність. Встановлено виражену антибактеріальну дію біогенних AgНЧ проти відомого фітопатогенного збудника хвороб кукурудзи P. syringae в діапазоні концентрацій    30.8–107.9 мкг/мл. Серед досліджених нанопрепаратів виражену антимікробну дію, разом із найменшою цитотоксичністю і відсутністю генотоксичності для еукаріотичних клітин, виявили біогенні AgНЧ, сформовані в КЕ B. subtilis-NB. При цьому спостерігали незначний ступінь пригнічення аборигенної мікрофлори ґрунту під їхнім впливом з переходом у стимулюючу дію на 14-ту добу, що вказує на високу селективність цих НЧ. Проведені дослідження засвідчили перспективність використання синтезованих AgНЧ на основі КЕ B. subtilis для подальшого застосування в агроекології і рослинництві як ефективних агентів для боротьби з хворобами рослин і захисту здоров’я ґрунтів. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2026-08-19 Article Article https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/900 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 17 No. 3 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 378-396 Химия, физика и технология поверхности; Том 17 № 3 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 378-396 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 17 № 3 (2026): Хімія, фізика та технологія поверхні; 378-396 2518-1238 2079-1704 Copyright (c) 2026 V.I. Podolska, L.S. Rieznichenko, L.M. Yakubenko, Т.G. Gruzina, N.I. Grishchenko, S.M. Dybkova https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | «зелений» синтез наночастинки срібла культуральний екстракт Bacillus subtilis Bacillus cereus електрокінетичний потенціал антимікробні властивості Pseudomonas syringae Podolska, V.I. Rieznichenko, L.S. Yakubenko, L.M. Gruzina, Т.G. Grishchenko, N.I. Dybkova, S.M. Біогенний синтез наночастинок срібла за допомогою культур бактерій роду Bacillus та їхня антибактеріальна активність щодо фітопатогенних Pseudomonas syringae |
| title | Біогенний синтез наночастинок срібла за допомогою культур бактерій роду Bacillus та їхня антибактеріальна активність щодо фітопатогенних Pseudomonas syringae |
| title_alt | Biogenic synthesis of silver nanoparticles using Bacillus cultures and their antibacterial activity against phytopathogenic Pseudomonas syringae |
| title_full | Біогенний синтез наночастинок срібла за допомогою культур бактерій роду Bacillus та їхня антибактеріальна активність щодо фітопатогенних Pseudomonas syringae |
| title_fullStr | Біогенний синтез наночастинок срібла за допомогою культур бактерій роду Bacillus та їхня антибактеріальна активність щодо фітопатогенних Pseudomonas syringae |
| title_full_unstemmed | Біогенний синтез наночастинок срібла за допомогою культур бактерій роду Bacillus та їхня антибактеріальна активність щодо фітопатогенних Pseudomonas syringae |
| title_short | Біогенний синтез наночастинок срібла за допомогою культур бактерій роду Bacillus та їхня антибактеріальна активність щодо фітопатогенних Pseudomonas syringae |
| title_sort | біогенний синтез наночастинок срібла за допомогою культур бактерій роду bacillus та їхня антибактеріальна активність щодо фітопатогенних pseudomonas syringae |
| topic | «зелений» синтез наночастинки срібла культуральний екстракт Bacillus subtilis Bacillus cereus електрокінетичний потенціал антимікробні властивості Pseudomonas syringae |
| topic_facet | “green” synthesis silver nanoparticles cell-free extract Bacillus subtilis Bacillus cereus electrokinetic potential antimicrobial properties Pseudomonas syringae «зелений» синтез наночастинки срібла культуральний екстракт Bacillus subtilis Bacillus cereus електрокінетичний потенціал антимікробні властивості Pseudomonas syringae |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/900 |
| work_keys_str_mv | AT podolskavi biogenicsynthesisofsilvernanoparticlesusingbacillusculturesandtheirantibacterialactivityagainstphytopathogenicpseudomonassyringae AT rieznichenkols biogenicsynthesisofsilvernanoparticlesusingbacillusculturesandtheirantibacterialactivityagainstphytopathogenicpseudomonassyringae AT yakubenkolm biogenicsynthesisofsilvernanoparticlesusingbacillusculturesandtheirantibacterialactivityagainstphytopathogenicpseudomonassyringae AT gruzinatg biogenicsynthesisofsilvernanoparticlesusingbacillusculturesandtheirantibacterialactivityagainstphytopathogenicpseudomonassyringae AT grishchenkoni biogenicsynthesisofsilvernanoparticlesusingbacillusculturesandtheirantibacterialactivityagainstphytopathogenicpseudomonassyringae AT dybkovasm biogenicsynthesisofsilvernanoparticlesusingbacillusculturesandtheirantibacterialactivityagainstphytopathogenicpseudomonassyringae AT podolskavi bíogennijsinteznanočastinoksríblazadopomogoûkulʹturbakteríjrodubacillustaíhnâantibakteríalʹnaaktivnístʹŝodofítopatogennihpseudomonassyringae AT rieznichenkols bíogennijsinteznanočastinoksríblazadopomogoûkulʹturbakteríjrodubacillustaíhnâantibakteríalʹnaaktivnístʹŝodofítopatogennihpseudomonassyringae AT yakubenkolm bíogennijsinteznanočastinoksríblazadopomogoûkulʹturbakteríjrodubacillustaíhnâantibakteríalʹnaaktivnístʹŝodofítopatogennihpseudomonassyringae AT gruzinatg bíogennijsinteznanočastinoksríblazadopomogoûkulʹturbakteríjrodubacillustaíhnâantibakteríalʹnaaktivnístʹŝodofítopatogennihpseudomonassyringae AT grishchenkoni bíogennijsinteznanočastinoksríblazadopomogoûkulʹturbakteríjrodubacillustaíhnâantibakteríalʹnaaktivnístʹŝodofítopatogennihpseudomonassyringae AT dybkovasm bíogennijsinteznanočastinoksríblazadopomogoûkulʹturbakteríjrodubacillustaíhnâantibakteríalʹnaaktivnístʹŝodofítopatogennihpseudomonassyringae |