Обзор наночастиц оксида цинка: антибактериальная активность и механизм токсического действия

Антибактериальная активность наночастиц оксида цинка (ZnO-NPs) вызывает значительный интерес во всем мире, особенно в связи с применением нанотехнологий для синтеза частиц нанометрового диапазона. Размер многих микроорганизмов составляет от сотен нанометров до десятков микрометров. ZnO-NPs обладают выраженными антибактериальными свойствами, поскольку уменьшение размера частиц увеличивает удельную площадь поверхности и повышает реакционную способность поверхности. ZnO является биобезопасным материалом, проявляющим фотоокислительное и фотокаталитическое действие по отношению к химическим и биологическим объектам. В настоящем обзоре рассматривается антибактериальная активность ZnO-NPs, включая методы исследования; влияние ультрафиолетового облучения; свойства частиц ZnO, такие как размер, концентрация, морфология и дефекты; модификацию поверхности частиц; а также минимальную ингибирующую концентрацию. Особое внимание уделено бактерицидным и бактериостатическим механизмам, связанным с образованием активных форм кислорода (ROS), включая перекись водорода (H2O2), гидроксильные радикалы (OH−) и пероксид (O2−2). ROS являются одним из основных факторов ряда механизмов, включая повреждение клеточной стенки вследствие локализованного взаимодействия с ZnO, повышение проницаемости мембраны, интернализацию наночастиц вследствие утраты протонодвижущей силы и поглощение токсичных растворенных ионов цинка. Эти эффекты приводят к нарушению функции митохондрий, внутриклеточной утечке и изменению экспрессии генов, связанных с окислительным стрессом, что в конечном итоге вызывает ингибирование роста клеток и их гибель. В некоторых случаях усиление антибактериальной активности может быть обусловлено поверхностными дефектами и абразивной текстурой поверхности ZnO. Одно из функциональных применений антибактериальной биологической активности ZnO рассматривается в пищевой упаковочной промышленности, где ZnO-NPs используются в качестве антибактериальных агентов против заболеваний пищевого происхождения. Надлежащее включение ZnO-NPs в упаковочные материалы может способствовать их взаимодействию с пищевыми патогенами, обеспечивая высвобождение наночастиц на поверхность продукта, где они контактируют с вредными бактериями и вызывают их гибель и/или i...