(PhysOrg.com) -- De wapenwedloop tussen effectieve antibiotische profylaxe en nauw verwante stammen of soorten bacteriën neemt voortdurend toe. Bacteriën kunnen snel genetische resistentie ontwikkelen tegen een reeks antibioticabehandelingen - genen die zich echter kunnen verspreiden horizontale conjugatieve overdracht vanwege antibiotica die worden gebruikt in medicijnen en diervoeders, evenals toenemende aanwezigheid in de omgeving (bijvoorbeeld watervoorziening en afvalwaterinsijpeling). Bovendien, dit patroon kan wereldwijde niveaus bereiken in de opkomst van zogenaamde superbacteriën die buitengewoon moeilijk te behandelen kunnen zijn. Onlangs, wetenschappers van het Key Laboratory of Risk Assessment and Control for Environment and Food Safety, aan het Instituut voor Gezondheids- en Milieugeneeskunde in Tianjin, China onderzocht de rol van nanomaterialen bij conjugatieve genoverdracht tussen bacteriën. In aanvulling, ze bestudeerden de mechanismen die verband houden met verwante morfologische, biochemisch, en moleculair biologische veranderingen. Ze ontdekten dat nano-alumina (een vorm van aluminium) in water een dergelijke overdracht van multiresistente genen bevordert. Ze concludeerden dat hun bevindingen belangrijk zijn bij het beoordelen van het milieurisico van nanomaterialen bij de productie en toepassing.

Jun-Wen Li, Zhigang Qiu, en andere onderzoekers vertelden PhysOrg dat de belangrijkste uitdagingen bij het bepalen van de rol van nano-aluminiumoxide bij het bevorderen van de overdracht van multiresistente genen te maken hadden met de constructie van hun overdrachtsmodel voor multiresistente genen - in het bijzonder, bepalen hoe de effecten van alle variabelen behalve de nanostructuur van de materialen kunnen worden uitgesloten en hoe de belangrijkste aspecten van conjugatieve overdracht kunnen worden geëvalueerd. "We hebben een orthogonaal experimenteel ontwerp ontworpen om de belangrijkste factoren op de conjugatieve overdracht te evalueren, en dit protocol verminderde het aantal experimenten dat we moesten uitvoeren." zegt Qiu. Orthogonaal ontwerp maakt de betrouwbare evaluatie van meerdere variabelen in een enkel experiment mogelijk.

"We hebben het overdrachtsmodel voor resistentiegenen geconstrueerd met behulp van resistentieplasmide met conjugatieve overdrachtsfuncties, " hij gaat door, "en verwierf veel receptoren die specifieke antibioticaresistentie bevatten door mutatie-inductie." Om de effecten van andere factoren behalve de nanostructuur van de materialen uit te sluiten, ze zetten een aantal controle-experimenten op.

Verdere innovaties zijn mogelijk, voegt Li toe. "Het is mogelijk om het transconjugante voorkomen kwantitatief te analyseren met betrekking tot tijd met behulp van kinetiek, inclusief massa-actieformulieren. Dit zou zorgen voor een gelijktijdige behandeling van deze processen in een meer rigoureuze gegevensinterpretatie. Bovendien, merkt op Qiu, er zijn twee aspecten in de volgende onderzoeksstap van ons team. “Ten eerste, we gaan het effect van meer nanomaterialen onderzoeken, waaronder verschillende soorten, kristal soorten en maten, over de conjugatieve overdracht van resistentiegen om de gegevens over de impact van nanomaterialen op genoverdracht te verbeteren. Ten tweede, " hij gaat door, "We zullen de experimenten uitvoeren om de effecten van nanomaterialen op de overdracht van naakte plasmiden naar levende cellen door transmissie en transductie te evalueren." (Transmissie en transductie zijn de andere twee routes voor plasmide-gemedieerde genoverdracht.) ze zijn het erover eens dat het mogelijk is om over te stappen naar in silico modellering.

Hoe hun bevindingen van invloed kunnen zijn op de ontwikkeling van medische, technologie en praktijken op het gebied van gezondheidszorg en milieu, Li en Qiu wijzen erop dat "Ondanks het feit dat nanotechnologie vaak wordt beschreven als een toekomstige technologie, weinigen beseffen dat nanomaterialen eigenlijk al worden gebruikt in een grote verscheidenheid aan consumentenproducten - en er wordt onderzoek gedaan naar veel nieuwe nanotechnologieën en nanomaterialen voor toepassing in de geneeskunde, gezondheidszorg en het milieu. Veel mensen maken zich zorgen over de blootstelling van nanomaterialen, en ons werk is slechts een klein onderdeel van al het werk om het effect van nanodeeltjes te evalueren.” Echter, ze benadrukken dat hun bevindingen direct verband houden met medische, gezondheidszorg en omgevingsfactoren.

"Bijvoorbeeld, ’ illustreren ze, “Er werden veel nieuwe materialen onderzocht om als medicijndragers te worden gebruikt. We moeten de effecten van deze nanomaterialen op de antibioticaresistente bacteriën in ons lichaam evalueren voordat de praktische toepassing van deze nanomaterialen. Ook, " ze gaan door, “de nanomaterialen die worden gebruikt als antiseptische of antibacteriële middelen in de gezondheidszorg, en als adsorbentia en oxidatiemiddelen in milieutechnologie en -praktijken, moet volledig worden beoordeeld. Wij zijn van mening dat onze bevindingen de ontwikkeling van medische, technologie en praktijken op het gebied van gezondheidszorg en milieu, en toepassingen van nanomaterialen veiliger te maken.”

Further afield, Qiu and Li conclude that important technologies and applications to transfer exogenous genes into cells, which have been widely used in the field of molecular biology – such as conjugative transfer, transmission, transduction and transfection – might benefit from their findings. “Nanomaterials might promote those processes and enhance transfer efficiency of exogenous genes.”

Copyright 2012 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.