Lactic acid bacteria for the synthesis of metals nanoparticles

Abstract

For biosynthesis of nanoparticles it is important the choice of: an ecofriendly biological agent; precursor metal salt; nontoxic material as a capping agent to stabilize the synthesized nanoparticles, and factors providing optimal conditions for the formation of nanoparticles, such as pH, temperature, pressure, time, agitation, biological reducing agent concentration, initial precursor salt concentration, and light. Lactic acid bacteria (LAB), which are belonging to the RG1 group of microorganisms (biologically safe) according to the European Union Directive, attract the attention as biosafe producers of various metal nanoparticles in a relatively inexpensive and accessible process of NPs biosynthesis. The last decade increasing interest in LAB use in the form of biomass, cell lysate, or cell-free supernatant (filtrate) has been observed. All metal nanoparticles exhibit high antimicrobial activity, and these properties against pathogenic bacterial strains are very important for NPS practical applications in treating bacterial infections, especially in conditions of widespread phenomenon of microorganism resistance to antibiotics. Especially important is the fact that metal nanoparticles have non-specific bacterial toxicity that makes it difficult to develop resistance by bacteria. NPs synthesized by lactic acid bacteria are effective against many antibiotic-resistant bacterial strains, including Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Streptococcus pyogenes, Klebsiella pneumoniae and Salmonella typhi, as well as for different fungi and yeasts. The statistically proven absence of significant differences in the inhibitory effect of AgNPs synthesized by LABs on the growth of Grampositive and Gram-negative bacteria was shown.Для біосинтезу наночастинок важливим є вибір: екологічно безпечного біологічного агента; солі металу-прекурсора; нетоксичного матеріалу як стабілізуючого агента (капінгу) для стабілізації синтезованих наночастинок, а також факторів, що забезпечують оптимальні умови для формування наночастинок, таких як pH, температура, тиск, час, перемішування, концентрація біологічного відновника, початкова концентрація солі-прекурсора та світло.Молочнокислі бактерії (МКБ), які згідно з Директивою Європейського Союзу належать до групи мікроорганізмів RG1 (біологічно безпечні), привертають увагу як біобезпечні продуценти різних наночастинок металів у відносно недорогому та доступному процесі біосинтезу НЧ. У останнє десятиліття спостерігається зростання інтересу до використання МКБ у формі біомаси, клітинного лізату або бесклітинного супернатанту (фільтрату).Усі наночастинки металів виявляють високу антимікробну активність, і ці властивості щодо патогенних штамів бактерій є дуже важливими для практичного застосування НЧ у лікуванні бактеріальних інфекцій, особливо в умовах широкого розповсюдження явища антибіотикорезистентності мікроорганізмів. Особливо важливим є той факт, що наночастинки металів володіють неспецифічною бактеріальною токсичністю, що ускладнює розвиток стійкості у бактерій. Наночастинки, синтезовані молочнокислими бактеріями, є ефективними проти багатьох стійких до антибіотиків штамів бактерій, зокрема Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Streptococcus pyogenes, Klebsiella pneumoniae та Salmonella typhi, а також проти різних грибів і дріжджів. Доведено статистично підтверджену відсутність істотних відмінностей у пригнічувальній дії наночастинок срібла (AgNPs), синтезованих МКБ, на ріст грампозитивних і грамнегативних бактерій.