Antibacterial Action of Zn2+ Ions Driven by the In Vivo Formed ZnO Nanoparticles

2024

Закрытый доступ Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1021/acsami.4c04682
Достоверность данных 85 высокая
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Antibacterial formulations based on zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) are widely used for antibiotic replacement in veterinary medicine and animal nutrition. However, the undesired environmental impact of ZnO NPs triggers a search for alternative, environmentally safer solutions. Here, we show that Zn 2+ in its ionic form is a more eco-friendly antibacterial, and its biocidal action rivals that of ZnO NPs (<100 nm size), with a minimal biocidal concentration being 41(82) μg mL –1 vs 5 μg mL –1 of ZnO NPs, as determined for 10 3 (10 6 ) CFU mL –1 E. coli . We demonstrate that the biocidal activity of Zn 2+ ions is primarily associated with their uptake by E. coli and spontaneous in vivo transformation into insoluble ZnO nanocomposites at an internal bacterial pH of 7.7. Formed in vivo nanocomposite then damages E. coli membrane and intracellular components from the inside, by forming insoluble biocomposites, whose formation can also trigger ZnO characteristic reactions damaging the cells (e.g., by generation of high-potential reactive oxygen species). Our study defines a special route in which Zn 2+ metal ions induce the death of bacterial cells, which might be common to other metal ions capable of forming semiconductor oxides and insoluble hydroxides at a slightly alkaline intracellular pH of some bacteria.