Порівняльне дослідження фунгіцидної активності катіонів Ce, La, Ag та нанокомпозитів на їх основі (англ.)
DOI:
https://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2026.356018Ключові слова:
діоксид церію, оксид лантану, срібло, нанокомпозити, рідкісноземельні елементи, мікроміцети, фунгіцидна активністьАнотація
На сьогоднішній день актуальною задачею наукової спільноти є розробка новітніх матеріалів, які характеризуються високою активністю при знешкодженні патогенних організмів: бактерій, грибів, вірусів тощо. В той час як бактерицидна, фунгіцидна і віруліцидна активність срібла відома вже впродовж сторіччя, біологічна активність наноматеріалів досліджується відносно нещодавно. В нашому дослідженні було проведено порівняльний аналіз активності катіонів церію, лантану та срібла, а також нанорозмірних оксидів та срібловмісних композитів на основі рідкісноземельних елементів (РЗЕ).
Синтез оксидів проводили хімічним методом осадження в слабколужному середовищі з додаванням допоміжних речовин, що забезпечують регулювання процесом зародкоутворення та росту частинок. Отримані осади підлягали термообробці за температур 400‑600 °С. Фізико-хімічну характеристику частинок проводили методами рентгенофазового аналізу (РФА), сканувальної електронної мікроскопії, енергодисперсійної спектроскопії, електрокінетичних досліджень. За даними РФА структури на основі діоксиду церію утворюють кристалічну решітку типу флюориту, а оксид лантану кристалізується в гексагональній сингонії. Срібло утворює металічні кластери на поверхні частинок діоксиду церію і нанокомпозиту на основі оксидів лантану і церію, що обумовлене окисно-відновною реакцією за рахунок окиснення церію (Ce3+ / Ce4+) і відновлення срібла (Ag+ / Ag0). Для отримання катіонів церію, лантану і аргентуму використовували неорганічні солі (нітрати і хлориди) з регулюванням значення рН середовища.
Для проведення біологічних досліджень були обрані гриби Aspergillus niger, Candida albicans, Cyberlindnera jadinii, Mrakia aquaticaта Penicillium polonicum. Антифунгальну активність визначали загальноприйнятим методом дифузії в агар з використанням лунок. Результати досліджень враховували за розміром зон затримки росту колоній грибів. Отримані дані свідчать про те, що найбільше ріст усіх обраних для експерименту видів грибів пригнічують розчини нітрату арґентуму, в той час як нітрат і хлорид арґентуму проявляють активність проти C. jadinii, M. aquatica та P. polonicum. Немодифіковані сріблом частинки оксидів церію і лантану, а також їх подвійні композити демонструють затримку росту лише P. polonicum. Водночас, формування кластерів срібла на поверхні перелічених оксидів сприяє до прояву антифунгальної активності для всіх протестованих штамів грибів. Виключенням є потрійна система CeO2-La2O3-Ag, яка призводить до затримки росту C. jadinii, P. polonicum, A. niger. Порівняння активності катіонів і оксидів РЗЕ модифікованих сріблом вказує на збільшення зон пригнічення росту колоній грибів у порівнянні з антибіотичним засобом, використаним в якості контролю.
Таким чином, використання модифікованих сріблом оксидів РЗЕ, зокрема, церію і лантану, а також розчинів, які містять РЗЕ і арґентум може бути доцільним для створення засобів, які характеризуються фунгіцидною активністю.
Посилання
Gujjar S., Kukal S., Jayabal P., at al. (2025). Nanomaterials for biomedical applications: Addressing regulatory hurdles and strategic solutions // Nano Trends, 11, 100127 https://doi.org/10.1016/j.nwnano.2025.100127
Yarin A.L., Pierini F., Zussman E., Lauricella M. (2024). Biomedical Applications of Nanomaterials. In: Materials and Electro-mechanical and Biomedical Devices Based on Nanofibers. CISM International Centre for Mechanical Sciences, 611. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-48439-1_2
Lee Y.-Y., Sriram B., Wang S.-F., Kogularasu S. & Chang-Chien G.-P. (2023). A comprehensive review on emerging role of rare earth oxides in electrochemical biosensors // Microchemical Journal, 193, 109140. https://doi.org/10.1016/j.microc.2023.109140
Liying H.E., Yumin S.U., Lanhong J., Shikao S H. (2015). Recent advances of cerium oxide nanoparticles in synthesis, luminescence and biomedical studies: a review // Journal of Rare Earths, 33(8). 791. DOI: 10.1016/S1002-0721(14)60486-5
Tsai D.-S., Yang T.-S., Huang Y.-S.,. Peng P.-W, Oun K.-L. (2016). Disinfection effects of undoped and silver-doped ceria powders of nanometer crystallite size // International Journal of Nanomedicine. 11 2531–2542 http://dx.doi.org/10.2147/IJN.S103760
Lavrynenko O.M., Zahornyi M.M., Pavlenko O.Y. et al. (2023). Structure and thermal behavior of CeO2 and TiO2 nanopowders doped with noble metals // Appl Nanosci 13, 5115–5124 https://doi.org/10.1007/s13204-022-02706-0
Trovarelli A.; Fornasiero P. (2013). Catalysis by Ceria and Related Materials; Imperial College Press: London.
Wang L., He H., Yu Y., Sun L., Liu S., Zhang C., He L. (2014). Morphology-Dependent Bactericidal Activities of Ag/CeO2 Catalysts Against Escherichia Coli // J. Inorg. Biochem. 135, 45−53. DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2014.02.016
Wang K.J., Wu Y.P., Li H.X., Li M.L., Zhang D.Y., Feng H.X., Fan H.Y. (2013). Dual-functionalization based on combination of quercetin compound and rare earth nanoparticle // J. Rare Earths. 31. 709–714. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(12)60346-9
Shahzadi A., Moeen S., Khan A. D., Haider A., Haider J., Ul-Hamid A., Nabgan W., Shahzadi I., Ikram M., and Al-Shanini A. (2023). La-Doped CeO2 Quantum Dots: Novel Dye Degrader, Antibacterial Activity, and In Silico Molecular Docking Analysis // ACS Omega, 8, 8605−8616. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c07753
Wang K., Wu Y., Li H., Li M., Guan F., Fan H. (2014). A hybrid antioxidizing and antibacterial material based on Ag–La2O3 nanocomposites // Journal of Inorganic Biochemistry. 141 36–42. http://dx.doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2014.08.009
Lavrynenko O.M., Zahornyi M.M., Paineau E.N., Pavlenko O.Yu. (2023). Advanced Active Binary and Ternary TiO2-based Nanocomposites for Green Technologies Applications // Appl Nanosci 13, 7365–7377 https://doi.org/10.1007/s13204-023-02909-z
Gherasim O., Puiu R. A., Bîrca A. C., Burdus A.-C., Grumezescu A. M. (2020). An Updated Review on Silver Nanoparticles in Biomedicine // Nanomaterials. 10, 2318. https://doi.org/10.3390/nano10112318
Lee S. H., Jun B.-H. (2019). Silver Nanoparticles: Synthesis and Application for Nanomedicine // Int. J. Mol. Sci., 20, 865. https://doi.org/10.3390/ijms20040865
Zyro, D.; Sikora, J.;Szynkowska-Józwik, M.I.; Ochocki, J. (2023). Silver, Its Salts and Application in Medicine and Pharmacy // Int. J. Mol. Sci., 24, 15723. https://doi.org/10.3390/ijms242115723
Liao C., Li Y., Tjong S.C. (2019). Bactericidal and Cytotoxic Properties of Silver Nanoparticles // Int. J. Mol. Sci. 20, 449. https://doi.org/10.3390/ijms20020449
Peng X.-X., Wang M.-X., Zhang J.-L. (2024). Emerging frontiers in rare-earth element chemical biology //Coordination Chemistry Reviews. Vol. 519, 216096. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2024.216096
Ascenzi P., · Bettinelli M., · Boffi A.,· Botta M.,· De Simone G.,· Luchinat C.,· Marengo E.,· Mei H.,· Aime S. (2020). Rare earth elements (REE) in biology and medicine // Rendiconti Lincei. Scienze Fisiche e Naturali. Vol. 31, 821–833. https://doi.org/10.1007/s12210-020-00930-w
Lavrynenko O.M., Pavlenko O.Yu., Zahornyi M.N., Korichev S.F. (2021). Morphology, phase and chemical composition of the nanostructures formed in the systems containing lanthanum, cerium, and silver // Chemistry, Physics and Technology of Surface. V. 12. N 4. P. 382-392 https://doi.org/10.15407/hftp12.04.382
Lavrynenko O.M., Zahornyi M.M., Vember V.V., Pavlenko O.Yu., Lobunets T.F., Kolomys O.F., Povnitsa O.Yu., Artiukh L.O., Naumenko K.S., Zahorodnia S.D., Garmasheva І.L. (2022). Nanocomposites based on cerium, lanthanum, and titanium oxides doped with silver for biomedical application // Condens. Matter. 7, 45. https://doi.org/10.3390/condmat7030045
Zahornyi M.M., Lavrynenko O.M., Povnitsa O.Y., Artiukh L.O., Zaremba P.Y., Zahorodnia S.D., and Ievtushenko A.I. (2024). Nanostructured design of cerium and titanium dioxide/noble metal nanocomposites for photoinactivation of RNA and DNA viruses // In: Nanoengineering, Nanobiotechnology, Nanochemistry, and Their Applications. NANO 2024. Springer Proceedings in Physics 2026, Vol. 319. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-99013-7_23
Ferreira G.F., de Matos Baltazar L., Santos J.R., Monteiro A.S., Fraga L.A., Resende-Stoianoff M.A., Santos D.A. (2013). The role of oxidative and nitrosative bursts caused by azoles and amphotericin B against the fungal pathogen Cryptococcus gattii // J. Antimicrob. Chemother. 2013 Aug;68(8):1801-11. https://doi.org/10.1093/jac/dkt114
Van der Weerden N.L, Bleackley M.R, Anderson M.A. (2013). Properties and mechanisms of action of naturally occurring antifungal peptides // Cell. Mol. Life Sci. 70(19):3545-70. https://doi.org/10.1007/s00018-013-1260-1
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Олена Миколаївна Лавриненко, Аліса Русланівна Атаманчук, Валерія Володимирівна Вембер
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
