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ナノ化された抗菌性歯ブラシ-物理的および化学的特性が抗菌能力にどのように関係しているか
Nano-enabled, antimicrobial toothbrushes - How physical and chemical properties relate to antibacterial capabilities.
PMID: 32298860 DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.122445.
抄録
過去 20 年以上にわたり、Ag および Zn ナノ粒子は、殺生物質として様々な消費者製品に組み込まれてきました。ナノ化された消費者製品の中には抗菌性を有することが示されているものもあるが、その抗菌性の有効性だけでなく、ヒトおよび環境の健康への影響については完全には知られていない。本研究では、ヒトの細菌曝露の導管としても機能するナノ粒子対応製品である歯ブラシについて検討した。我々は、化学分析、実験室での実験、および顕微鏡を組み合わせて、ナノ粒子対応歯ブラシの特徴を調べた。分析の結果、測定されたAgおよびZn粒子の大部分は、サイズが約50～100nmの範囲にあり、表面および歯ブラシ内に存在していることがわかった。模擬ブラッシング中、抗菌性のブラシからはAgとZnの両方が放出され、その大部分は粒子状で放出された。我々の結果は、抗菌性のブラシが対照サンプルと比較して殺菌特性が向上していることを示しているが、表面形状がナノ粒子の保持、微生物の付着、および殺菌活性に影響を与えることも示している。このように、AgやZnの含有量だけでは抗菌特性を予測するには不十分であり、ブリッスル表面でのAgやZnのバイオアベイラビリティにさらに支配されていると結論づけている。
Over the past two decades, Ag and Zn nanoparticles have been integrated into various consumer products as a biocide. While some nano-enabled consumer products have been shown to have antibacterial properties, their antibacterial efficacy as well as the human and environmental health outcomes are not fully known. In this study, we examine a nanoparticle-enabled product that also serves as a conduit for human exposure to bacteria: toothbrushes. We utilize a combination of chemical analyses, laboratory experiments, and microscopy to characterize the nano-enabled toothbrush bristles. Our analysis showed the majority of measured Ag and Zn particles ranged from approximately 50 to 100 nm in size and were located on the surface and within bristles. During simulated brushing, antimicrobial bristles released both Ag and Zn, the majority of which was released in particulate form. While our results demonstrate that antimicrobial bristles have enhanced bactericidal properties compared to control samples, we also show that the surface topography influences nanoparticle retention, microbial adhesion, and bactericidal activity. We thus conclude that Ag or Zn content alone is insufficient to predict antimicrobial properties, which are further governed by the bioavailability of Ag or Zn at the bristle surface.
Copyright © 2020. Published by Elsevier B.V.