Srebro – historia i współczesne znaczenie Srebro znane jest z biologicznych właściwości od czasów starożytnych. Antyczni Grecy stosowali preparaty z zastosowaniem srebra w leczeniu wrzodów, do stymulowania gojenia się ran, jako konserwant wody i żywności. Już wówczas przechowywano żywność w srebrnych naczyniach lub wrzucano srebrne monety w celu przedłużenia terminu jej przydatności do spożycia. Aby zapobiec szerzeniu się chorób, dzieci karmiono, przy użyciu srebrnych łyżeczek [1]. Historyczne zapiski wskazują, że pierwszym związkiem srebra użytym w lecznictwie był azotan srebra AgNO3, nazwany lapisem. Prawdopodobnie odkrył go w XV wieku szwajcarski mnich Basilius Valentinus. Pierwszą wzmiankę naukową o lapisie zanotowano w książce The Surgions Mate Johna Woodalla z 1617 roku, która to stanowiła praktyczny poradnik dla chirurgów okrętowych i sugerowała stosowanie lapisu do otwierania wrzodów, leczenia ran i wysypek. Jak się później okazało, słowo „lapis” niekoniecznie musiało odnosić się do czystego azotanu srebra, gdyż stosowanie w tamtych czasach AgNO3 było raczej niemożliwe ze względu na jego wysoką cenę. Prawdopodobnie używano mieszaniny azotanu srebra, kwasu solnego i chlorku sodu lub chlorku potasu. Preparat ten stosowano między innymi w przypadku leczenia padaczki, chorób wenerycznych, trądziku, stanów zapalnych, brodawek czy wrzodów. Srebro znalazło także zastosowanie w odkrytej przed 2000 lat niekonwencjonalnej medycynie ajurwedyjskiej również jako skuteczny środek w leczeniu stanów zapalnych i wrzodów [2]. Leczniczą moc srebru przypisywał także słynny Paracelsus (1493-1541). W XIX wieku ginekolog Carl S.F. Credé zalecił zakraplanie noworodkom oczu azotanem srebra w celu zapobiegania zapalenia spojówek i grożącej w efekcie ślepoty. Wobec skuteczności tej metody wprowadzono ustawowy obowiązek stosowania zabiegu Credégo. Pod koniec XX wieku metoda ta stała się mniej popularna, choć nadal bywa stosowana w niektórych szpitalach [3].
Nanotechnologia
Nanotechnologię można zdefiniować jako zestaw technik i sposobów projektowania i wytwarzania rozmaitych struktur, w których przynajmniej jeden rozmiar jest poniżej 100 nm. Rozmiary nanometryczne nie są jednoznacznie zdefiniowane. Powszechnie znany przedział 1,5- 100 nm nie znajduje potwierdzenia praktycznego. Obecnie uważa się, iż granice rozmiarów nanometrycznych leżą tam, gdzie rozmiar struktury koreluje z właściwościami fizycznymi materiału.
W dobie intensywnego rozwoju nanonauk i nanotechnologii zainteresowanie srebrem znacznie wzrosło. Rozwój nanotechnologii umożliwił aplikację srebra w wielu gałęziach przemysłu. Przykładem są produkty farmaceutyczne (maści, kremy, opatrunki), suplementy diety, kosmetyki, tekstylia, środki do dezynfekcji, opakowania żywności, zabawki, artykuły i sprzęt gospodarstwa domowego czy elektronika konsumencka. Według raportu Interdyscyplinarnego Zespołu do spraw Nanonauk i Nanotechnologii przy Ministerstwie Nauki i Szkolnictwa Wyższego przewidywana sprzedaż produktów zawierających elementy powstałe w wyniku zastosowania nanotechnologii w 2015 roku wyniesie ok. 15% w stosunku do całej produkcji. W marcu 2011 roku aż 313 produktów dostępnych na amerykańskim rynku konsumenckim zawierało nanocząstki srebra i liczba ta stale rośnie [4, 5]. Rośnie także zainteresowanie srebrem w kosmetologii, gdzie użyte jako komponent ma nie tylko działanie lecznicze, ale również podnosi walory użytkowe kosmetyków, przedłużając termin ich przydatności.
Srebro pod względem chemicznym jest mało reaktywne. Wykazuje odporność na działanie powietrza, a dzięki swojej „szlachetności” rozpuszcza się jedynie w kwasach utleniających, np. kwasie azotowym, gorącym stężonym kwasie siarkowym [3]. Srebro należy do pierwiastków śladowych. Fizjologiczne dzienne zapotrzebowanie organizmu ludzkiego na srebro szacowane jest na poziomie 0,0014-0,08 mg. Choć nie jest uznane za pierwiastek niezbędny do prawidłowego funkcjonowania naszego organizmu, obserwacje medyczne wykazały, że spadek poziomu Ag poniżej 0,001% masy ciała może powodować zaburzenia w prawidłowym funkcjonowaniu układu immunologicznego [3]. Fizjologiczną zawartość srebra w narządach organizmu ludzkiego przedstawiono w tabeli 1.
Antybakteryjna aktywność srebra
Srebro wykazuje szerokie spektrum działania wobec bakterii Gram-ujemnych i Gram-dodatnich oraz pierwotniaków i wirusów [3, 6-12]. Ze względu na swoją oligodynamiczność działa bakteriostatycznie i bakteriobójczo już w bardzo niskich stężeniach. Skuteczność antybakteryjna srebra zależy od liczby jonów Ag+ w środowisku.
Mechanizm przeciwbakteryjnej aktywności można omówić w następujących kategoriach [13, 14]:
1. oddziaływania na osłony zewnątrzkomórkowe:
- zmiany w przepuszczalności ułatwiające wydostawanie się poza komórkę substancji ważnych metabolicznie lub zwiększone, niekontrolowane pobieranie składników ze środowiska,
- zachwianie gospodarki fosforanami;
2. oddziaływania na metabolizm komórki, w tym szczególnie na metabolizm aminokwasów i enzymów poprzez tworzenie wiązań z grupami funkcyjnymi
aminokwasów (szczególne powinowactwo do grupy tiolowej – SH), a także blokowanie aktywności enzymów poprzez wiązanie do ich centrum aktywnego;
3. utrudnienia w pozyskiwaniu energii, w tym szczególnie wpływanie na transport elektronów w łańcuchu oddechowym i inhibicję działania cytochromów poprzez wiązanie do centrum aktywnego;
4. oddziaływania na materiał genetyczny, tj.
- hamowanie syntezy zasad azotowych,
- zaburzenia w syntezie DNA i RNA,
- interkalowanie z DNA, rozrywanie wiązań wodorowych.
Antybakteryjne właściwości srebra sprawiają, że jest ono wykorzystywane w dezynfekcji. Wśród najnowszych rodzajów środków dezynfekcyjnych wyróżnia się wodne roztwory zawierające cząstki nanosrebra. Płyny dezynfekcyjne oparte na bazie srebra stosowane są do dezynfekcji i dezodoryzacji pomieszczeń, odkażania urządzeń technologicznych i linii produkcyjnych. Są skutecznym środkiem zapobiegającym rozwojowi bakterii i grzybów na etapie produkcji i konsumpcji. Pozwalają zachować czystość pomieszczeń domowych oraz użyteczności publicznej, w tym także salonów kosmetycznych.
Płyny dezynfekcyjne z nanosrebrem służyć mogą także do miejscowego odkażania skóry.
Formy stosowanego srebra
Postacią srebra stosowaną w medycynie i farmacji jeszcze do kilku ostatnich lat były azotan srebra lub sulfadiazyny srebra – związki będące źródłem jonów Ag+. Aktualnie rozpowszechnioną formą tego metalu w obszarze medycznym oraz wielu gałęziach przemysłu, także w przemyśle chemicznym (przedsiębiorstwach kosmetycznych i zakładach farmaceutycznych) są nanocząstki srebra, głównie jako srebro koloidalne. Charakterystykę form srebra przedstawiono w tabeli 2.
Nanocząstki srebra pod względem chemicznym to srebro metaliczne (Ag0) o średnicy 1-100 nm. Taka postać materiału sprzyja jego przeciwbakteryjnej efektywności ze względu na mocno rozwiniętą powierzchnię. Srebro koloidalne to naładowane elektrycznie (dodatnio) cząstki srebra zawieszone w wodzie. Jest to zatem zawiesina zdemineralizowanej wody oraz czystego srebra metalicznego. Cząstki srebra koloidalnego składają się z 103-106 atomów srebra, z reguły o rozmiarach od 10 nm do 100 nm. Niezależnie jednak od stężenia wielkość cząstek pozostaje niejednorodna. Widoczne są w wodzie w postaci złotawej lub srebrnej poświaty. W srebrze koloidalnym, dzięki maksymalnemu rozdrobnieniu cząstek, całkowita powierzchnia substancji zwiększa się wielokrotnie. Wzmocnione zostaje zatem jego biologiczne działanie i łatwość wnikania do organizmu. Srebro koloidalne zachowuje się jak antybiotyk o szerokim spektrum działania. Może być stosowane wewnętrznie (jako środek do podania doustnego lub płyn irygacyjny) lub zewnętrznie – rozprowadzane miejscowo na skórze lub stosowane do zakraplania otwartych i zainfekowanych ran. Miejsca zmienione chorobowo można także spryskać rozpylonym srebrem koloidalnym, natrzeć wacikiem lub założyć kompres. W przypadku grzybicy paznokci lub zapalenia łożyska paznokcia wskazana jest kąpiel palców rąk lub nóg z użyciem roztworu srebra [3]. Nie zaleca się jednak rozcieńczać roztworu srebra koloidalnego wodą. Należy je przechowywać w chłodnym miejscu o względnie stałej temperaturze, chroniąc przed światłem ze względu na łatwość utlenienia, a w konsekwencji utraty leczniczego działania. Niezwykle istotny w zachowaniu biologicznych właściwości jest sposób podania nanosrebra – sugeruje się unikanie kontaktu z metalem i plastikiem. Srebro ze względu na swoje antybakteryjne właściwości stosowane jest jako dodatek do kosmetyków przeznaczonych dla osób mających problemy ze skórą, np. łojotokowe zapalenie skóry, trądzik, zapalenie mieszków włosowych, grzybicy stóp i paznokci (wykaz zastosowań srebra w wybranych chorobach skóry zamieszczono w tabeli 3).
Na bazie srebra koloidalnego powstały produkty kosmetyczne, takie jak: tonik, krem, mleczko, żel do golenia, dezodorant. Pod handlową nazwą srebra koloidalnego funkcjonują również wszelkie ciecze zawierające sole srebra lub proteiny srebra, co znacznie utrudnia fachową i rzeczową dyskusję [3]. Srebro ma nie tylko silne właściwości dezynfekujące, ale również ściągające, a w wyższych stężeniach również przyżegające i nekrotyczne [16].
Wyniki badań naukowych potwierdzają także bezpieczeństwo stosowania nanosrebra w kosmetykach jako środka bakteriostatycznego, bakteriobójczego, antyseptycznego i konserwującego [17]. Srebro jest bezwonne, dzięki czemu nie wpływa na pożądany przez producenta zapach preparatów kosmetycznych.
Wady i zalety
Jony srebra są powszechnie stosowane w biologii i medycynie już od wielu lat, zaś srebro modyfikowane metodami nanotechnologii daje nowe możliwości w diagnostyce i terapii wielu chorób. Nanocząstki srebra wykazują aktywność wobec szerokiego spektrum mikroorganizmów (bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych, grzybów, wirusów i pierwotniaków, także mikroorganizmów wielolekoopornych) [3, 6-12], a w przeciwieństwie do jonów srebra zachowują biologiczną aktywność przez wydłużony czas. Aktywność nanocząstek srebra zależy od ich wielkości, kształtów, zawartości srebra i składu chemicznego nanokompozytu [18]. Dzięki swojej wysokiej biologicznej aktywności nanocząstki srebra są dodawane do materiałów opatrunkowych, suplementów, cewników, implantów medycznych w celu hamowania rozwoju patogenów i inhibicji tworzenia biofilmu. Nanosrebro jest dodawane do materiałów (wykorzystywanych m.in. do produkcji fartuchów szpitalnych, pościeli, ręczników) w celu redukowania mikroorganizmów ze środowiska klinicznego. Nanocząstki srebra znajdują zastosowanie w kosmetologii jako środek antyseptyczny i konserwant oraz jako składnik kosmetyków przeznaczonych dla osób z problemami skórnymi. Nanosrebro jest coraz częściej stosowane jako dodatek do bielizny, odzieży sportowej, dywanów, sprzętu komputerowego elektronicznego (np. klawiatur, myszy komputerowych), telefonów komórkowych, sprzętu AGD oraz toaletowego.
Srebro jest szeroko stosowane we wszystkich gałęziach przemysłu, niejednokrotnie w sposób nieuzasadniony jest wręcz nadużywane. Jednym z negatywnych skutków takiego powszechnego stosowania może być szkodliwy wpływ na środowisko: ludzi, zwierzęta, rośliny. Najbardziej narażone na szkodliwe działanie nanocząstek srebra wydają się być ekosystemy wodne. Ponadto jednym z największych niebezpieczeństw w medycynie może być zmiana wrażliwości bakterii na nanocząstki srebra.
Nanocząstki srebra mogą akumulować się w skórze (powodując trwałą dekoloryzację, zwaną argyrią), nerkach, mózgu i sercu. Argyria, inaczej srebrzyca, wynika z nagromadzenia srebra w skórze lub w gałkach ocznych, co uwidacznia się niebiesko-szarym ich przebarwieniem (mowa wówczas o srebrzycy miejscowej) lub odkładania się srebra w narządach, takich jak wątroba, śledziona, nadnercza (przybiera wówczas postać srebrzycy uogólnionej). Pierwsze przypadki dekoloryzacji skóry na skutek zażywania srebra notuje się na VIII wieku n.e., natomiast zespół symptomów, jakie pojawiają się w wyniku nadmiernego kontaktu ze srebrem nazwano argyrią (srebrzycą) dopiero na przełomie XIX i XX wieku [19]. Argyria może być efektem nie tylko terapeutycznego przedawkowania srebra, ale także ekspozycji na ten metal w przemyśle np. górniczym [19, 13]. Jeszcze do niedawna argyria uznawana była za chorobę niewyleczalną. Aktualnie najlepsze efekty przywrócenia skórze dawnego wyglądu przynosi terapia laserowa [19]. Podkreślić należy, że argyria jest uznawana za problem jedynie kosmetyczny. Nagromadzenie srebra w tkankach i narządach nie zaburza ich prawidłowego funkcjonowania, ani też nie ma właściwości kancerogennych [13]. Przyczyny pojawiania się srebrzycy są dosyć kontrowersyjne. Odbiegają od siebie relacje na temat czasu przyjmowania i dozowania srebra. O ile jedni szacują minimalne stężenie srebra mogące wywołać argyrię na 4 do 5 g [13], o tyle inni sugerują 140 mg/l przez 2 lata do 25 mg/l przez rok [3]. W opinii Wernera Kühniego i Waltera von Holsta [3] problemy mogłoby spowodować dopiero spożycie 78-372 l roztworu 25 mg/l srebra. To znaczy, że w przypadku codziennego stosowania przez około 4 lata 100 ml roztworu 25 mg/l srebra osiągnęłoby stężenie, które mogłoby negatywnie wpłynąć na zdrowie człowieka. Dopuszczalna ilość srebra we krwi wynosi poniżej 1 μg/l, zaś jego zawartość w tkance to 10 ng/g tkanki [15]. Należy pamiętać, że przez nieuszkodzoną skórę do organizmu przenikają jedynie śladowe ilości srebra. Badania wskazują, że skóra stanowi skuteczną barierę przed wnikaniem nanosrebra w głąb tkanek [17, 20].
Podsumowanie
Przedstawione w artykule rozważania dowodzą, że nanocząstki srebra mogą być wykorzystywane w kosmetologii jako środek konserwujący, zabezpieczający przed rozwojem mikroorganizmów na etapie produkcji i konsumpcji oraz jako dodatek do kosmetyków przeznaczonych do cery z problemami.
Literatura
1. J.W. Alexsander: History of the medical use of silver, Surg Infect, 10, 2009, 289-292.
2. H.J. Klasen: Historical review of the use of silver in the treatment of burns. Early uses, Burns, 26, 2000, 117-130.
3. W. Kühni, W. Holst: Srebro koloidalne jako lek. Zdrowy antybiotyk, Wydawnictwo PURANA, 2011.
4. K. Mijnendonckx, N. Leys, J. Mahillon, S. Silver, R.V. Houdt: Antimicrobial silver: uses, toxicity and potential for resistance, Biometals, 26, 2013, 609-621.
5. A. Kędziora, K. Gorzelańczyk, G. Bugla-Płoskońska: Positive and negative aspects of silver nanoparticles usage, Biology International, 53, 2013, 67-76.
6. S. Silver, L. T. Phung, G. Silver, Silver as biocides in burn and wound dressings and bacterial resistance to silver compounds. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 33, 627–634, 2006.
7. G. Bugla-Płoskońska, A. Leszkiewicz (Kędziora), B. Borak, M. Jasiorski, Z. Drulis-Kawa, A. Baszczuk, K. Maruszewski, W. Doroszkiewicz: Bactericidal properties of silica particles with silver islands located on the surface, International Journal of Antimicrobial Agents, 29, 2007, 738-748.
8. G. Bugla-Płoskońska, M. Jasiorski, A. Leszkiewicz (Kędziora), B. Borak, A. Baszczuk, S. Brzeziński, G. Malinowska, W. Doroszkiewicz: Bakteriobójcze
działanie immobilizowanych preparatów srebra i możliwość ich praktycznego zastosowania, Farmaceutyczny Przegląd Naukowy, 37(2), 2008, 23-26.
9. G. Bugla-Płoskonska, M. Jasiorski, A. Leszkiewicz (Kędziora), B. Borak, Z. Drulis-Kawa, A. Baszczuk, K. Maruszewski, W. Doroszkiewicz: Silver nanoislands located on the silica spheres and its antimicrobial activity against Klebsiella pneumoniae strain, Nano Science and Nano Technology: an Indian Journal, 2, 2008, 45-47.
10. E. Kępiński, U. Nawrot, A. Seniuk, K. Włodarczyk, R. Białynicki-Birula: The in vitro effect of a silver-containing dressing on biofilm development, Advances in Clinical and Experimental Medicine, 18(3), 2009, 277-281.
11. M. Jasiorski, A. Leszkiewicz (Kędziora), S. Brzeziński, G. Bugla-Płoskońska, G. Malinowska, B. Borak, I. Karbownik, A. Baszczuk, W. Stręk, W. Doroszkiewicz: Textile with silver silica spheres: its antimicrobial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 51, 2009, 330-334.
12. A. Kędziora, W. Stręk, L. Kępiński, G. Bugla-Ploskonska, W. Doroszkiewicz: Synthesis and antibacterial activity of novel titanium dioxide doped with silver, Journal of Sol Gel Science and Technology, 62, 2012, 79-86.
13. G. Bugla-Płoskońska, A. Leszkiewicz: Biologiczna aktywność srebra i jego zastosowanie w medycynie, Kosmos 1-2, 2007, 115-122.
14. A. Kędziora, K. Sobik: Oporność bakterii na srebro – problem stary czy nowy?, Kosmos, 62, 2013.
15. J. Pies: Srebro koloidalne. Rewolucja w leczeniu, Wydawnictwo Studio Astropsychologii, 2011.
16. M. Molski: Chemia piękna, PWN, Warszawa 2009.
17. S. Kokura, O. Handa, T. Takagi, T. Ishikawa, Y. Naito, T. Yoshikawa: Silver nanoparticles as a safe preservative for use in cosmetics, Nanomedicine: Nantechnology, Biology and Medicine, 2010, 570-574.
18. B. Sadeghi, F.S. Garmaroudi, M. Hashemi, H.R. Nezhad, A. Nasrollahi, S. Ardalan, S. Ardalan: Comparison of the anti-bacterial activity on the nanosilver shapes: Nanoparticles, nanorods and nanoplates, Advanced Powder Technology, 23, 2012, 22-26.
19. D. Brandt, B. Park, M. Hoang, H.T. Jacobe: Argyria secondary to ingestion of homemade silver solution, Journal of the American Academy of Dermatology, 53(2); 2005, 105-107.
20. W. Lu, D. Senapati, S. Wang, O. Tovmachenko, A.K. Singh, H. Yu, P.Ch. Ray: Effect of surface coating on the toxicity of silver nanomaterials on human skin keratinocytes, Chemical Physics Letters, 487; 2010, 92-96.
Anna Kędziora
Wydział Nauk Biologicznych, Instytut Genetyki
i Mikrobiologii, Uniwersytet Wrocławski
ul. Przybyszewskiego 63/77, 51-148 Wrocław
tel. +48 71 375 62 13
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
Źródło: http://kosmetologiaestetyczna.com/
