Antibacterial activity of silver nanoparticles against field and reference strains of Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium bovis and multiple-drug-resistant tuberculosis strains

Rev Sci Tech. 2018 Dec;37(3):823-830. doi: 10.20506/rst.37.3.2888.

Abstract

Tuberculosis (TB) is an endemic disease in animals and humans in Egypt. This study aims to investigate the antimycobacterial activity of silver nanoparticles(AgNPs) by determining the minimal inhibitory concentration (MIC) of AgNPs, using the microplate Alamar blue assay. The AgNPs were chemically synthesised and their form and size were characterised by ultraviolet-visible absorption spectrophotometry, transmission electron microscopy and X-ray diffraction.The reference strains of Mycobacterium bovis and Mycobacterium tuberculosisH37Rv, and one multiple-drug-resistant (MDR) strain of M. tuberculosis were tested, as well as clinical isolates of M. bovis and M. tuberculosis. The AgNPs were tetrahydral with a few spherical particles and an average particle size of 50 nm. The mycobacterial strains were varied with MICs of AgNPs. Both reference strains of M. tuberculosis and M. bovis, in addition to the MDR strain of M. tuberculosis, were successfully inhibited by AgNPs at MICs of 1 ?g/ml, 4 ?g/ml and 16 ?g/ml, respectively, whereas clinical isolates of M. bovis and M. tuberculosis were inhibited at MIC values of 4-32 ?g/ml and 1-16 ?g/ml, respectively. The AgNPs showed an in vitro chemotherapeutic effect against Mycobacterium spp.Thus, they can be used to treat TB not only in humans but also in animals, and maybe useful in TB prevention and control strategies worldwide.

En Egypte, la tuberculose est une maladie endémique chez l’homme comme chez l’animal. Les auteurs présentent les résultats d’une étude conduite pour mesurer l’activité antibactérienne des nanoparticules d’argent (NPAg) en déterminant les valeurs de concentration minimale inhibitrice (CMI) des NPAg au moyen du test au bleu Alamar sur microplaques. Les NPAg ont été synthétisées par une méthode chimique et leur forme et taille ont été caractérisées par spectrophotométrie d’absorption dans l’ultra-violet, microscopie électronique à transmission et diffraction des rayons X. L’étude a cible les souches de référence de Mycobacterium bovis et de Mycobacterium tuberculosis H37Rv, ainsi qu’une souche multirésistante de M. tuberculosis et des isolats cliniques de M. bovis et M. tuberculosis. Les NPAg étaient à structure tétraédrique avec quelques particules sphériques ; la taille moyenne des particules etait de 50 nm.La CMI des NPAg variait en fonction des souches. L’inhibition des deux souches de reference de M. tuberculosis et M. bovis et de la souche multirésistante de M. tuberculosis était obtenue avec des CMI de NPAg de 1 ?g/ml, 4 ?g/ml et16 ?g/ml, respectivement, tandis que les isolats cliniques de M. bovis et de M. tuberculosis étaient inhibés en présence de NPAg à des CMI comprises entre 4 et 32 ?g/ml et 1–16 ?g/ml, respectivement. L’efficacité chimiothérapeutique des NPAg contre Mycobacterium spp. a été démontrée in vitro. Ces nanoparticules peuvent donc servir à traiter la tuberculose non seulement chez l’homme mais également chez les animaux et contribuer ainsi aux stratégies de prévention et de lutte contre la tuberculose dans le monde.

En Egipto, la tuberculosis es una enfermedad endemica que afecta a personas y animales. Los autores describen un estudio encaminado a analizar la actividad antimicobacteriana de las nanoparticulas de plata, determinando para ello la concentracion inhibitoria minima de nanoparticulas mediante el ensayo de microtitulacion en placa con azul Alamar. Tras sintetizar quimicamente las nanoparticulas de plata y caracterizar su forma y tamano por espectrometria de absorcion ultravioleta-visible, microscopia electronica de transmision y difraccion de rayos X, se sometieron a prueba las cepas de referencia de Mycobacterium bovis y Mycobacterium tuberculosis H37Rv, asi como una cepa multirresistente de M. tuberculosis y muestras de M. bovis y M. tuberculosis aisladas a partir de casos clinicos. Salvo unas pocas de forma esferica, las nanoparticulas de plataeran tetraedricas. Su tamano era en promedio de 50 nm. Tras someter las cepas de micobacterias a distintas concentraciones de nanoparticulas, se observo que estas inhibian el crecimiento de las cepas de referencia de M. tuberculosis y M. bovis y de la cepa multirresistente de M. tuberculosis a concentraciones minimas de 1 ?g/ml, 4 ?g/ml y 16 ?g/ml, respectivamente, mientras que las muestras clinicas de M. bovis y M. tuberculosis quedaban inhibidas por la presencia de nanoparticulas a valores de concentracion minima de 4–32 ?g/ml y 1–16 ?g/ml, respectivamente. Tambien se observo que, in vitro, las nanoparticulas de plata mostraban actividad farmacologica contra Mycobacterium spp. De ahi se sigue que pueden ser empleadas para tratar la tuberculosis no solo en personas, sino tambien en animales, y que pueden resultar utiles en todo el mundo para las estrategias de prevencion y control de la tuberculosis.

Keywords: Egypt; Microplate Alamar blue assay; Mycobacterium bovis; Mycobacterium tuberculosis; Silver nanoparticles; Tuberculosis.

MeSH terms

  • Anti-Bacterial Agents
  • Egypt
  • Humans
  • Metal Nanoparticles*
  • Microbial Sensitivity Tests
  • Mycobacterium bovis*
  • Mycobacterium tuberculosis*
  • Silver
  • Tuberculosis, Multidrug-Resistant*

Substances

  • Anti-Bacterial Agents
  • Silver