Грибы представляют собой настоящие миниатюрные биофабрики, которые могут производить различные наноматериалы с огромными возможностями применения в медицине, промышленности и сельском хозяйстве. Усложнение условий их биосинтеза (ультрафиолет, высокие температуры, гамма-излучение и др.) позволяет получать наночастицы с уникальными свойствами и размером менее 10 нм (1 нм = 10-9 м). Причем они могут быть не только сферической, но и стержневой, гексагональной и кубической формы.
В настоящее время ученые изучают возможность использования искусственного интеллекта и создания вычислительных моделей для синтеза наночастиц, ориентированных на достижение сформулированных целей. Биогенные наноматериалы из растительных экстрактов обладают целым рядом свойств, которыми не могут похвастаться традиционные наноматериалы, полученные с использованием менее экологичных физико-химических процессов. При этом наиболее интересными среди биогенных наноматериалов считаются микогенные.
Противомикробная активность
В этой области использования микогенных наноматериалов прежде всего заслуживают внимания серебряные наночастицы (Ag-НЧ). Например, Ag-НЧ, синтезированные из полисахаридных экстрактов шампиньонов (A. bisporus, A. brasiliensis) и трутовика (Tropicoporus linteus) успешно прошли испытания против группы клинически выделенных патогенов P. aeruginosa, C. albicans и E. coli. При этом минимальная концентрация наночастиц для подавления бактерий была значительно ниже, чем у контрольного антибиотика амоксициллина [1].
Аналогичным образом были протестированы наночастицы железа (Fe-НЧ), полученные с использованием экстракта вешенки (P. florida). Испытания проводились против различных патогенов человека, таких как Candida glabrata, C. albicans, Bacillus cereus, E. coli, Klebsiella pneumoniae, K. terrigena, Micrococcus mucilaginous, P. aeruginosa и S. Aureus. Fe-НЧ проявили сопоставимую или более высокую антимикробную активность по сравнению с контрольным антибиотиком ампициллином [2].
Противораковая активность
Также микогенные наночастицы показали отличные результаты в терапии онкологических заболеваний. Синтезированные с использованием грибного полисахарида наночастицы селена (Se-НЧ) обладают высокой биодоступностью, стабильностью, биосовместимостью и опухолевой селективностью. Se-НЧ продемонстрировали выраженную противоопухолевую эффективность in vivo — они вызывали гибель раковых клеток, деактивируя каспазы и митохондрии [3]. Также весьма перспективными оказались результаты терапии рака толстой кишки, с использованием микогенных наночастиц золота и платины [4].
Еще одним важным аспектом применения наноматериалов в онкологии является доставка лекарственных препаратов. Наночастицы восстановленного оксида графена, синтезированные с использованием экстракта рейши, показали специфическую токсичность по отношению к раковым клеткам и биосовместимость с протестированными нормальными клеточными линиями. С учетом этих результатов, а также хороших сорбционных свойств наноматериала, была разработана система доставки препарата куркумина для синергического противоракового лечения [6].
Другая терапевтическая противораковая система была разработана с использованием пористых наночастиц палладия (Pd-НЧ), синтезированных с использованием экстракта склероциев чаги. В данном случае они использовались для контролируемой доставки противоракового препарата доксорубицина [6].
Пищевая промышленность
Антиоксидантные и противомикробные свойства микогенных наноматериалов могут способствовать повышению сроков хранения и улучшению качества продуктов питания. Синтезированные на основе трутовика (Ganoderma sessiliforme) Ag-НЧ эффективно препятствуют распространению патогенов пищевого происхождения, таких как E. coli, B. subtilis, Listeria innocua, Micrococcus luteus и S. faecalis. Это открывает хорошие перспективы их использования в составе упаковки пищевых продуктов [7].
Очищение питьевой воды и продуктов питания
Активно развиваются исследования по созданию электрохимических сенсоров с использованием микогенных наноматериалов. Сообщается о разработке очень чувствительной электрохимической системы с Ag-НЧ, синтезированными с использованием полисахарида одной из рядовок рода Tricholoma. Сенсор показал селективную и чувствительную реакцию на чрезвычайно низкие концентрации Zn2+ в водной среде. Это свойство может быть полезно для мониторинга ионов токсичных металлов в питьевой воде и пищевых продуктах [8]. Кроме того изучается способность микогенных наноматериалов разрушать органические красители в загрязненной водной среде путем реакции восстановления.
Косметология
Антиоксидантные, антибактериальные и противогрибковые свойства микогенных наноматериалов делают их привлекательными компонентами в составе косметических продуктов [9].
Сельское хозяйство
Наиболее перспективным направлением использования микосинтезированных наноматериалов в этой области является разработка нанопрепаратов для повышения урожайности сельскохозяйственных культур (наноудобрения и нанопестициды), а также средств для раннего обнаружения их заболеваний.
Статья подготовлена с использованием материалов Михаила Владимировича Вишневского.
Источники:
- Klaus A., Petrovic P., Vunduk J. et al. The antimicrobial activities of silver nanoparticles synthesized from medicinal mushrooms. International Journal of Medicinal Mushrooms, 2020, v.22, pp. 869–883.
- Gurusamy, M., Raju, R., 2021. Biosynthesis of iron nanoparticles from Pleurotus Florida and its antimicrobial activity against selected human pathogens. Iranian Journal of Pharmaceutical Science, 2021, v. 17, an 83.
- Zeng D., Zhao J., Luk K.-H. et al. Potentiation of in vivo anticancer efficacy of selenium nanoparticles by mushroom polysaccharides surface decoration. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 2019, v.. 67, 2865–2876.
- Li X., Zhou J., Liu C. et al. Stable and biocompatible mushroom β-glucan modified gold nanorods for cancer photothermal therapy. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 2017, v. 65, pp. 9529–9536.
- Muthoosamy K., Geetha Bai R., Babangida Abubakar I. et al. Exceedingly biocompatible and thin-layered reduced graphene oxide nanosheets using an eco-friendly mushroom extract strategy. International Journal of Nanomedicine, 2015, v. 10, an 1505.
- Gil Y.-G., Kang S., Chae A. et al. Synthesis of porous Pd nanoparticles by therapeutic chaga extract for highly efficient tri-modal cancer treatment. Nanoscale, 2018, v. 10, pp. 19810–19817.
- Mohanta Y., Nayak D., Biswas K. et al. Silver nanoparticles synthesized using wild mushroom show potential antimicrobial activities against food borne pathogens. Molecules, 2018, v. 23, an 655.
- Mondal B., Banerjee S., Samanta S.K. et al. Highly selective and sensitive electrochemical sensing of trace Zn2+ ions, by grafted Tricholoma mushroom polysaccharide/Ag composite nanoparticles in aqueous medium. Applied Organometallic Chemistry, 2021, v. 35, an 6171.
- Sharpe E., Farragher-Gnadt A.P., Igbanugo M. et al. Comparison of antioxidant activity and extraction techniques for commercially and laboratory prepared extracts from six mushroom species. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2021, v. 4, an 100130.
- Chhipa H., 2019. Mycosynthesis of nanoparticles for smart agricultural practice: a green and eco-friendly approach. Green Synthesis, Characterization and Applications of Nanoparticles. 2019, Elsevier, pp. 87–109.