Aktionsmechanismus: Wie kolloidales Silber tut, was es tut

Die Art und Weise, wie kolloidales Silber als antimikrobielles Mittel wirkt, ist ein aufstrebendes Wissensgebiet. Fortschritte in Ausrüstung und Methodik haben es den Forschern ermöglicht, ihr Verständnis in diesem Bereich zu erweitern. Das derzeitige Bild mag für Personen außerhalb des Spektrums des medizinischen Bereichs kompliziert erscheinen, aber wir werden hier versuchen, eine vereinfachte, relativ nicht-medizinische Version des Wirkungsmechanismus von kolloidalem Silber, wie wir ihn derzeit kennen, darzustellen.

Es gibt mehrere Theorien, und die zuverlässigste, wissenschaftliche basiert auf der Tatsache, dass Silberionen Bakterien durch chemische Reaktionen auf verschiedene Weise abtöten. Eine Möglichkeit besteht darin, sich an Schlüsselkomponenten der Zellmembran oder andere wesentliche Bestandteile der zellulären oder viralen Strukturen anzuheften; diese Anheftung setzt ihre normale Funktion außer Kraft. Eine andere gültige Theorie besagt, dass sich Silberionen in einer Kettenreaktion mit mehreren chemischen Komponenten, die für den Mikroorganismus lebenswichtig sind, verbinden und dann rekombinieren.

Silberionen können mit zellulären Enzymen interferieren, indem sie sich an deren Aminosäuren binden und so Silber-Aminosäure-Komplexe bilden. Wenn Enzyme blockiert werden, wird ihr Atmungszyklus blockiert, und es bilden sich freie Radikale, die weitere Schäden an den Bakterienzellen fördern.

Die biozide Wirkung von Silber scheint mit einem Mechanismus zusammenzuhängen, der die Bindung von Silber an verschiedene Aminosäuren, vor allem an die in den Thiol-(Schwefel-)Gruppen, einschließlich der Atmungskette und der Enzyme des Zitronensäurezyklus, beinhaltet. Dies führt zu ihrer Inaktivierung und zum Absterben der Bakterien. Ein weiterer Mechanismus der Silberaktivität in Bakterien ist die Bildung von Hydroxylradikalen, die zu DNA-Schäden führen.

Einfach ausgedrückt: Silberionen töten Bakterien ab. Die Oberfläche spielt bei festen Anwendungen eine Rolle, aber sie hat nichts mit antibakteriellen Eigenschaften zu tun. Was die meisten weniger verstehen, ist, dass, wenn wir eine feste Substanz in eine Flüssigkeit geben, eine kleine Menge dieses Feststoffs aufgelöst wird und einige davon zu Ionen werden. Die Anzahl der Ionen mag extrem niedrig sein, aber im Falle von Silber ist selbst diese niedrige Konzentration millionenfach höher als für antibakterielle Anwendungen erforderlich.

Jeder kompetente Chemieschüler weiß, dass ein Salz oder ein chemischer Komplex in Wasser oder einer flüssigen Lösung dissoziiert. Die Löslichkeitsproduktkonstante (Ksp) ist universell[1].

Die Folgen sind vielfältig. Zum einen lagern sich Silberionen an Chlorid an, das als unlöslich angesehen werden kann, obwohl es nichts gibt, was überhaupt nicht löslich ist; die Löslichkeit kann hoch oder niedrig sein, aber nicht Null. Diese universelle Konstante versichert uns, dass einige dieser Silberchlorid-Ionen wieder dissoziieren und komplexe Chlorid-Ionen bilden, die löslich sind. Was auch immer andere komplexe Ionen später produziert werden (z.B. mit Phosphaten, Sulfaten oder Aminosäuren), zumindest ein Teil wird weiter dissoziieren. Diese chemische Kettenreaktion kann eine große Rolle bei der Abtötung von Bakterien spielen.

Im Folgenden finden Sie einen Auszug aus Environmental Health Perspective, einer Zeitschrift der National Institutes of Health:

“Silber-Nanopartikel sind ein wirksames Mittel zur Abtötung von krankheitserregenden Bakterien. Aber trotz ihrer weitverbreiteten Verwendung in Kathetern, Kleidung, Spielzeug, Kosmetika und vielen anderen Produkten haben die Forscher nicht vollständig verstanden, ob ihre Wirksamkeit eine Funktion der Freisetzung von keimtötenden Silberionen ist, einige Eigenschaften spezifisch für ihre Nanopartikelform sind oder beides. Forscher der Rice University berichten nun über Beweise, dass die Freisetzung von gelösten Silberionen die treibende Kraft hinter der keimtötenden Wirkung von Silbernanopartikeln ist.

Silberionen sind starke antimikrobielle Mittel, aber sie werden leicht durch Chlorid, Phosphat, Proteine und andere zelluläre Komponenten sequestriert.3 “Silbernanopartikel sind weniger anfällig, abgefangen zu werden, und ein effektiverer Liefermechanismus”, sagt Pedro JJ Alvarez, Vorsitzender der Abteilung für Bau- und Umwelttechnik bei Rice. Die Form der Nanopartikel wird daher verwendet, um Silberionen zu Bakterien zu befördern, die sie von sich aus nicht erreichen könnten, zum Beispiel durch die Beschichtung von Geräten wie Kathetern”[2].

Die gleiche Schlussfolgerung wurde von anderen Forschern gezogen. Jung et al. berichten: “Nanopartikel [ajc1] sind wirksam bei der Abgabe von Silberionen … aber ihre Nanonatur scheint ihnen keine zusätzlichen antimikrobiellen Eigenschaften zu verleihen”[3].

Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass die Oberflächenladung nicht für einige unbekannte Wechselwirkungen mit Bakterien verantwortlich ist. Sie wird die Bakterien wahrscheinlich in die Nähe der Nanopartikel-Oberfläche bringen, wo die Konzentration der Silberionen höher ist.

Es ist allgemein anerkannt, dass die Freisetzung von Silberionen ein wichtiger Mechanismus im Hinblick auf die AgNP-Toxizität ist. Andere beschriebene Mechanismen sind noch nicht überzeugend bewiesen. Dazu gehört die Kontakttoxizität aufgrund elektrischer oder anderer Anziehungskräfte, die Wechselwirkungen zwischen den Silber-Nanopartikeln und den Bakterien erzeugen. Die Bildung freier Radikale oder reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) wurde vorgeschlagen; ist diese ROS-Bildung jedoch eine Ursache oder eine Folge der enzymatischen Blockierung durch Silber?

Silver-Colloids.com enthält eine Sammlung von öffentlichen, wissenschaftlichen Informationen über kolloidales Silber. In einem der Artikel auf dieser Website[4] wird erörtert, wie kolloidales Silber hergestellt wird. Es wird ein Stromkreis zwischen einer Silberelektrode und deionisiertem Wasser, das keine positive oder negative elektrische Ladung hat, hergestellt. Durch diesen Stromkreis wird ein elektrischer Strom geleitet, und dieser Strom bewirkt, dass sich Silbernanopartikel und positive Silberionen von der Silberelektrode lösen und in das Wasser gelangen. Wenn der elektrische Strom abgeschaltet wird, verbleiben diese Partikel und Ionen im Wasser.

Wie bereits erwähnt, wird der Silbergehalt von kolloidalem Silber in Teilen pro Million (ppm) gemessen. Diese Zahl beschreibt die Gesamtkonzentration von Silber in der Flüssigkeit, die Konzentration von Silberpartikeln und positiven Silberionen. Im Allgemeinen setzt sich das Gesamtsilber in diesen Produkten zu 75 bis 99 Prozent aus positiven Silberionen und dem Rest aus Silberpartikeln zusammen.

Untersuchungen zeigen, dass die Silberionen gegen Mikroben wirksam sind. Wenn eine Person kolloidales Silber trinkt, bewegen sich die Silberionen im ganzen Körper und binden (befestigen) sich an Teile von Molekülen, den Thiolgruppen. Eine Stelle, an der Thiolgruppen gefunden werden, ist die Aminosäure Cystein. Aminosäuren sind die Bausteine des genetischen Materials, der DNA und der RNA. Sie sind auch Teil von Kofaktoren, Hilfsmolekülen, die den Körper bei einer Vielzahl von lebenserhaltenden chemischen Reaktionen unterstützen. Eine weitere Gruppe, die Thiolgruppen verwendet, sind Enzyme, die man sich als die “Go-to-Leute” vorstellen kann, die in der biologischen Welt Dinge in Bewegung setzen. Enzyme katalysieren (verursachen oder erhöhen die Geschwindigkeit von) biochemischen Reaktionen, und ohne sie würde in uns nur sehr wenig passieren.

Wie bereits erwähnt, wurde vorgeschlagen, dass AgNPs als Trojanische Pferde wirken können, indem sie in die Zellen eindringen und dann Silberionen freisetzen, die die intrazellulären Funktionen schädigen, aber die Ionen können auch die Membran beschädigen.

Silber bindet sich an die Thiolgruppen, die für das Wohlbefinden und Überleben von Bakterien unerlässlich sind. Silber hindert die Thiolgruppen daran, sich weiter an chemischen Reaktionen zu beteiligen und blockiert so die Aktivität vieler Enzyme, die für das Überleben der Bakterien unerlässlich sind. In vielen Fällen stört Silber die bakteriologischen chemischen Reaktionen und verhindert sie. In anderen Fällen verändern sie Komponenten bakteriologischer Substanzen und machen sie fehlerhaft oder instabil. Bis heute spricht vieles dafür, dass das Silberion irgendwie in die Bakterienzelle eindringt, um ihre Struktur und ihren Stoffwechsel zu stören und sie schließlich abzutöten. Eine kürzlich in Italien durchgeführte Studie deutet darauf hin, dass Silberionen mit Proteinen an der bakteriellen Zellwand interagieren. Diese Wechselwirkung erzeugt Löcher in der Zellmembran, durch die das Zellzytoplasma (essentielle Flüssigkeit im Inneren der Zelle) austreten kann. Letztendlich führt dies zum Zelltod. Unabhängig vom Wirkungsmechanismus ist das Endergebnis in jedem Fall eine Schädigung der Mikroben.

Die therapeutische und toxische Wirkung von Silber kann nur durch freie Silberionen nachgewiesen werden. Dennoch sind die toxischen Schwellenwerte von Silber mit einer gewissen Vorsicht zu interpretieren, da die gemessene Silberkonzentration sowohl gebundene als auch freie Silberionen oder Nanopartikel enthalten kann.

Obwohl die antimikrobielle Aktivität von Silber gut bekannt ist, ist über die Mechanismen des Eukaryonten detoxification nur wenig bekannt. Die Frage wird oft gestellt: Warum hat Silber keine ähnliche zytotoxische Wirkung auf eukaryotische Zellen wie Bakterienzellen? Eukaryotische Zellen sind in der Regel größer, mit einer höheren strukturellen und funktionellen Redundanz im Vergleich zu prokaryotischen Zellen; daher sind höhere Silberionenkonzentrationen erforderlich, um vergleichbare toxische Wirkungen wie auf Bakterienzellen zu erzielen. Dieser Unterschied bietet ein therapeutisches Fenster, in dem Bakterienzellen erfolgreich angegriffen werden.

Kolloidales Silber Schlussfolgerung 8: Positiv geladene Silberionen, die langsam aus Teilchen einer professionell hergestellten kolloidalen Silberlösung freigesetzt werden, können in den Körper eindringen. Einmal im Inneren, sind diese Ionen irgendwie in der Lage, die normale Funktionsweise von Mikroben zu stören und ihre Zerstörung zu bewirken.

“Diese Aussage wurde von der Food and Drug Administration nicht bewertet. Dieses Produkt ist nicht dazu bestimmt, eine Krankheit zu diagnostizieren, zu behandeln, zu heilen oder zu verhindern.

[1] “The Solubility Product Constant Ksp.”

[2] Potera, Carol. “Understanding the Germicidal Effects of SilverNanoparticles.” https://ehp.niehs.nih.gov/120-a386/

[3] Jung, WK, et al. “Antibacterial Activity and Mechanism of Action of the Silver Ion in Staphylococcus Aureusand Escherichia Coli.https://aem.asm.org/content/74/7/2171.short

[4] Key, Frances S. and George Maass. “Ions, Atoms, and Charged Particles.” https://www.silver-colloids.com/Papers/IonsAtoms&ChargedParticles.PDF