Background Helicobacter pylori infection poses a significant health burden worldwide, and its virulence factor CagA plays a pivotal role in its pathogenesis. Methods In this study, the interaction between H. pylori-infected AGS cells and silver nanoparticles (AgNPs) was investigated, with a focus on the modulation of CagA-mediated responses, investigated by western blotting. Both, the dose-dependent efficacy against H. pylori (growth curves, CFU assay) and the impact of the nanoparticles on AGS cells (MTT assay) were elucidated. Results AGS cells infected with H. pylori displayed dramatic morphological changes, characterized by elongation and a migratory phenotype, attributed to CagA activity. Preincubation of H. pylori with AgNPs affected these morphological changes in a concentration-dependent manner, suggesting a correlation between AgNPs concentration and CagA function. Conclusion Our study highlights the nuanced interplay between host-pathogen interactions and the therapeutic potential of AgNPs in combating H. pylori infection and offers valuable insights into the multifaceted dynamics of CagA mediated responses.

The outbreak of antibiotic-resistant bacteria, or "superbugs", poses a global public health hazard due to their resilience against the most effective last-line antibiotics. Identifying potent antibacterial agents capable of evading bacterial resistance mechanisms represents the ultimate defense strategy. This study shows that -the otherwise essential micronutrient- manganese turns into a broad-spectrum potent antibiotic when coordinated with a carboxylated nitrogen-doped graphene. This antibiotic material (termed NGA-Mn) not only inhibits the growth of a wide spectrum of multidrug-resistant bacteria but also heals wounds infected by bacteria in vivo and, most importantly, effectively evades bacterial resistance development. NGA-Mn exhibits up to 25-fold higher cytocompatibility to human cells than its minimum bacterial inhibitory concentration, demonstrating its potential as a next-generation antibacterial agent. Experimental findings suggest that NGA-Mn acts on the outer side of the bacterial cell membrane via a multimolecular collective binding, blocking vital functions in both Gram-positive and Gram-negative bacteria. The results underscore the potential of single-atom engineering toward potent antibiotics, offering simultaneously a long-sought solution for evading drug resistance development while being cytocompatible to human cells.

Nanostructured materials with antibacterial activity face the same threat as conventional antibiotics - bacterial resistance, which reduces their effectiveness. However, unlike antibiotics, research into the emergence and mechanisms of bacterial resistance to antibacterial nanomaterials is still in its early stages. Here we show how Gram-positive Staphylococcus aureus and Gram-negative Escherichia coli bacteria develop resistance to silver nanoparticles, resulting in an increase in the minimum inhibitory concentration from 1.69 mg/L for S. aureus and 3.38 mg/L for E. coli to 54 mg/L with repeated exposure over 12 and 6 cultivation steps, respectively. The mechanism of resistance is the same for both types of bacteria and involves the aggregation of silver nanoparticles leading to the formation of black precipitates. However, the way in which Gram-positive and Gram-negative bacteria induce aggregation of silver nanoparticles is completely different. Chemical analysis of the surface of the silver precipitates shows that aggregation is triggered by flagellin production in E. coli and by bacterial biofilm formation in S. aureus. However, resistance in both types of bacteria can be overcome by using pomegranate rind extract, which inhibits both flagellin and biofilm production, or by stabilizing the silver nanoparticles by covalently binding them to a composite material containing graphene sheets, which protects the silver nanoparticles from aggregation induced by the bacterial biofilm produced by S. aureus. This research improves the understanding of bacterial resistance mechanisms to nanostructured materials, which differ from resistance mechanisms to conventional antibiotics, and provides potential strategies to combat bacterial resistance and develop more effective antimicrobial treatments. Bacteria resist AgNPs by aggregating them through the flagellin production in E. coli or biofilm formation in S. aureus. Protection from AgNPs aggregation by pomegranate rind extract or strong Ag binding to graphene sheets can overcome the resistance.