سنتز زیست‌سازگار نانوذرات متخلخل آلومینا با عصاره آویشن و ارزیابی اثر ضدباکتریایی آن‌ها بر ایزوله‌های بالینی استافیلوکوکوس اورئوس
محورهای موضوعی : نانو تکنولوژی ، نانو بیوتکنولوژی در صنایع غذایی و کشاورزیفاطمه صادقی 1 , محمدحسن تدین تاج‌آبادی 2 *
1 - گروه میکروبیولوژی، واحد کرمان،دانشگاه آزاد اسلامی،کرمان،ایران
2 - گروه میکروبیولوژی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران
کلید واژه: استافیلوکوکوس اورئوس, نانوذره آلومینا, آویشن, فعالیت ضدباکتریایی,
چکیده مقاله :
با توجه به افزایش چشم‌گیر مقاومت باکتری‌ها نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها و نگرانی‌های فزاینده پیرامون هزینه‌های فزاینده مراقبت‌های بهداشتی، پژوهش‌های گسترده‌ای با هدف توسعه عوامل ضدمیکروبی نوین، مؤثر و کم‌هزینه که فاقد پتانسیل ایجاد مقاومت باشند، در حال انجام است. در این میان، استافیلوکوکوس اورئوس به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین پاتوژن‌های مولد عفونت در انسان، جایگاه ویژه‌ای دارد. افزایش شیوع عفونت‌های ناشی از این باکتری، همراه با گسترش سویه‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک، این پاتوژن را به یک چالش جدی در حوزه بهداشت عمومی بدل کرده است. هدف از این مطالعه، بررسی اثرات ضدباکتریایی نانوذره آلومینا بر روی سویه‌های استافیلوکوکوس اورئوس تولیدکننده بتالاکتاماز، جداشده از نمونه‌های بالینی بود. نانوذره آلومینا به روش سنتز سبز و با استفاده از عصاره گیاه آویشن تهیه شد. ده ایزوله بالینی استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به آنتی‌بیوتیک‌های گروه بتالاکتام، با استفاده از آزمون‌های بیوشیمیایی شناسایی شدند. تست جدایه‌های مواد بتالاکتاماز وسیع‌الطیف به روش فنوتیپی شناسایی گردیدند. فعالیت ضدباکتریایی نانوذرات سنتز شده با استفاده از روش انتشار چاهک در محیط کشت مولر هینتون آگار بررسی شد. غلظت‌های مختلفی از نانوذره آلومینا در حلال‌های دی‌متیل‌سولفوکساید و متانول با نسبت حجمی مساوی تهیه گردید. پس از انکوباسیون نمونه‌ها به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۳۷ درجه سانتی‌گراد، قطر هاله‌های بازدارندگی رشد اندازه‌گیری و حداقل غلظت بازدارنده رشد تعیین شد. نتایج نشان داد که نانوذرات سنتز شده با قطر میانگین ۲۰ نانومتر، دارای اثر مهارکننده قابل‌توجهی بر روی تمام ایزوله‌های مورد بررسی بودند. میانگین حداقل غلظت بازدارنده رشد برای این نانوذره برابر با ۲۰ میلی‌گرم بر میلی‌لیتر به دست آمد. این یافته‌ها بیانگر پتانسیل بالای نانوذره آلومینا به‌عنوان یک عامل ضدباکتریایی مؤثر علیه سویه‌های مقاوم استافیلوکوکوس اورئوس و کاربرد بالقوه آن در مقابله با عفونت‌های باکتریایی مقاوم به دارو است.
Given the significant increase in bacterial resistance to antibiotics and growing concerns over the rising costs of healthcare, extensive research is underway to develop novel, effective, and low-cost antimicrobial agents that lack the potential to induce resistance. Among these efforts, Staphylococcus aureus holds a special position as one of the primary pathogens responsible for human infections. The increasing prevalence of infections caused by this bacterium, along with the emergence of antibiotic-resistant strains, has turned this pathogen into a serious public health challenge. The aim of this study was to investigate the antibacterial effects of alumina nanoparticles on beta-lactamase-producing Staphylococcus aureus strains isolated from clinical samples. The alumina nanoparticles were synthesized using a green synthesis method with thyme plant extract. Ten clinical isolates of Staphylococcus aureus resistant to beta-lactam antibiotics were identified using biochemical tests. The extended-spectrum beta-lactamase-producing isolates were identified using phenotypic testing. The antibacterial activity of the synthesized nanoparticles was evaluated using the well diffusion method on Mueller-Hinton agar. Various concentrations of alumina nanoparticles were prepared in solvents of dimethyl sulfoxide and methanol in equal volume proportions. After incubating the samples for 24 hours at 37°C, the diameters of the growth inhibition zones were measured, and the minimum inhibitory concentration (MIC) was determined. The results indicated that the synthesized nanoparticles, with an average diameter of 20 nanometers, exhibited significant inhibitory effects on all tested isolates. The average MIC for this nanoparticle was found to be 20 mg/mL. These findings suggest the high potential of alumina nanoparticles as an effective antibacterial agent against resistant Staphylococcus aureus strains and their potential application in combating drug-resistant bacterial infections
1. Alghamdi BA, Al-Johani I, Al-Shamrani JM, Alshamrani HM, Al-Otaibi BG, Almazmomi K, et al. Antimicrobial resistance in methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Saudi Journal of Biological Sciences. 2023;30(4):103604.
2. Mukherjee R, Priyadarshini A, Pandey RP, Raj VS. Antimicrobial resistance in Staphylococcus aureus. Insights into drug resistance in Staphylococcus aureus: IntechOpen; 2021.
3. Yassin MT, Mostafa AA-F, Al-Askar AA, Sayed SR. In vitro antimicrobial activity of Thymus vulgaris extracts against some nosocomial and food poisoning bacterial strains. Process Biochemistry. 2022;115:152-9.
4. Sheikholeslami S, Mousavi SE, Ashtiani HRA, Doust SRH, Rezayat SM. Antibacterial activity of silver nanoparticles and their combination with Zataria multiflora essential oil and methanol extract. Jundishapur Journal of Microbiology. 2016;9(10):e36070.
5. Einafshar E, Khodadadipoor Z, Fazli M, Einafshar N, Mohebbi Zinab J, Asaei S. Preparation of Ag‐Al₂O₃ nano structures by combustion method and investigation of photocatalytic activity. International Journal of Applied Ceramic Technology. 2021;18(6):2064-74.
6. Masamura S, Hossain MS, Nakane K. Synthesis of alumina/ferric oxide nanofibers and application to catalysts for ethanol dehydration reaction by adding palladium oxide. Journal of the Korean Ceramic Society. 2025;62(1):65-82.
7. Qodrati M, SeyedAlinaghi S, Dehghan Manshadi SA, Abdollahi A, Dadras O. Antimicrobial susceptibility testing of Staphylococcus aureus isolates from patients at a tertiary hospital in Tehran, Iran, 2018–2019. European Journal of Medical Research. 2022;27(1):152.
8. Singh V, Tuladhar R, Chaudhary M. Beta lactamase producing Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae and methicillin resistant Staphylococcus aureus among uropathogens. Nepal Journal of Science and Technology. 2015;16(1):105-12.
9. Tran GT, Nguyen NTH, Nguyen NTT, Nguyen TTT, Nguyen DTC, Tran TV. Plant extract-mediated synthesis of aluminum oxide nanoparticles for water treatment and biomedical applications: a review. Environmental Chemistry Letters. 2023;21(4):2417-39.
10. Duraisamy P. Green synthesis of aluminium oxide nanoparticles by using Aerva lanta and Terminalia chebula extracts. International journal for research in applied science and engineering technology, 2018; 45:428-433
11. Baharudin MMA-a, Ngalimat MS, Mohd Shariff F, Balia Yusof ZN, Karim M, Baharum SN, Antimicrobial activities of Bacillus velezensis strains isolated from stingless bee products against methicillin-resistant Staphylococcus aureus. PLoS One. 2021;16(5):e0251514.
12. Toh SC, Lihan S, Bunya SR, Leong SS. In vitro antimicrobial efficacy of Cassia alata (Linn.) leaves, stem, and root extracts against cellulitis causative agent Staphylococcus aureus. BMC complementary medicine and therapies. 2023;23(1):85.
13. Mlynarczyk-Bonikowska B, Kowalewski C, Krolak-Ulinska A, Marusza W. Molecular mechanisms of drug resistance in Staphylococcus aureus. International Journal of Molecular Sciences. 2022;23(15):8088.
14. Dadashi M, Hashemi A, Eslami G, Fallah F, Goudarzi H, Erfanimanesh S, Taherpour A. Evaluation of antibacterial effects of Zataria multiflora Boiss extracts against ESBL-producing Klebsiella pneumoniae strains. Avicenna Journal of Phytomedicine. 2016 May;6(3):336.
15. Upadhyay A, Karumathil D, Upadhyaya I, Bhattaram V, Venkitanarayanan K. Controlling bacterial antibiotic resistance using plant-derived antimicrobials. Antibiotic Resistance. 2016:205-26.
16. Dallal MM, Bayat M, Yazdi MH, Aghaamiri S, Mashkani MG, Mohtasab TP, Sadi BS. Antimicrobial effect of Zataria multiflora on antibiotic-resistant Staphylococcus aureus strains isolated from food. Scientific Journal of Kurdistan University of Medical Sciences, 2012; 17 (2):21-29.