بررسی فعالیت آنتی باکتریایی نانوکامپوزیتهای مگنتیت/اکسید روی و مگنتیت/اکسید روی/کیتوزان بر روی برخی از باکتریهای ایجاد کنندهی عفونت در زخمهای پوستی
محورهای موضوعی : فیزیولوژی تجربی و آسیب شناسی
1 - دانشکده علوم پایه دانشگاه ازاد اسلامی واحد زنجان
کلید واژه: باکتریهای عفونت‌زا, اکسید روی, مگنتیت, اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: برخی باکتریها باعث ایجاد عفونت در ناحیهی زخم میشوند که چالش بزرگی برای سلامتی است و ممکن است باکتریها مقاوم به آنتیبیوتیک باشند. بنابراین، این باکتریها باید توسط ساختارهای ایمن و ارزان از بین بروند. این مطالعه باهدف بررسی فعالیت آنتیباکتریایی نانوکامپوزیتهای مگنتیت/اکسید روی و مگنتیت/اکسید روی/کیتوزان بر روی برخی از باکتریهای ایجاد کنندهی عفونت در زخمهای پوستی انجام شد.
مواد و روشها: در این مطالعه نانوکامپوزیتهای مگنتیت، مگنتیت/اکسید روی و مگنتیت/اکسید روی/کیتوزان با کمک عصاره مریم گلی تهیه شد و اثراتشان از طریق روشهای حداقل غلظت مهاری (MIC) و حداقل غلظت کشندگی (MBC) بر روی باکتریهای اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس و همین طور قارچ کاندیدا آلبیکنس بررسی شد. همچنین منحنی زمان مرگ نیز بررسی شد.
نتایج: نتایج این مطالعه در تستهای MIC و MBC نشان داد که نانوکامپوزیتهای مگنتیت/اکسید روی و مگنتیت/اکسید روی/کیتوزان اثرات قابل توجهی روی باکتریهای اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس در مقایسه با گروه مگنتیت داشتند ولی اثر معنیداری روی قارچ کاندیدا آلبیکنس نداشتند. نتایج این مطالعه نشان داد که نانوکامپوزیتها در زمانی طولانیتری در مقایسه با آنتیبیوتیکها اثرات خود را نشان میدهند.
نتیجهگیری: در مجموع، نانوکامپوزیتهای مگنتیت/اکسید روی و مگنتیت/اکسید روی/کیتوزان روی باکتریها گرم مثبت و گرم منفی اثرات مطلوبی داشتند و این اثرات را در زمانی طولانیتر نشان دادند.
Background & Aim: Some bacteria cause infection in wound site that is a major challenge for healthiness and bacteria may be resistant to antibiotics. The current study was conducted to investigate antibacterial activity of magnetite, magnetite/zinc oxide and magnetite/zinc oxide/chitosan nanocomposites on some bacteria inducing infection in skin wounds.
Materials & Methods: In this study, magnetite, magnetite/zinc oxide and magnetite/zinc oxide/chitosan nanocomposites were prepared by help of Salvia officinalis extract and their effects were investigated via minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) on Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and also Candida albicans fungus. Killing time curve was also investigated.
Results: The results for MIC and MBC tests showed that magnetite/zinc oxide and magnetite/zinc oxide/chitosan nanocomposites showed significant effects on Escherichia coli and Staphylococcus aureus compared with magnetite nanocomposite but they did not show any significant effects on Candida albicans fungus. The results also showed that nanocomposites showed their effects in longer times compared with antibiotics.
Conclusion: In sum, magnetite/zinc oxide and magnetite/zinc oxide/chitosan nanocomposites showed significant effects on Gram-positive and Gram-negative bacteria but in longer times.
1. Abdulgader NE, Galil RK, Elnour SY, Elhusain TF, Osman TM, Elawad MN, Mirghani IM, Abdalrahman IB, Elbager SG. Irrational use of antibiotics with representation of antimicrobial resistance patterns in Sudan: a narrative review. EuroBiotech J 2021;5(1):43-7.
2. Pfalzgraff A, Brandenburg K, Weindl G. Antimicrobial peptides and their therapeutic potential for bacterial skin infections and wounds. Front Pharmacol 2018; 9:281-293.
3. Nigussie D, Davey G, Legesse BA, Fekadu A, Makonnen E. Antibacterial activity of methanol extracts of the leaves of three medicinal plants against selected bacteria isolated from wounds of lymphoedema patients. BMC Complem Med Therap 2021; 21(1):1-10.
4. Dahm H. Silver nanoparticles in wound infections: present status and future prospects. InNanotechnology in skin, soft tissue, and bone infections 2020 (pp. 151-168). Springer, Cham.
5. Zhu G, Sun Z, Hui P, Chen W, Jiang X. Composite film with antibacterial gold nanoparti cles and silk fibroin for treating multidrug-resistant E. coli-infected wounds. ACS Biomater Sci Engin 2020; 7(5):1827-35.
6. García-Villén F, Faccendini A, Aguzzi C, Cerezo P, Bonferoni MC, Rossi S, Grisoli P, Ruggeri M, Ferrari F, Sandri G, Viseras C. Montmorillonite-norfloxacin nanocomposite intended for healing of infected wounds. Imt J Nanomed 2019; 14:5051-5060.
7. Bramhill J, Ross S, Ross G. Bioactive nanocomposites for tissue repair and regeneration: a review. Int J Environ Res Public Health 2017; 14:1–21.
8. Naumenko EA, Guryanov ID, Yendluri R, Lvov YM, Fakhrullin RF. Clay nanotube-biopolymer composite scaffolds for tissue engineering. Nanoscale 2016; 8:7257–7271.
9. McNamara K, Tofail SA. Nanosystems: the use of nanoalloys, metallic, bimetallic, and magnetic nanoparticles in biomedical applications. Physic Chemi Chemic Physics 2015;17(42):27981-95.
10. Maruthupandy M, Rajivgandhi G, Muneeswaran T, Anand M, Quero F. Highly efficient antibacterial activity of graphene/chitosan/magnetite nanocomposites against ESBL-producing Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae. Coll Surfaces B: Biointerface 2021:111690.
11. Abebe B, Zereffa EA, Tadesse A, Murthy HA. A review on enhancing the antibacterial activity of ZnO: Mechanisms and microscopic investigation. Nanoscale Res Lett 2020;15(1):1-9.
12. Espitia PJP, Soares N de FF, Coimbra JS dos R. Zinc oxide nanoparticles: synthesis, antimicrobial activity and food packaging applications. Food Bioprocess Technol 2012; 5:1447–1464.
13. Chandrasekaran M, Kim KD, Chun SC. Antibacterial activity of chitosan nanoparticles: A review. Process 2020; 8(9):1173.
14. Raafat D, Von Bargen K, Haas A, Sahl HG. Insights into the mode of action of chitosan as an antibacterial compound. Appl Environ Microbiol 2008; 74(12):3764-73.
15. Daghian SG, Farahpour MR, Jafarirad S. Biological fabrication and electrostatic attractions of new layered silver/talc nanocomposite using Lawsonia inermis L. and its chitosan-capped inorganic/organic hybrid: Investigation on acceleration of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa infected wound healing. Mater Sci Engin: C 2021;128:112294.
16. Mahmoudabadi S, Farahpour MR, Jafarirad S. Effectiveness of green synthesis of silver/kaolinite nanocomposite using Quercus infectoria galls aqueous extract and its chitosan-capped derivative on the healing of infected wound. IEEE Trans NanoBiosci 2021;20(4):530-42.
17. Bettaieb I, Zakhama N, Wannes WA, Kchouk ME, Marzouk B. Water deficit effects on Salvia officinalis fatty acids and essential oils composition. Scientia Horticulturae 2009;120(2):271-5.
18. Francik S, Francik R, Sadowska U, Bystrowska B, Zawiślak A, Knapczyk A, Nzeyimana A. Identification of phenolic compounds and determination of antioxidant activity in extracts and infusions of salvia leaves. Mater 2020;13(24):5811.
19. Ehsani P, Farahpour MR, Mohammadi M, Mahmazi S, Jafarirad S. Green fabrication of ZnO/magnetite-based nanocomposite-using Salvia officinalis extract with antibacterial properties enhanced infected full-thickness wound. Coll Surface A: Physicochem Engin Aspect 2021;628:127362.
20. Gharehpapagh AC, Farahpour MR, Jafarirad S. The biological synthesis of gold/perlite nanocomposite using Urtica dioica extract and its chitosan-capped derivative for healing wounds infected with methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Int J Biol Macromol 2021; 183:447-56.
21. Shariatzadeh Bami S, Khavari-Nejad RA, Ahadi AM, Rezayatmand Z. Evaluation of foliar application of TiO2 nanoparticles and NaCl salinity on physiological traits of wormwood. Plant Physiol Repor 2021; 26(3):466-77.
22. Sadeghi Seyed A., Asareh M., Tavakoli M. Oak gall wasps. Res Inst Forest Rangelands 2009; 1: 1-197.
23. Parvekar P, Palaskar J, Metgud S, et al. The minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) of silver nanoparticles agains Staphylococcus aureus. Biomater Investig Dentis 2020; 7: 105-9.
24. Tang H, Zhang P, Kieft TL, Ryan SJ, Baker SM, Wiesmann WP, Rogelj S. Antibacterial action of a novel functionalized chitosan-arginine against Gram-negative bacteria. Acta Biomaterialia 2010; 6:2562-71.
25. Hameed ASH, Karthikeyan C, Ahamed AP, Thajuddin N, N. S Alharbi NS. In vitro antibacterial activity of ZnO and Nd doped ZnO nanoparticles against ESBL producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae. Sci Report 2016; 6:1-11.
26. Zhang L, Ding Y, Povey M, York D. ZnO nanofluids–A potential antibacterial agent. Prog Natural Sci 2008; 18: 939-944.
27. Tang H, Zhang P, Kieft TL. Antibacterial action of a novel functionalized chitosan-arginine against Gram-negative bacteria. Acta Biomaterial 2010; 6(7):2562–2571.
28. El-Khawaga AM, Farrag AA, Elsayed MA, El-Sayyad GS, El-Batal AI. Antimicrobial and photocatalytic degradation activities of chitosan-coated magnetite nanocomposite. J Cluster Sci 2021;32(5):1107-19.
29. Abbas HS, Akilandeswari K, Muddukrishnaiah K. The antifungal and antiovarian cancer properties of α-Fe2O3 and α-Fe2O3/Zno nanostructures synthesized by Spirulina platensis. IET Nanobiotechnol 2020; 1: 10-20.