سنتز نانوذرات اکسید روی با استفاده از عصاره گیاه مشکک و بررسی ویژگی‌های ضدمیکروبی، آنتی‌اکسیدانی، فنولی و فلاونوئیدی علیه سالمونلاتیفی موریوم مقاوم به آنتی‌بیوتیک
محورهای موضوعی : فیتوشیمیسعیده سعیدی 1 * , اسیه بیابانگر 2 , حسین پورمعصومی 3 , شیما محمد خانی 4
1 - دانشگاه پیام نور
2 - دانشگاه سیستان و بلوچستان- گروه شیمی
3 - گروه بیماری‌های عفونی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی زابل، زابل، ایران
4 - گروه طب اورژانس، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی زابل، زابل، ایران
کلید واژه: نانوذرات روی, مشکک, فعالیت ضدمیکروبی, آنتی‌اکسیدان, فنول, فلاونوئید, سالمونلا تیفی موریوم,
چکیده مقاله :
زمینه مطالعه: در دهه‌های اخیر، استفاده از فرآیندهای سبز و زیست‌سازگار در سنتز نانوذرات فلزی توجه ویژه‌ای را در حوزه‌های نانوبیوتکنولوژی و زیست‌پزشکی به خود جلب کرده است. نانوذرات روی (ZnO) به دلیل خاصیت‌های ضدباکتریایی، آنتی‌اکسیدانی و زیست‌سازگاری بالا، به‌ویژه در درمان عفونت‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک مورد توجه قرار گرفته‌اند. این پژوهش با هدف سنتز زیستی نانوذرات روی با استفاده از عصاره الکلی گیاه مشکگ و ارزیابی خواص ضد میکروبی، آنتی‌اکسیدانی، میزان کل ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی این نانوذرات علیه سویه مقاوم به آنتی‌بیوتیک سالمونلا تیفی‌موریوم طراحی و اجرا گردیده است. ابتدا عصاره متانولی گیاه مشکگ از بخش‌های هوایی گیاه تهیه شد و با محلول نیترات روی واکنش داده شد تا نانوذرات روی به روش زیستی و خارج‌سلولی سنتز شوند. شناسایی ساختاری و مورفولوژیکی نانوذرات با استفاده از تکنیک‌هایی مانند SEM و EDX انجام گرفت. فعالیت ضد میکروبی با استفاده از روش دیسک دیفیوژن در برابر باکتری سالمونلا تیفی‌موریوم مقاوم به آنتی‌بیوتیک. فعالیت آنتی‌اکسیدانی با استفاده از روش‌های DPPH و FRAP . تعیین میزان کل ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی با استفاده از معرف‌های فولین-سیوکو و آلومینیوم کلراید .نانوذرات سنتز شده کروی شکل با اندازه میانگین حدود ۱۲۰ نانومتر بودند. نانوذرات روی حاصل از عصاره مشکگ توانستند رشد سالمونلا تیفی‌موریوم مقاوم به چند دارو را به‌طور معنی‌داری مهار کنند. قطر منطقه عدم رشد تا ۲۴ میلی‌متر مشاهده شد. فعالیت آنتی‌اکسیدانی قابل توجهی در آزمون‌های DPPH با IC₅₀ در حدود ۸۷ میکروگرم/میلی‌لیتر ثبت شد. میزان کل ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی به ترتیب ۸۴.۷ mg GAE/g و ۵۹.۳ mg QE/g برآورد گردید که نشان‌دهنده ظرفیت بالای بیولوژیکی عصاره در کاهش و تثبیت یون‌های روی می‌باشد.نتایج حاصل از این مطالعه نشان می‌دهد که عصاره گیاه مشکگ توانایی بالایی در سنتز زیستی نانوذرات روی با ویژگی‌های ساختاری مطلوب و فعالیت زیستی مؤثر دارد. ند.
Abstract:
Background: In recent decades, the use of green and biocompatible processes for the synthesis of metal nanoparticles has garnered significant attention in the fields of nanobiotechnology and biomedicine. Zi This study was designed and conducted with the aim of biosynthesizing zinc oxide nanoparticles using the alcoholic extract of the Ducrosia anethifolia plant and evaluating their antimicrobial, antioxidant, total phenolic, and flavonoid content against the antibiotic-resistant strain of Salmonella Typhimurium. Initially, a methanolic extract of Ducrosia anethifolia was prepared from the aerial parts of the plant and reacted with a zinc nitrate solution for extracellular biosynthesis of ZnO NPs. Structural and morphological characterization of the nanoparticles was performed using techniques such as SEM and EDX. Subsequently, the biological activities of the synthesized nanoparticles were investigated using the following methods: antimicrobial activity against antibiotic-resistant Salmonella Typhimurium using the disk diffusion method; antioxidant activity using DPPH and FRAP assays; and determination of total phenolic and flavonoid content using the Folin-Ciocalteu and aluminum chloride reagents, respectively. The synthesized nanoparticles exhibited a spherical morphology with an average size of approximately 120 nm. The ZnO NPs derived from the Ducrosia anethifolia extract significantly inhibited the growth of multidrug-resistant Salmonella Typhimurium, with observed inhibition zone diameters up to 24 mm. Significant antioxidant activity was recorded in the DPPH assay with an IC₅₀ value of approximately 87 µg/mL. The total phenolic and flavonoid content were estimated to be 84.7 mg GAE/g and 59.3 mg QE/g, respectively, indicating the high biological capacity of the extract in reducing and stabilizing zinc ions. The results of this study demonstrate that the extract of Ducrosia anethifolia possesses a high capability for the biosynthesis of zinc oxide nanoparticles with desirable structural properties and effective biological activity. .
1. Abd El-Galil K, Mahmoud HA. Effect of ginger roots meal as feed additives in laying Japanese quail diets. Journal of American Science. 2015;11(2):164–173.
2. Hoffman-Pennesi D, Wu C. The effect of thymol and thyme oil feed supplementation on growth performance, serum antioxidant levels, and cecal Salmonella population in broilers. Applied Poultry Research. 2010;19:432–443. doi: 10.3382/japr.2010-00181
3. Gong J, Yin F, Hou Y, Yin Y. Chinese herbs as alternatives to antibiotics in feed for swine and poultry production: potential and challenges in application. Canadian Journal of Animal Science. 2013;94:223–241. doi: 10.4141/cjas2013-026
4. Shameli K, Ahmad MB, Zamanian A, Sangpour P, Shabanzadeh P, Abdollahi Y, et al. Green biosynthesis of silver nanoparticles using Curcuma longa tuber powder. International Journal of Nanomedicine. 2012;7:5603–5610. doi: 10.2147/IJN.S36734
5. Al-Mariri A, Safi M. In vitro antibacterial activity of several plant extracts and oils against some Gram-negative bacteria. Iran Journal of Medical Sciences. 2014;39(1):36–43.
6. Haghi G, Safaei A, Safari J. Extraction and determination of the main components of the essential oil of Ducrosia anethifolia by GC and GC/MS. Iranian Journal of Pharmaceutical Research. 2004;3(2):90–91.
7. Mostafavi A, Afzali D, Mirtadzadini S. Chemical composition of the essential oil of Ducrosia anethifolia from Kerman Province in Iran. Journal of Essential Oil Research. 2008;20:509–512. doi: 10.1080/10412905.2008.9699571
8. Bauer A, Kirby W, Sherris J, Turck M. Antibiotic susceptibility testing by a standardized single disk method. Am J Clin Pathol. 1966;45(4):493-496.
9. Gupta M, Tomar RS, Kaushik S, Mishra RK, Sharma D. Effective antimicrobial activity of green ZnO nano particles of Catharanthus roseus. Frontiers in Microbiology. 2018;9:2030. doi: 10.3389/fmicb.2018.02030
10. Santhoshkumar J, Kumar SV, Rajeshkumar S. Synthesis of zinc oxide nanoparticles using plant leaf extract against urinary tract infection pathogen. Resource-Efficient Technologies. 2017;3(4):459-65 doi: 10.1016/j.reffit.2017.05.001
11. Sadeghi Zali M, Hashempour A, Kalbkhani M, Delshad R. Comparative inspection about infection to Salmonella in different organs (heart, liver, ovary, feces) in slaughtered poultry of Urmia industrial slaughter house. J Large Anim Clin Sci Res (Iran J Vet Med). 2011;5(1):56-60.
12. Peighambari SM, Akbarian R, Morshed R, Yazdani A. Characterization of Salmonella isolates from poultry sources in Iran. Iran J Vet Med. 2013;7:35-41.
13. Molla B, Mesfin A, Alemayehu D. Multiple antimicrobial-resistant Salmonella serotypes isolated from chicken carcass and giblets in Debre Zeit and Addis Ababa, Ethiopia. Ethiopian J Health Devel. 2003;17:131-149.
14. Orji MU, Onuigbo HC, Mbata TI. Isolation of Salmonella from poultry droppings and other environmental sources in Awka Nigeria. Int J Infect Dis. 2009;9(2):86-89. doi: 10.1016/j.ijid.2008.06.004
15. Wang Y, Li S, Zhao S, Liu C, Yang X, Zhang Y, Ma C. Antimicrobial Resistance in Salmonella enterica Serovar Typhimurium Isolates Recovered from the Food Chain through the National Antimicrobial Resistance Monitoring System (NARMS), 1996 to 2016. Frontiers in Microbiology. 2019;10. doi: 10.3389/fmicb.2019.00985
16. Narimisa N, Razavi S, Masjedian Jazi F. Antibiotic Resistance in Salmonella Typhimurium Isolates Recovered From the Food Chain Through National Antimicrobial Resistance Monitoring System Between 1996 and 2016. Front Microbiol. 2019;10:985.
17. Najafi Asl M, Mahmoodi P, Bahari A, Goudarztalejerdi A. Isolation, Molecular Identification, and Antibiotic Resistance Profile of Salmonella Typhimurium Isolated from Calves Fecal Samples of Dairy Farms in Hamedan. JoMMID. 2022;10(1):42-47.
18. Capita R, Alonso-Calleja C, Prieto M. Prevalence of Salmonella enterica serovars and genovars from chicken carcasses in slaughter houses in Spain. J Appl Microb. 2007;103(5):1366-75. doi: 10.1111/j.1365-2672.2007.03420.x
19. Ruichao L, Jing L, Yang W, Shuliang L, Yun L. Prevalence and characterization of Salmonella species isolated from pigs, ducks and chickens in Sichuan Province China. Inter J Food Microb. 2013;163:14-8. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2013.03.003
20. Azizpour A. Prevalence and Antibiotic Resistance of Salmonella Serotypes in Chicken Meat of Ardabil, Northwestern Iran. Iran J Med Microbiol. 2021;15(2):232-246.
21. Sharif-Rad M. Evaluation of phytochemical, antioxidant, antibacterial and anti-inflammatory properties of Moshgak (Ducrosia anethifolia (DC.) Boiss.) at different phenological stages. Iranian journal of Medicinal and Aromatic plants research. 2022;37(6):971-988.
22. Mahboubi Mohaddese, Feizabadi Mohamad Mehdi. Antimicrobial Activity of Ducrosia anethifolia Essential Oil and Main Component, Decanal Against Methicillin-Resistant and Methicillin-Susceptible Staphylococcus aureus. Journal of Essential Oil Bearing Plants. 2013;12(5):574-579. doi: 10.1080/0972060x.2013.768022
23. Kouhbanani MAJ, Beheshtkhoo N, Nasirmoghadas P, Yazdanpanah S, Zomorodian K, Taghizadeh S, Amani AM. Green synthesis of spherical silver nanoparticles using Ducrosia anethifolia aqueous extract and its antibacterial activity. J Environ Treat Tech. 2019;7(3):461-466.
24. Abidi H, Razmjoue D, Haghjoo R, Zoladl M. In Vitro Scolicidal Activity of Aerial Parts Essential Oils of Ducrosia anethifolia DC. Boiss. Against Hydatid Cyst Protoscolices. Armaghanj. 2023;28(1):1-12.
25. Heidari M, Borna F, Rafat Haghighi A. Evaluation of Essential Oil Content and Composition of Moshgak (Ducrosia anethifolia) from Khor Region Larestan, Fars Province. J Res Plant Metabol. 2023;1(1):19-29.
26. Mothana RA, Nasr FA, Khaled JM, Noman OM, Abutaha N, Al-Rehaily AJ, Almarfadi OM, Kurkcuoglu M. Ducrosia ismaelis Asch. essential oil: chemical composition profile and anticancer, antimicrobial and antioxidant potential assessment. Open Chem. 2020;18:175–184. doi: 10.1515/open-2020-0016
27. Abolghasemi R, Haghighi M, Solgi M. Biosynthesis of zinc sulphide nanoparticles using the residual of Ducrosia anethifolia. Int J Environ Waste Manag. 2022;29(2):196-207. doi: 10.1504/IJEWM.2022.121216
28. Kouhbanani MAJ, Beheshtkhoo N, Nasirmoghadas P, Yazdanpanah S, Zomorodian K, Taghizadeh S, Amani AM. Green Synthesis of Spherical Silver Nanoparticles Using Ducrosia Anethifolia Aqueous Extract and Its Antibacterial Activity. J Environ Treat Tech. 2019;7(3):461-466.
29. Behbahani BA, Noshad M, Falah F, Zargari F, Nikfarjam Z, Vasiee A. Synergistic activity of Satureja intermedia and Ducrosia anethifolia essential oils and their interaction against foodborne pathogens: A multi-ligand molecular docking simulation. LWT. 2024;205:116487. doi: 10.1016/j.lwt.2024.116487