ارزیابی تأثیر نانوکامپوزیت‌ پلی‌ساکاریدی بر بیان ژن gtf در استرپتوکوکوس موتانس

محورهای موضوعی : نانوبیوتکنولوژی

شکوفه مذهب جعفری ¹ (دانشکده علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، تهران، ایران)
فاطمه یزدیان ² (گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین, ،دانشگاه تهران)
فرزانه حسینی ³ (دانشکده علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، تهران، ایران)
بهنام راسخ ⁴ (رئیس پژوهشگاه محیط زیست شرکت نفت)

تاریخ دریافت : 1400/09/03 تاریخ پذیرش : 1400/10/16 تاریخ انتشار : 1400/06/01

کلید واژه: بیان ژن, ‌ استرپتوکوکوس‌موتانس, پلیساکاریدی, بیوفیلم دندانی,

چکیده مقاله :

پوسیدگی دندان از مهم ترین معضلات سلامت عمومی در جوامع مختلف می باشد. فعالیت باکتری های تولید کننده اسید به ویژه بیوفیلم های استرپتوکوکوس موتانس اصلی ترین عامل ایجاد کننده این عارضه محسوب می شود. ایجاد بیوفیلم های باکتری مذکور منوط به حضور آنزیم گلوکوزیل ترانسفراز است که توسط ژن gtf کدگذاری می شود. هدف از این مطالعه ارزیابی تأثیر نانوکامپوزیت پلی ساکاریدی کیتوزان/کربوکسی متیل نشاسته/گرافن اکسید/سیلیسیوم دی اکسید (Cs-CMS-RGO-SiO2)،بر میزان بیان ژن‌های gtfD, gtfC, gtfB در استرپتوکوکوس موتانس با استفاده از روش RT-PCRدر تشکیل بیوفیلم دندانی است. گرافن اکسید به روش هامرز سنتز شد، سپس ترکیب دوگانه گرافن اکسید/سیلیسیوم دی اکسید و ترکیب چهارگانه کیتوزان/کربوکسی متیل نشاسته/گرافن اکسید/سیلیسیوم دی اکسید تهیه شدند و اثر ضدمیکروبی آن ها روی باکتری استرپتوکوکوس موتانس ATCC 35668و با روش میکرودایلوشن بررسی گردید. مورفولوژی و خصوصیات ساختاری نانوکامپوزیت توسط FTIR،SEM و DLS مورد بررسی قرار گرفت. بیان ژن‌های gtfD, gtfC, gtfBبا تکنیک RT-PCR بررسی شد. تحلیل داده ها توسط نرم افزار SPSS22و مقایسه میانگین ها براساسANOVAدر سطح 05/0 انجام شد. اندازۀ ذرات نانوکامپوزیت کیتوزان/کربوکسی متیل نشاسته/گرافن اکسید/سیلیسیوم دی اکسید در محدوده 3/25 - 19/21 نانومتربه دست آمد. نتایج طیف FTIRنشان دهنده تشکیل پیوند بین گرافن اکسید و سیلیسیوم دی اکسید، در نانوکامپوزیت می باشد. اثر ضدمیکروبی نانوکامپوزیت (203/0 میلی گرم برمیلی لیتر) به دست آمد. نتایج RT-PCRنشان داد، بیان ژن gtfCبه طور معناداری (049/0P=) درسلول های باکتری استرپتوکوکوس موتانس تحت درمان با کیتوزان/کربوکسی متیل نشاسته/گرافن اکسید/سیلیسیوم دی اکسید کاهش داشته، که نشان دهنده اثر قوی این نانوکامپوزیت در سرکوب ژن gtfC و کاهش تشکیل بیوفیلم است. ارتباط معناداری در بیان ژن های gtfB وgtfD، در سلول های تیمار شده با نانوکامپوزیت نسبت به گروه کنترل مشاهده نشد (067/0, P=187/0P=). طبق نتایج میزان بیان ژن gftCدر سلول های تحت درمان با نانوکامپوزیت کاهش داشته و این نانوکامپوزیت داری اثر قوی در سرکوب ژن gtfC و کاهش تشکیل بیوفیلم میکروبی دندان است.

چکیده انگلیسی:

Tooth decay is one of the most important public health problems in different communities. The activity of acid-producing bacteria, especially Streptococcus mutans biofilms, is the main cause of this complication.  The formation of biofilms of this bacterium depends on the presence of the enzyme glucosyltransferase, which is encoded by the gtf gene. The aim of this study was to evaluate the effect of polysaccharide nanocomposite of Chitosan (Cs)/Carboxymethyl Starch (CMS)/Graphene oxide (RGO)/Silica (SiO2) on gtf gene expression in Streptococcus mutans. Graphene oxide was synthesized by Hummers method. Chitosan/Carboxymethyl Starch/Graphene oxide/Silica quaternary compound were then prepared and antimicrobial effect was investigated and antimicrobial effect on Streptococcus's mutans ATCC 35668 was investigated by microdilution method. The morphology and structural properties were investigated by FTIR, SEM and DLS. The expression of gtfB, gtfC, gtfD genes was examined by RT-PCR technique. FTIR studies confirmed the incorporation of RGO and SiO2 into nanocomposite. The antimicrobial effect of nanocomposite (0.203 mg/ml) was obtained. RT-PCR results showed that no significant relationship was observed in the expression of gtfB and gtfD genes in cells treated with nanocomposites compared to the control group (P=0.187, P=0.067), while the expression of gtfC gene was significantly reduced (P=0.049) in cells treated with nanocomposite and indicating the strong effect of this nanocomposite on suppressing the gtfC gene and reducing biofilm formation. According to the results, the expression level of gftC gene in cells treated with nanocomposite was reduced, and Cs/CMS/RGO/SiO2 nanocomposite has a strong effect in suppressing gtfC gene.