بررسی اثر سینرژیسمی نانو ذره منیزیوم اکساید و آنتی بیوتیک‌ها بر باکتری‌های استافیلوکوکوس اورئوس، اشریشیا کلی و سودوموناس آئروژینوزا
محورهای موضوعی : مقاومت آنتی بیوتیکیالهام سیاسی 1 , صدیقه مهرابیان 2 , علی رفیعی 3
1 - 1. گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران.
2 - گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران
3 - گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران
کلید واژه: نانو ذرات منیزیوم اکساید, استافیلوکوکوس اورئوس, اشریشیا کلی, سودوموناس آئروژینوزا,
چکیده مقاله :
سابقه و هدف: شیوع باکتری‌های مقاوم به چند دارو لزوم استفاده هم زمان از نانو ذرات فلزی و آنتی‌بیوتیک ها را که سبب افزایش خاصیت ضد میکروبی و اثر بخشی آنها می گردد، مشخص نموده است. در این مطالعه تأثیر ضد میکروبی نانو ذرات منیزیوم اکساید و تأثیر سینرژیسمی آن در غلظت های مشخص با آنتی‌بیوتیک‌ها بر روی سویه های استاندارد استافیلوکوکوس اورئوس، اشریشیا کلی و سودوموناس آئروژینوزا بررسی شد. مواد و روش‌ها: پس از تهیه باکتری ها و نانو ذرات، آنتی بیوگرام به روش دیسک گذاری انجام شد. خاصیت ضد میکروبی نانو ذرات به روش حداقل غلظت بازدارندگی و حداقل غلظت کشندگی، دیسک بلانک و کشت بر روی محیط مایع مورد بررسی قرار گرفت. اثر سینرژیسمی ترکیب غلظت‌های مشخص نانو ذرات با دیسک های آنتی بیوتیکی و با محلول آنتی بیوتیک‌ها (با روش چاهک گذاری) برای هر باکتری انجام شد. یافته‌ها: نتایج حداقل غلظت بازدارندگی و حداقل غلظت کشندگی و کشت بر روی محیط مایع خاصیت ضد میکروبی بودن این نانو ذره را نشان داد. باکتری اشریشیاکلی نسبت به دو باکتری دیگر به غلظت های پایین تر این نانو ذره حساس بود. اثر سینرژیسمی نانو ذره تنها با دیسک متی سیلین در اشریشیاکلی نشان داده شد ولی برای هر سه باکتری با چاهک گذاری اثر سینرژیسمی مشاهده شد. نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد برای هر سه باکتری در غلظت های پایین نانو ذره با آنتی بیوتیک‌ها اثر سینرژیسمی وجود دارد که می توان از این خاصیت برای کاهش تعداد و میزان دوز آنتی بیوتیک‌های مورد مصرف استفاده نمود.
Aim and Background: Prevalence of multidrug resistant bacteria,to be necessary simultaneous use of metal nanoparticles and antibiotics for synergistic antimicrobial effects. In this study was studied the synergy antimicrobial effect of magnesium oxide nanoparticles specific concentrations with antibiotics on the standard strains of Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. Materials and Methods: After preparation of nano particles and bacteria was used antibiogram by disk diffusion. The antimicrobial properties of nanoparticles were studied by using MIC (Minimum Inhibition concentration) and MBC (Minimum Bactericidal concentration), blank discs and liquid medium. Synergistic effects for bacteria were detected by combining of specific concentration of nanoparticles with antibiotic disks and solution of antibiotics (well-method). Results: The results of the MIC and MBC and liquid medium were confirmed antimicrobial properties of these nanoparticles. E. coli other than the bacteria was more sensitive to lower concentrations of the nanoparticles. Synergistic effect was showed between different concentrations of nanoparticles with methicillin disk in E. coli but, synergistic effect can be observed for three bacteria in the well-method. Conclusion: The results showed synergy effect was observed in all of the bacteria at low concentrations with antibiotics, so this property can be used to reduce the dosage and number of consuming antibiotics.
1- Zhang L, Pornpattananangkul D, Hu C.M.J, Huang C.M. Current Medicinal Chemistry. Bentham Science Publishers, 2010; 17: 585– 594.
2- Modrea A. Strategy for the Future in Terms of Research and Development in the Field of Nano and Microtechnology. Procedia Technology, 2014; 12: 283 – 288.
3- Weir E, Lawlor A, Whelan A, Regan F. The use of nanoparticles in anti-microbial materials and their characterization. Analyst, 2008; 133: 835–845.
10-Sosnik A, Carcaboso A.M, Glisoni R.J, Moretton M.A, Chiappetta D.A. New old challenges in tuberculosis: potentially effective nanotechnologies in drug delivery. Adv Drug Deliv Rev, 2010; 62: 547–559.
11- Schairer D.O, Chouake J.S, Nosanchuk J.D, Friedman A.J. The potential of nitric oxide releasing therapies as antimicrobial agents. Virulence, 2012; 3(3): 271-279.
4- Friedman A.J, Phan J, Schairer D.O, Champer J, Qin M, Pirouz A, Blecher-Paz K, Oren A, Liu P.T, Modlin R.L, Kim J. Antimicrobial and anti-inflammatory activity of chitosan–alginate nanoparticles: a targeted therapy for cutaneous pathogens. J Inves Derm, 2012; 133(5):1231–1239.
5- Zhang L, Pornpattananangkul D, Hu C.M, Huang C.M. Development of nanoparticles for
antimicrobial drug delivery. Curr Med Chem, 2010; 17(6): 585–59.
6-Huang L, Dai T, Xuan Y, Tegos G.P, Hamblin M.R. Synergistic combination of chitosan acetate with nanoparticle silver as a topical antimicrobial: efficacy against bacterial burn infections. Antimicrob Agents Chemother, 2011; 55(7): 3432–3438.
7- Blecher K, Nasir A, Friedman A. The growing role of nanotechnology incombating infectious disease.Virulence , 2011; 2(5): 395–401.
8- Huh A.J, Kwon Y.J. “Nanoantibiotics”: a new paradigm for treating infectious diseases using nanomaterials in the antibiotic’s resistant era. J Cont Relea, 2011; 56(2): 128-145.
9- Al-Gaashani R, Radiman S, Al-Douri Y, Tabet N, Daud A. R. Investigation of the optical properties of Mg (OH)2 and MgO nanostructures obtained by microwave-assisted methods. Journal of Alloys and Compounds, 2012; 52: 71-76.
12-Ouraipryvan P, Sreethawong T, Chavadej S. Synthesis crystalline MgO nanoparticle with mesporous - assembled structure via a surfactant-modified sol-gel process. Materials Letters, 2009; 63: 1862-1865.
13-Boubeta C.M, Bacells L, Cristofol R, Sanfeliu C, Rodriguez E, Weissleder R, Piedrafita S, Simeonidis K, Angelakeris M, Sandiumenge F, Calleja A, Casas L, Monty C, Martinez B. Self-assembled multifunctional Fe/MgO nanospheres for magnetic resonance imaging and hyperthermia. Nanomedicine, 2010; 6: 362-370.
14-Di D.R, He Z.Z, Sun Z.Q, Liu J. A new nano-cryosurgical modality for tumor treatment using biodegradable MgO nanoparticles. Nanomedicine, 2012; 8: 1233-1241.
15-Krishnamoorthy V, Hiller D.B, Ripper R, Lin B, Vogel S.M, Feinstein D.L, Oswald S, Rothschild L, Hensel P, Rubinstein I, Minshall R, Weinberg G.L. Epinephrine induces rapid deterioration in pulmonary oxygen exchange in intact, anesthetized rats: a flow and pulmonary capillarypressure-dependent phenomenon. Anesthesiology, 2012; 117(4): 745–754.
16- Makhulf S, Dror R, Nitzan Y, Abramovich Y, Jelinek R, Gedanken A. Microwave-assisted synthesis of nanocrystalline MgO and its use as a bactericide. Adv Funct Mater, 2005; 15: 1708–1715.
17-Jin T, He Y. Antibacterial activities of magnesium oxide (MgO) nanoparticles against foodborne pathogens, J Nanopart Res, 2011; 13: 6877–6885.
18-Yamamoto O, Ohira T, Alvarez K, Fukuda M. Antibacterial characteristics of CaCO3-MgO composites. Materials Science and Engineering B, 2010; 173: 208-212.
19-Blecher K, Nasir A, Friedman A. The growing role of nanotechnology in combating infectious disease. Virulence, 2011; 2(5): 395–401.
20-Sharma V.K, Yngard R.A, Lin Y. Silver nanoparticles: green synthesis and their antimicrobial activities. Advances in Colloid and Interface Science, 2009; 145(1-2): 83–96.
21-Kennedy D.C, Tay L.L, Lyn R.K, Rouleau Y, Hulse J, Pezacki J.P. aggregation of cellular beta2-adrenergic receptors measured by plasmonic interactions of functionalized nanoparticles. ACS Nano, 2009; 3(8): 2329-2339.
22- Tang Z.X, Feng Lv B. MgO nanoparticles as antibacterial agent: preparation and activity. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2014; 31(3): 591 - 601.
23-Vidic J, Stankic S, Haque F, Ciric D, Le Goffic R, Vidy A, Jupille J, Delmas B. Selective antibacterial effects of mixed ZnMgO nanoparticles. J Nanopart, 2013; 15(5): 1595.
24-Monzavi A, Eshraghi S, Hashemian R, Momen-Heravi F. In vitro and ex vivo antimicrobial efficacy of nano MgO in the elimination of endodontic pathogens. Clinical Oral Investigations, 2015; 19(2): 349–356.
25- Sawai J, Igarashi H, Hashimoto A, Kokugan T, Shimizu M. Effect of ceramic powder slurry on spores of Bacillus subtilis. Journal of Chemical Engineering of Japan, 1995; 28(5): 556-561.
26-He Y, Ingudam Sh, Reed S, Gehring A, Terence P, Strobaugh J.R, Irwin P. Study on the mechanism of antibacterial action of magnesium oxide nanoparticles against food-borne pathogens. Journal of Nanobiotechnology, 2016; 14: 54.
27- Kimiaee Sadr M, Mirhosseini M, Rahimi G.H. Effects of combination of magnesium and zinc oxide nanoparticles and heat on Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacteria in milk. Nanomed J, 2016; 3(1): 49-56.
28- Rajaie S, Mohammadi Sichani M, Yousefi M.H. Study on the inhibitory activity of zinc oxide nanoparticles against Pseudomonas aeruginosa isolated from burn wounds. Qom Univ Med Sci J, 2015; 9(1-2): 30-37.
