تهیه، شناسایی و تعیین اثرات آنتی باکتریایی نانوذرات ایمیدازولی زئولیتی پوشش دار شده با پلیمر هیالورونیک اسید

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه نانو فناوریی داروئی، دانشکده داروسازی دانشگاه علوم پزشکی زنجان، زنجان، ایران

2 گروه میکروبیولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی زنجان

چکیده

مقاومت آنتی بیوتکی چالش بزرگی در زمینه سلامت می باشد که جان انسان های زیادی را تهدید می کند. تحقیقات اخیر نشان می دهد که نانو ذرات فلزی؛ و در بین آنها چارچوب های آلی- فلزی خواص ضد باکتریایی خوبی از خود نشان می دهند. در این تحقیق نانوذرات میکروحفره متخلخل با عنوان8 ZIF- (زیر مجموعه ای از خانواده ی بزرگ چارچوب های آلی-فلزی) سنتز شد و با تغییراتی همچون عامل دار کردن با نقره و در ادامه با پوشش دار کردن با هیالورونیک اسید، خاصیت ضد باکتریایی آنها مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین در ادامه برای شناسایی نانوذره ZIF-8 و نانوذره‌ی عامل دارشده با نقره و پوشش داده شده با هیالورونیک اسید (ZIF-8/Ag@HA ) آنالیزهای طیف سنجی مادون قرمز ، تخلخل سنجی،پراش پرتوی ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت. پس از آن اثر ضد میکروبی نانوذرات بر روی سه سویه‌ی استافیلوکوکوس ارئوس مقاوم به متی سیلین، سودوموناس آئوروژینوزا و اشرشیا کلی مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ما نشان داد که عامل دار کردن با نقره و پوشش دار کردن با هیالورونیک اسید باعث افزایش اثرات ضد میکروبی نانوذره ZIF-8 می شود. به طوری که نانوذره ZIF-8/Ag@HA بیشترین خاصیت ضد میکروبی را در هر سه گونه باکتری مورد بررسی نشان داد. از مشاهده ی رفتار نانوذرات مختلف ZIF-8و ZIF-8/Ag@HAاین نتیجه حاصل شد که این نانوذرات اثر کشندگی و مهار کنندگی متفاوتی را از خود نشان دادند. علاوه بر این این نانوذرات به دلیل اثر روی طیف های مختلف از باکتری ها اعم از گرم منفی ها و گرم مثبت ها حائز اهمیت ویژه ای هستند. همچنین چیزی که در مطالعه ی حاضر مشاهده شد اثر آنتی باکتریایی خود حامل بود که یک مزیت به القوه محسوب می شود و در راستای کاهش مقاومت آنتی بیوتیکی می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Preparation, characterization and determination of antibacterial effects of zeolitic imidazolium frameworks coated by hyaluronic acid against methicillin-resistant Staphylococcus,, Pseudomonas aeruginosa, and Escherichia coli bacterial strains

نویسندگان [English]

  • Aziz Maleki 1
  • Hadi Bagheri 1
  • Ali Sadeghi 1
  • Fakhri Haghi 2
1 Department of Pharmaceutical Nanotechnology, School of pharmacy, Zanjan University of Medical Sciences, Zanjan, Iran
2 Department of Microbiology, school of Medicine, zanjan university of medical sciences, zanjan, Iran
چکیده [English]

Objectives: Antibiotic resistance remain a major health challenge that threatens the lives of many people. Recent studies shows that metal nanoparticles, including zeolitic imidazolate frameworks, have good antibacterial properties. In this project, we attempted to synthesize a microporous nanoparticle called ZIF-8 (a subset of a large family of zeolitic imidazolate frameworks) and then functionalized it with silver and hyaluronic acid. It was found that such functionalization could improve antibacterial properties ZIF-8.
Methods: ZIF-8 and ZIF-8/Ag@ZIF-8 were characterized thorough N2 adsorption-desorption analysis, Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, powder X-ray diffraction (PXRD), and scanning electron microscope (SEM). antibacterial properties ZIF-8 and ZIF-8/Ag@ZIF-8 against Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, and Escherichia coli was assessed by method of Microbroth dilution.
Results: Results demonstrated coating of ZIF-8 with Ag and HA could significantly improve antibacterial properties ZIF-8 against Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, and Escherichia coli .
Conclusion: We believe that our findings demonstrate that the use of functionalized zeolitic imidazolate frameworks can be as excellent alternative candidates against bacterial infections.

کلیدواژه‌ها [English]

  • zeolitic imidazolium frameworks
  • nanoparticle
  • hyaluronic acid
  • antibacterial

This is an open access article under the CC-BY-SA 4.0 license.( https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

مراجع

[1] Li, X., Bai, H., Yang, Y., Yoon, J., Wang, S., & Zhang, X. (2019). Supramolecular antibacterial materials for combatting antibiotic resistance. Advanced Materials, 31(5), 1805092.
[2] Mohammadpour, M., Pourahmad, A., & Asadpour, L. (2018). Synthesis, characterization and antibacterial property of Ag2O/Large Mordenite nanocomposite. Applied Chemistry, 13(47), 301-312. (in persian)
[3] Ang, J. Y., Ezike, E., & Asmar, B. I. (2004). Antibacterial resistance. The Indian Journal of Pediatrics, 71, 229-239.
[4] Chernousova, S., & Epple, M. (2013). Silver as antibacterial agent: ion, nanoparticle, and metal. Angewandte Chemie International Edition, 52(6), 1636-1653.
[5] Rizzello, L., & Pompa, P. P. (2014). Nanosilver-based antibacterial drugs and devices: mechanisms, methodological drawbacks, and guidelines. Chemical Society Reviews, 43(5), 1501-1518.
[6] Mousavi-Kamazani, M. (2019). The effect of silver nanoparticles on antimicrobial activity of Syrian rue alcoholic Extract against Escherichia coli bacteria. Applied Chemistry, 14(51), 277-286. (in persian)
[7] Maleki, A., Shahbazi, M. A., Alinezhad, V., & Santos, H. A. (2020). The progress and prospect of zeolitic imidazolate frameworks in cancer therapy, antibacterial activity, and biomineralization. Advanced healthcare materials, 9(12), 2000248.
[8] Zhang, Y., Wang, F., Ju, E., Liu, Z., Chen, Z., Ren, J., & Qu, X. (2016). Metal‐organic‐framework‐based vaccine platforms for enhanced systemic immune and memory response. Advanced Functional Materials, 26(35), 6454-6461.
[9] Sohrabnezhad, S., & Esfandiyari Takas, M. (2018). Synthesis and Characterization of CuO nanoparticles in porous clay heterostructure and study of its antibacterial properties. Applied Chemistry, 13(47), 131-144.
[10] de Oliveira, S. A., da Silva, B. C., Riegel-Vidotti, I. C., Urbano, A., de Sousa Faria-Tischer, P. C., & Tischer, C. A. (2017). Production and characterization of bacterial cellulose membranes with hyaluronic acid from chicken comb. International journal of biological macromolecules, 97, 642-653.
[11] Ravinayagam, V., & Rehman, S. (2020). Zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) doped TiZSM-5 and Mesoporous carbon for antibacterial characterization. Saudi journal of biological sciences, 27(7), 1726-1736.
[12] Banerjee, R., Phan, A., Wang, B., Knobler, C., Furukawa, H., O'Keeffe, M., & Yaghi, O. M. (2008). High-throughput synthesis of zeolitic imidazolate frameworks and application to CO2 capture. Science, 319(5865), 939-943.
[13] Carneiro, J., Döll-Boscardin, P. M., Fiorin, B. C., Nadal, J. M., Farago, P. V., & Paula, J. P. D. (2016). Development and characterization of hyaluronic acid-lysine nanoparticles with potential as innovative dermal filling. Brazilian Journal of Pharmaceutical Sciences, 52, 645-651.
[14] Cravillon, J., Münzer, S., Lohmeier, S. J., Feldhoff, A., Huber, K., & Wiebcke, M. (2009). Rapid room-temperature synthesis and characterization of nanocrystals of a prototypical zeolitic imidazolate framework. Chemistry of Materials, 21(8), 1410-1412.
[15] Makhetha, T. A., Ray, S. C., & Moutloali, R. M. (2020). Zeolitic imidazolate framework-8-encapsulated nanoparticle of ag/cu composites supported on graphene oxide: Synthesis and antibacterial activity. ACS omega, 5(17), 9626-9640.
[16] Au-Duong, A. N., & Lee, C. K. (2017). Iodine-loaded metal organic framework as growth-triggered antimicrobial agent. Materials Science and Engineering: C, 76, 477-482.
[17] Chowdhuri, A. R., Das, B., Kumar, A., Tripathy, S., Roy, S., & Sahu, S. K. (2017). One-pot synthesis of multifunctional nanoscale metal-organic frameworks as an effective antibacterial agent against multidrug-resistant Staphylococcus aureus. Nanotechnology, 28(9), 095102.
[18] Soomro, N. A., Wu, Q., Amur, S. A., Liang, H., Rahman, A. U., Yuan, Q., & Wei, Y. (2019). Natural drug physcion encapsulated zeolitic imidazolate framework, and their application as antimicrobial agent. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 182, 110364.
[19] Dutta, T., Bagchi, D., & Pal, S. K. (2018). Bimetallic zeolitic imidazolate framework as an active excipient of curcumin under physiological condition. Biomedical Physics & Engineering Express, 4(5), 055004.
شیمى کاربردى روز
دوره 18، شماره 68
مهر 1402
صفحه 161-176

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار