تأثير دقائق اوكسيد الزنك النانوية المصنعة بايولوجيًا على النمط الظاهري والجيني للغشاء الحيوي لبكتريا Proteus mirabilis

محتوى المقالة الرئيسي

Noor Hamza Faiq
https://orcid.org/0000-0003-3983-4443
Mais E. Ahmed
https://orcid.org/0000-0003-4961-4532

الملخص

تصنف بكتريا Proteus mirabilis  كثالث مسبب لالتهاب المجاري البولية المصاحب لتركيب أنابيب القسطرة البولية. تعد الاغشية الحيوية من عوامل الضراوة اللتي تستعملها البكتريا لمقاومة المضادات الحيوية وفي ضل تطور مقاومة  البكتريا للمضادات الحيوية, صار لزامًا على العلماء والباحيثن في مجال الاحياء المجهرية أيجاد بدائل ذات كفائة عالية قادرة على اختراق جدار الخلية البكتيرية وبالتالي قتلها.في السنوات الاخيرة, اكتسبت دقائق النانو المصنعة بايولوجيا والصديقة للبيئة أهتمامًا كبيرًا من قبل الباحثين لأمتلاكها خصائص مميزة كصغر حجمها المتناهي واشكالها المختلفة يمَكنهم من استعمالها كمواد مضادة للبكتيريا في مختلف المجلات الطبية والصحية. تهدف هذه الدراسة  الى التحري عن قدرة دقائق اوكسيد النحاس النانوية المصنعة بايولوجيا على تثبيط تكوين الغشاء الحيوي المنتج من قبل بكتيريا Proteus mirabilis. أنتجت هذه الدقائق بأستعمال راشح بكتيري يحتوي على الانزيمات المختزلة لملح النحاس واستخدمت عدة تقنيات لتحديد الصفات الفيزيائية  المظهرية لدقائق النانو المنتجة حيث استخدمت تقنية XRD لتأكيد التركيب خماسي الشكل لهذه الدقائق , بينما استعملت تقنية TEM لتحديد قطر الجزيئات المنتجة بمعدل 84.45 نانومتر. اما FESEM فقد تم استخدامه لتحديد الصفات الخارجية لسطح جزيئات النانو المنتجة , تم تأكيد النتائج بأستخدام تقنية AFM للكشف عن توزيع و وعورة جزيئات النانو.اما UV فقد سجلت ااقصى امتصاصية على الطول الموجي nm287 .تم التحري في هذه الدراسة عن فعالية دقائق اوكسيد النحاس النانوية في منع تكون الغشاء الحيوي  حيث أستعمل مستحلب دقائق اوكسيد النحاس النانوي بالتركيز تحت القاتل  32 μg/ml . سجلت نتائج هذه الدراسة انخفاضا ملحوضَا في انتاج الغشاء الحيوي للبكتريا المنتجه له حيث سجلت العزلات ذات الانتاجية العالية للغشاء الحيوي ضعفأ في الانتاج بعد معاملتها بالتركيز المستعمل من دقائق  اوكسيد النحاس النانوية. جاء  تأثير هذه الدقائق على كل من النمط الظاهري والتعبير الجيني لجين LuxS المسؤول عن تكوين الغشاء الحيوي بأستخدام تقنية rtPCRحيث سجلت الدراسة انخفاضا في التعبير الجيني لهذا الجين بعد معاملة سلالات البكتريا قيد الدراسة بدقائق اوكسيد النحاس النانوية  مقارنتاً بالعزلات غير المعاملة. من خلال نتائج هذه التجربة يمكن التوصل الى امكانية اعتماد دقائق اوكسيد الزنك النانوية كعامل مضاد للبكتيريا عن استخدامه بالتركيز المناسب.

تفاصيل المقالة

كيفية الاقتباس
1.
تأثير دقائق اوكسيد الزنك النانوية المصنعة بايولوجيًا على النمط الظاهري والجيني للغشاء الحيوي لبكتريا Proteus mirabilis. Baghdad Sci.J [انترنت]. 4 مارس، 2024 [وثق 20 مايو، 2024];21(3):0894. موجود في: https://bsj.uobaghdad.edu.iq/index.php/BSJ/article/view/8067
القسم
article

كيفية الاقتباس

1.
تأثير دقائق اوكسيد الزنك النانوية المصنعة بايولوجيًا على النمط الظاهري والجيني للغشاء الحيوي لبكتريا Proteus mirabilis. Baghdad Sci.J [انترنت]. 4 مارس، 2024 [وثق 20 مايو، 2024];21(3):0894. موجود في: https://bsj.uobaghdad.edu.iq/index.php/BSJ/article/view/8067

المراجع

Muhammad MH, Idris AL, Fan X, Guo Y, Yu Y, Jin X, et al. Beyond risk: Bacterial biofilms and their regulating approaches. Front Microbiol. 2020; 11: 928. http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2020.00928.

Shokouhfard M, Kermanshahi R-K, Feizabadi M-M, Teimourian S, Safari F. Lactobacillus spp. derived biosurfactants effect on expression of genes involved in Proteus mirabilis biofilm formation. Infect Genet Evol . 2022; 100(105264): 105264. http://dx.doi.org/10.1016/j.meegid.2022.105264.

Spirescu VA, Șuhan R, Niculescu AG, Grumezescu V, Negut I, Holban AM, et al. Biofilm-resistant nanocoatings based on zno nanoparticles and linalool. Nanomaterials. 2021; 11(10): 2564. https://doi.org/10.3390/nano11102564.

Balaure PC, Grumezescu AM. Recent advances in surface nanoengineering for biofilm prevention and control. Part ii: active, combined active and passive, and smart bacteria-responsive antibiofilm nanocoatings. Nanomaterials. 2020; 10(8): 1527. https://doi.org/10.3390/nano10081527.

Kazemzadeh-Narbat M, Cheng H, Chabok R, Alvarez MM, de la Fuente-Nunez C, Phillips KS, et al. Strategies for antimicrobial peptide coatings on medical devices: a review and regulatory science perspective. Crit Rev Biotechnol. 2021; 41(1): 94–120. https://doi.org/10.1080/07388551.2020.1828810.

Alwash A. The green synthesize of zinc oxide catalyst using pomegranate peels extract for the photocatalytic degradation of methylene blue dye. Baghdad Sci J. 2020; 17(3): 0787–0787. https://doi.org/10.21123/bsj.2020.17.3.0787.

Kadhim AA, Salman JAS, Haider AJ, Ibraheem SA, Kadhim H ali. Effect of zinc oxide nanoparticles biosynthesized by leuconostoc mesenteroides ssp. Dextranicum against bacterial skin infections. In: 2019 12th (DeSE): IEEE; 2019: 755–760. https://doi.org/10.1109/DeSE.2019.00141.

Jiang Q, Chen J, Yang C, Yin Y, Yao K. Quorum sensing: a prospective therapeutic target for bacterial diseases. Biomed Res Int. 2019; 2019: 1–15. https://doi.org/10.1155/2019/2015978.

Wiegand I, Hilpert K, Hancock REW. Agar and broth dilution methods to determine the minimal inhibitory concentration (MIC) of antimicrobial substances. Nat Protoc. 2008; 3(2): 163–75. http://dx.doi.org/10.1038/nprot.2007.521.

Banerjee S, Vishakha K, Das S, Dutta M, Mukherjee D, Mondal J, et al. Antibacterial, anti-biofilm activity and mechanism of action of pancreatin doped zinc oxide nanoparticles against methicillin resistant Staphylococcus aureus. Colloids Surf B Biointerfaces. 2020; 190: 110921. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2020.110921.

Husain FM, Khan MS, Ahmad I, Khan RA, Al-Shabib NA, Oves M, et al. Nanomaterials as a novel class of anti-infective agents that attenuate bacterial quorum sensing. In: Ahmad I, Ahmad S, Rumbaugh KP (eds.) Antibacterial Drug Discovery to Combat MDR. Springer Singapore; 2019. p. 581–604. https://doi.org/10.1007/978-981-13-9871-1_26.

Ali MdA, Ahmed T, Wu W, Hossain A, Hafeez R, Islam Masum MdM, et al. Advancements in plant and microbe-based synthesis of metallic nanoparticles and their antimicrobial activity against plant pathogens. Nanomaterials. 2020; 10(6): 1146. https://doi.org/10.3390/nano10061146.

Phang YK, Aminuzzaman M, Akhtaruzzaman Md, Muhammad G, Ogawa S, Watanabe A, et al. Green synthesis and characterization of cuo nanoparticles derived from papaya peel extract for the photocatalytic degradation of palm oil mill effluent(Pome). Sustainability. 2021; 13(2): 796. https://doi.org/10.3390/su13020796.

Jaffar N, Miyazaki T, Maeda T. Biofilm formation of periodontal pathogens on hydroxyapatite surfaces: Implications for periodontium damage: Biofilm Formation of Periodontal Pathogens on Hydroxyapatite Surfaces. J Biomed Mater Res A . 2016; 104(11): 2873–2880. https://doi.org/10.1002/jbm.a.35827.

Gajdács M, Urbán E. Comparative epidemiology and resistance trends of proteae in urinary tract infections of inpatients and outpatients: a 10-year retrospective study. Antibiotics. 2019; 8(3): 91. https://doi.org/10.3390/antibiotics8030091.

Punniyakotti P, Panneerselvam P, Perumal D, Aruliah R, Angaiah S. Anti-bacterial and anti-biofilm properties of green synthesized copper nanoparticles from Cardiospermum halicacabum leaf extract. Bioprocess Biosyst Eng. 2020; 43(9): 1649–1657. https://doi.org/10.1007/s00449-020-02357-x.

Passat DNF. Local Study of blaCTX-M genes detection in Proteus spp. by using PCR technique. Iraqi J Sci. 2016; 57(2c): 1371–1376. https://ijs.uobaghdad.edu.iq/index.php/eijs/article/view/7107

Kang Q, Wang X, Zhao J, Liu Z, Ji F, Chang H, et al. Multidrug‐resistant Proteus mirabilis isolates carrying bla OXA‐1 and bla NDM‐1 from wildlife in China: increasing public health risk. Integr Zool. 2021; 16(6): 798–809. https://doi.org/10.1111/1749-4877.12510.

Little K, Austerman J, Zheng J, Gibbs KA. Cell shape and population migration are distinct steps of Proteus mirabilis swarming that are decoupled on high-percentage agar. J Bacteriol. 2019; 201(11): e00726-18. http://dx.doi.org/10.1128/JB.00726-18.

Tuson HH, Copeland MF, Carey S, Sacotte R, Weibel DB. Flagellum density regulates Proteus mirabilis swarmer cell motility in viscous environments. J Bacteriol. 2013; 195(2): 368–77. http://dx.doi.org/10.1128/JB.01537-12.

Grasso G, Zane D, Dragone R. Microbial nanotechnology: challenges and prospects for green biocatalytic synthesis of nanoscale materials for sensoristic and biomedical applications. Nanomaterials. 2019; 10(1): 11. https://doi.org/10.3390/nano10010011.

Kouhkan M, Ahangar P, Babaganjeh LA, Allahyari-Devin M. Biosynthesis of copper oxide nanoparticles using lactobacillus casei subsp. Casei and its anticancer and antibacterial activities. Curr Nanosci. 2020; 16(1): 101–111. https://doi.org/10.2174/1573413715666190318155801.

Janani B, Syed A, Raju LL, Al-Harthi HF, Thomas AM, Das A, et al. Synthesis of carbon stabilized zinc oxide nanoparticles and evaluation of its photocatalytic, antibacterial and anti-biofilm activities. J Inorg Organomet Polym Mater. 2020; 30(6): 2279–2288. https://doi.org/10.1007/s10904-019-01404-9.

Duffy LL, Osmond-McLeod MJ, Judy J, King T. Investigation into the antibacterial activity of silver, zinc oxide and copper oxide nanoparticles against poultry-relevant isolates of Salmonella and Campylobacter. Food Control. 2018; 92: 293–300. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2018.05.008.

AL-Asady ZM, AL-Hamdani AH, Hussein MA. Study the optical and morphology properties of zinc oxide nanoparticles. In: Baghdad, Iraq; AIP Conf Proc. 2020. 2213(1) p. 020061. https://doi.org/10.1063/5.0000259.

Kassinger SJ, van Hoek ML. Biofilm architecture: An emerging synthetic biology target. Synth Syst Biotechnol .2020; 5(1): 1–10. http://dx.doi.org/10.1016/j.synbio.2020.01.001.

Khan MohdF, Husain FM, Zia Q, Ahmad E, Jamal A, Alaidarous M, et al. Anti-quorum sensing and anti-biofilm activity of zinc oxide nanospikes. ACS Omega. 2020; 5(50): 32203–32215. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c03634

Siddiqi KS, ur Rahman A, Tajuddin, Husen A. Properties of zinc oxide nanoparticles and their activity against microbes. Nanoscale Res Lett. 2018; 13(1): 141. https://doi.org/10.1186/s11671-018-2532-3.

Shah S, Gaikwad S, Nagar S, Kulshrestha S, Vaidya V, Nawani N, et al. Biofilm inhibition and anti-quorum sensing activity of phytosynthesized silver nanoparticles against the nosocomial pathogen Pseudomonas aeruginosa. Biofouling .2019; 35(1): 34 49.:http://dx.doi.org/10.1080/08927014.2018.1563686.

Abadeer NS, Fülöp G, Chen S, Käll M, Murphy CJ. Interactions of bacterial lipopolysaccharides with gold nanorod surfaces investigated by refractometric sensing. ACS Appl Mater Interfaces .2015; 7(44): 24915–25. http://dx.doi.org/10.1021/acsami.5b08440.

Hasson SO, kadhem Salman SA, Hassan SF, Abbas SM. Antimicrobial effect of eco- friendly silver nanoparticles synthesis by iraqi date palm (Phoenix dactylifera) on gram-negative biofilm-forming bacteria. Baghdad Sci J. 2021; 18(4): 1149-1156. https://doi.org/10.21123/bsj.2021.18.4.1149

Bondarenko OM, Sihtmäe M, Kuzmičiova J, Ragelienė L, Kahru A, Daugelavičius R. Plasma membrane is the target of rapid antibacterial action of silver nanoparticles in Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. Int J Nanomedicine. 2018; 13: 6779–6790. https://doi.org/10.2147/IJN.S177163.

Hussein EI, Al-Batayneh K, Masadeh MM, Dahadhah FW, Al Zoubi MS, Aljabali AA, et al. Assessment of pathogenic potential, virulent genes profile, and antibiotic susceptibility of proteus mirabilis from urinary tract infection. Int J Microbiol. 2020; 2020: 1–5. https://doi.org/10.1155/2020/1231807.

Rajalakshmi, Sangeetha, Udhaya. Effect of antifungal drugs against candida isolates from diabetic women with vaginitis. J Infect Dis Ther. 2017; 05(04): 1-5. http://dx.doi.org/10.4172/2332-0877.1000331.

Jabin Mishu N, Sm S, Hm K, Nabonee MA, zannat dola N, haque A. Association between biofilm formation and virulence genes expression and antibiotic resistance pattern in proteus mirabilis, isolated from patients of dhaka medical college hospital. Arch Clin Biomed Res. 2022; 06(03): 418-434. https://doi.org/10.26502/acbr.50170257.

Badawy MSEM, Riad OKM, Taher FA, Zaki SA. Chitosan and chitosan-zinc oxide nanocomposite inhibit expression of LasI and RhlI genes and quorum sensing dependent virulence factors of Pseudomonas aeruginosa. Int J Biol Macromol. 2020; 149: 1109–1117. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.02.019.

Abdul-Hamza HK, Mohammed GJ. Anti-quorum sensing effect of streptococcus agalatiaceae by Zinc Oxide, Copper Oxide, and Titanium Oxide nanoparticles. J Phys : Conf Ser . 2021; 1999(1): 012031. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1999/1/012031.

Cai X, Liu X, Jiang J, Gao M, Wang W, Zheng H, et al. Molecular mechanisms, characterization methods, and utilities of nanoparticle biotransformation in nanosafety assessments. Small. 2020;1 6(36): 1907663. https://doi.org/10.1002/smll.201907663.

Joshi ASPAMI. nteractions of gold and silver nanoparticles with bacterial biofilms: Molecular interactions behind inhibition and resistance. Int J Mol Sci.. 2020; 21(20). https://doi.org/10.3390/ijms21207658.

Sistemática D, Gabriela SS, Daniela FR, Helia BT. Zinc nanoparticles as potential antimicrobial agent in disinfecting root canals. Odontostomat. 2016; 10(3): 547–54.

Peulen T-O, Wilkinson KJ. Diffusion of nanoparticles in a biofilm. Environ Sci Technol. 2011; 45(8): 3367–73. http://dx.doi.org/10.1021/es103450g.

Raheem H, Yasser H. Silver Nanoparticles as Antibacterial Action against Pseudomonas Fluorescens Isolated from Burn Infection. Ann Romanian Soc Cell Biol. 2021; 25(4): 12578–83. https://www.annalsofrscb.ro/index.php/journal/article/view/4189.

Chaudhary A, Kumar N, Kumar R, Salar RK. Antimicrobial activity of zinc oxide nanoparticles synthesized from Aloe vera peel extract. SN Appl Sci . 2019; 1: 136. http://dx.doi.org/10.1007/s42452-018-0144-2.

Gómez-Gómez B, Arregui L, Serrano S, Santos A, Pérez-Corona T, Madrid Y. Unravelling mechanisms of bacterial quorum sensing disruption by metal-based nanoparticles. Sci Total Environ. 2019; 696: 133869. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.133869.

Alavi M, Li L, Nokhodchi A. Metal, metal oxide and polymeric nanoformulations for the inhibition of bacterial quorum sensing. Drug Discov Today. 2022; 28(1): 103392. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2022.103392.

Rashid AE, Ahmed ME, Hamid MK. Evaluation of Antibacterial and Cytotoxicity Properties of Zinc Oxide Nanoparticles Synthesized by Precipitation Method against Methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Int J Drug Deliv Technol. 2022; 12(3): 985-989. https://doi.org/10.25258/ijddt.12.3.11.

المؤلفات المشابهة

يمكنك أيضاً إبدأ بحثاً متقدماً عن المشابهات لهذا المؤلَّف.