A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
في هذه الدراسة ، تم تصنيع جسيمات أكسيد الزنك النانوية باستخدام طريقة الترسيب. تم اختبار التأثير المضاد للبكتيريا للجسيمات المركبة ضد سلالات المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين المقاوم للأدوية المتعددة (MRSA) والسلالات البكتيرية Pseudomonas aeruginosa .
أصبحت الالتهابات البكتيرية في المستشفيات صعبة بشكل متزايد بسبب مقاومتها المتأصلة للمضادات الحيوية. ويعزى ظهور سلالات بكتيرية مقاومة للأدوية المتعددة في المستشفيات إلى الاستخدام المكثف والمتنوع للمضادات الحيوية، مما يزيد من تفاقم مشكلة مقاومة المضادات الحيوية. تمت دراسة المواد النانوية المعدنية على نطاق واسع كحل بديل للقضاء على الخلايا البكتيرية المقاومة للمضادات الحيوية. تهاجم الجسيمات النانوية المعدنية الخلايا البكتيرية من خلال آليات مختلفة ، مثل إطلاق الأيونات المضادة للبكتيريا ، أو توليد أنواع الأكسجين التفاعلية ، أو الاضطراب المادي ، والتي لا تستطيع البكتيريا تطوير مقاومتها. من بين الجسيمات النانوية المعدنية المضادة للميكروبات التي تم بحثها بنشاط ، تشتهر جسيمات أكسيد الزنك النانوية ، المعتمدة من إدارة الغذاء والدواء ، بتوافقها الحيوي وخصائصها المضادة للبكتيريا. في هذه الدراسة ، ركزنا على تطوير طريقة ترسيب ناجحة لتوليف جسيمات أكسيد الزنك النانوية ، وتحليل خصائص هذه الجسيمات النانوية ، وإجراء اختبارات مضادة للميكروبات. تم توصيف جسيمات أكسيد الزنك النانوية باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) ، وتشتت الضوء الديناميكي (DLS) ، والتحليل الطيفي فوق البنفسجي / المرئي ، وحيود الأشعة السينية (XRD). أجريت اختبارات مضادة للبكتيريا باستخدام اختبار التخفيف الدقيق للمرق مع السلالات المقاومة للأدوية المتعددة للمكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA) والزائفة الزنجارية. أظهرت هذه الدراسة إمكانات جسيمات أكسيد الزنك النانوية في تثبيط تكاثر البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية.
تشكل العدوى البكتيرية المقاومة للأدوية المتعددة تهديدا عالميا كبيرا لصحة الإنسان1. نظرا لأن هذه العدوى يمكن أن تكون قاتلة في المرضى الذين يعانون من حالات كامنة ، فإن البحث النشط يحاول معالجة هذه المشكلة2. تطورت البكتيريا للتهرب من عمل الأدوية المختلفة. البنسلين ، المعروف على نطاق واسع وينسب إليه الفضل في إنقاذ ملايين الأرواح في جميع أنحاء العالم ، هو مضاد حيوي β-lactam يمنع تخليق جدار الخليةالبكتيرية 3. ومع ذلك ، فقد تطورت البكتيريا لتحييد فعالية الأدوية من خلال آليات مختلفة مثل مضخات التدفق ، أو تغيرات transpeptidase ، أو انخفاض النفاذية4. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للخلايا البكتيرية نقل جينات المقاومة هذه إلى الجيل التالي ، مما يزيد من معدلات البقاء على قيد الحياة للجيل اللاحق ويعزز مشكلة السلالات المقاومة5.
أدت الزيادة في البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية إلى ظهور بكتيريا MDR ، والتي تظهر عادة مقاومة للمضادات الحيوية المتعددة. غالبا ما تصادف سلالات MDR في المستشفيات ، حيث تتعرض سلالات بكتيرية متعددة وبالتالي تطور مقاومة للمضادات الحيويةالمختلفة 6. المكورات العنقودية الذهبية ، وخاصة المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA) ، هي بكتيريا متعايشة إيجابية الجرام تشكل مجموعات على جلد ما يقرب من 30٪ من البشر 7,8. MRSA ، التي تم تحديدها لأول مرة في ستينيات القرن العشرين ، ويعرض انخفاض الحساسية للمضادات الحيوية β-lactam ، مما أدى إلى زيادة حادة في معدلات الإصابة منذ تسعينياتالقرن العشرين 9. من بين البكتيريا سالبة الجرام ، تعد Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) واحدة من أكثر السلالات انتشارا المكتسبة في المستشفيات. هذا النوع ، وهو بكتيريا اختيارية على شكل قضيب ، يسبب التهابات انتهازية في البشر10. وعلى وجه الخصوص، فإن سلالات الأدوية المتعددة التي تؤثر بشكل مباشر على صحة الإنسان مسؤولة عن أكثر من 50٪ من حالات العدوى المرتبطة بالرعايةالصحية11. في هذه الدراسة ، استخدمنا السلالات المقاومة للأدوية المتعددة الأكثر شيوعا داخل المستشفيات ، MRSA و P. aeruginosa.
تم التحقيق على نطاق واسع في استخدام الجسيمات النانوية (NPs) لأغراض مضادات الميكروبات لمعالجة مسألة مقاومة المضادات الحيوية. تحفز NPs المعدنية ، على وجه الخصوص ، موت الخلايا البكتيرية من خلال آليات مختلفة ، مما يوفر حلا محتملا لمشكلة مقاومة الأدوية. تمارس NPs المعدنية نشاطا مضادا للميكروبات من خلال آليات متعددة ، بما في ذلك إطلاق أيونات مضادات الميكروبات ، وتوليد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) ، والتعطيل المادي للخلايا ، من بين وسائل أخرى12. تمتلك NPs المكونة من الفضة والنحاس وأكسيد الزنك (ZnO) وأكسيد التيتانيوم فعالية عالية مضادة للميكروبات وبالتالي يتم بحثها بنشاط13.
تمت الموافقة على ZnO NPs من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) للاستخدام في البشر. على العكس من ذلك ، على الرغم من فعاليتها العالية في مضادات الميكروبات ، فإن استخدام NPs الفضية والنحاسية في البشر محدود بسبب سميتها الخلوية العالية. ومع ذلك ، توجد ZnO NPs بشكل شائع في الحياة اليومية وهي موجودة حتى في تركيبات واقية من الشمس المستخدمة على نطاق واسع14. تجدر الإشارة إلى أن أيونات Zn2+ المنبعثة من ZnO NPs فعالة للغاية في العلاج البكتيري ، مما يؤدي إلى موت الخلايا البكتيرية من خلال توليد أنواع الأكسجين التفاعلية وآليات الضرر المادي الأخرى15.
تحدد هذه الدراسة بروتوكول توليف جسيمات ZnO النانوية (NPs) باستخدام طريقة الترسيب وتقدم نهج اختبار مضاد للميكروبات باستخدام طريقة تخفيف المرق الدقيق مع عينات سريرية من MRSA و P. aeruginosa. تتضمن طريقة الترسيب ل ZnO NPs توليف ZnO NPs الصلبة غير القابلة للذوبان عن طريق ضبط الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة باستخدام السلائف القابلة للذوبان مثل أسيتات الزنك أو نترات الزنك16. إلى جانب الإنتاج السهل والسريع نسبيا ، تضمن هذه الطريقة التكرار في التوليف وتسهل التحكم في حجم الجسيمات والتشكل17. في بروتوكول التوليف هذا ، تم استخدام هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) ، وهو أحد أكثر عوامل الترسيب شيوعا ، لترسيب أسيتات الزنك ، وتم استخدام كمية صغيرة من بروميد سداسي ديسيل ثلاثي ميثيل الأمونيوم (CTAB) لمنع التوليف غير المنضبط للجسيمات النانوية18. من بين الاختبارات المضادة للميكروبات المختلفة ، تم تقييم النشاط المضاد للبكتيريا لجسيمات ZnO النانوية باستخدام طريقة تخفيف المرق الدقيق ، والتي تتجنب التداخل البصري من جسيمات أكسيد المعادن النانوية وتمكن من قياس المستعمرة المباشر لتحديد MIC19.
يتم سرد الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة في جدول المواد.
1. تحضير جسيمات أكسيد الزنك النانوية
2. اختبارات مضادة للبكتيريا باستخدام MRSA و P. aeruginosa
تم تأكيد التوليف الناجح ل ZnO NPs باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) ، كما هو موضح في الشكل 1A. لوحظ أن ZnO NPs التي تم الحصول عليها مستديرة الشكل ، بمتوسط حجم جسيم يبلغ 35.35 نانومتر وانحراف معياري يبلغ 6.81 نانومتر. لوحظ ترسيب هذه الجسيمات النانوية من خلال تفاعل ?...
تخليق ZnO NPs عن طريق هطول الأمطار بسيط نسبيا ومباشر. لتجميع ZnO NPs بنجاح باستخدام هذه الطريقة ، يعد التقليب أمرا بالغ الأهمية لضمان إذابة السلائف (أسيتات الزنك) بالكامل في المذيب. علاوة على ذلك ، تساعد زيادة درجة الحرارة على تحفيز تفاعل الإزاحة المزدوجة الناجح. في تخليق Z...
الدكتور جونغون تشوي هو الرئيس التنفيذي / المؤسس ، والدكتور يونغهيون تشوي هو الرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في معهد فاينمان للتكنولوجيا في مؤسسة الطب النانوي.
تم دعم هذا البحث من خلال منحة أبحاث الدراسات العليا بجامعة Chung-Ang في عام 2022 (السيدة Gahyun Lee). تم دعم هذا العمل أيضا من خلال منحة المؤسسة الوطنية للبحوث الكورية (NRF) الممولة من الحكومة الكورية (MSIT) (رقم 2020R1A5A1018052) وبرنامج تطوير التكنولوجيا (RS202300261938) الممول من وزارة الشركات الصغيرة والمتوسطة والشركات الناشئة (MSS ، كوريا).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
DLS | Zetasizer Pro | ||
Ethyl alcohol, absolute | DAEJUNG | 4023-2304 | |
Microplate reader | BioTeck | ||
Sodium Hydroxide | Sigma-Aldrich | 221465 | |
TEM | JEOL JEM-F200 | ||
TSA | DB difco | 236950 | |
TSB | DB difco | 211825 | |
XRD | NEW D8-Advance | ||
Zinc acetate | Sigma-Aldrich | 383317 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved