Herstellung von antibakteriellen Graphenoxid/Kupfer-Nanokompositen

Zusammenfassung

In dieser Arbeit stellen wir Graphenoxid/Kupfer (GO/Cu)-Nanokomposite als antibakterielles Nanomaterial vor. Die antibakterielle Wirksamkeit der GO/Cu-Nanokomposite wurde sowohl gegen antibiotikaresistente grampositive als auch gegen gramnegative Bakterien untersucht.

Zusammenfassung

Antibiotika sind derzeit die am häufigsten eingesetzte antibakterielle Behandlung zur Abtötung von Bakterien. Bakterien entwickeln jedoch Resistenzen, wenn sie ständig Antibiotika ausgesetzt sind. Die Entwicklung antimikrobieller Wirkstoffe, die bestehende Antibiotika ersetzen können, ist unerlässlich, da antibiotikaresistente Bakterien Resistenzmechanismen gegen alle gängigen Antibiotika aufweisen und nosokomiale Infektionen begünstigen können. Um diese Herausforderung anzugehen, schlagen wir in dieser Studie Graphenoxid/Kupfer (GO/Cu)-Nanokomposite als antibakterielle Materialien vor, die die bestehenden Antibiotika ersetzen können. GO/Cu-Nanokomposite zeichnen sich durch Transmissionselektronenmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie aus. Sie zeigen, dass Kupfer (Cu)-Nanopartikel auf den Graphenoxidschichten gut gewachsen sind. Zusätzlich wird eine Mikrodilutionsbouillon-Methode verwendet, um die Wirksamkeit der antimikrobiellen Substanz gegen Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) und Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) zu bestätigen, die häufig mit nosokomialen Infektionen in Verbindung gebracht werden. Konkret werden 99,8 % der MRSA und 84,7 % der P . aeruginosa durch 500 μg/ml GO/Cu-Nanokomposite eliminiert. Metall-Nanokomposite können antibiotikaresistente Bakterien ausrotten, indem sie Ionen freisetzen, reaktive Sauerstoffspezies bilden und die Bakterien physisch schädigen. Diese Studie zeigt das Potenzial von antibakteriellen GO/Cu-Nanokompositen bei der Ausrottung antibiotikaresistenter Bakterien.

Einleitung

Bakterielle Infektionen haben erhebliche Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit. Vor allem pathogene Bakterien können sich den Schutzmechanismen des Körpers entziehen und Krankheiten verursachen¹. Antibiotika werden häufig zur Behandlung von bakteriellen Infektionen eingesetzt. Der unsachgemäße Einsatz von Antibiotika hat jedoch das Auftreten antibiotikaresistenter Bakterien beschleunigt. Derzeit haben nosokomiale Infektionen, die auf antibiotikaresistente Bakterien zurückzuführen sind, in Gesundheitseinrichtungen zu bemerkenswerten Komplikationen geführt². Lei....

Protokoll

1. Herstellung der GO/Cu-Nanokomposite

HINWEIS: Die Größe und Morphologie der Cu-Nanopartikel, die auf den GO-Nanoblättern wachsen, werden durch den Grad der GO-Oxidation, die Konzentration des Cu-Vorläufers und die Konzentration des Reduktionsmittels²⁶ bestimmt.

1. Bereiten Sie 10 ml 1 mg/ml GO-Suspension in einer Glasflasche vor. Die GO-Suspension wird 1 h lang beschallt, bis GO gut in destilliertem (DI) Wasser dispergiert ist.
2. Bereiten Sie eine 20 mM CuCl_2-Lösung in einem Glasfläschchen vor. Die CuCl_2-Lösung wird beschallt, b....

Diskussion

Darin berichten wir über eine kostengünstige und einfache Methode zur Herstellung von GO-Nanoblättern, die mit Cu-Nanopartikeln abgeschieden wurden, die eine potenziell effiziente Methode zur Ausrottung antibiotikaresistenter Bakterien wäre. Der entscheidende Schritt bei der Synthese von GO/Cu-Nanokompositen besteht darin, GO und CuCl₂ gründlich in der Lösung zu dispergieren und beim Mischen eine erhöhte Temperatur aufrechtzuerhalten. Des Weiteren muss der Redoxschritt .......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Antibiotic-Antimycotic	Gibco	15240062
Clinical MDR bacterial strains	Chung-Ang University Hospital (Seoul, South Korea)
Copper(II) chloride dihydrate	Duksan	10125-13-0
Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM)	Carl Zeiss	SIGMA
Graphene oxide	Sigma	796034
Sodium Borohydride	Sigma	71320
Transmission Electron Microscopy (TEM)	JEOL	JEM-2100
Tryptic Soy Agar	BD difco	236950
Tryptic Soy Broth	BD difco	211825