Name: evaluation of antimicrobial activities of nanoparticles and nanostructured surfaces in vitro
Uploaded: 2023-04-21T14:40:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Evaluation of Antimicrobial Activities of Nanoparticles and Nanostructured Surfaces In Vitro at JoVE.com

يقدر المؤلفون الدعم المالي المقدم من مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية (جائزة NSF CBET 1512764 و NSF PIRE 1545852) ، والمعاهد الوطنية للصحة (NIH NIDCR 1R03DE028631) ، وزمالة تطوير أعضاء هيئة التدريس بجامعة كاليفورنيا (UC) Regents ، ولجنة منحة البذور البحثية (Huinan Liu) ، ومنحة برنامج إرشاد أبحاث الخريجين بجامعة كاليفورنيا في ريفرسايد الممنوحة لباتريشيا هولت توريس. يقدر المؤلفون المساعدة المقدمة من المرفق المركزي للفحص المجهري المتقدم والتحليل المجهري (CFAMM) في جامعة كاليفورنيا ريفرسايد لاستخدام SEM / EDS والدكتور بيري تشيونغ لاستخدام XRD. يود المؤلفون أيضا أن يشكروا مورغان إليزابيث ناتور وسامهيثا تومكور على مساعدتهم في التجارب وتحليل البيانات. أي آراء أو نتائج أو استنتاجات أو توصيات معبر عنها في هذه المقالة هي آراء المؤلفين ولا تعكس بالضرورة آراء المؤسسة الوطنية للعلوم أو المعاهد الوطنية للصحة.

لتقديم الثقافة المشتركة المباشرة وطرق التعرض المباشر ، نستخدم جسيمات أكسيد المغنيسيوم النانوية (nMgO) كمادة نموذجية لإظهار التفاعلات البكتيرية. لتقديم الثقافة المباشرة وطرق التعرض للتلامس المركز ، نستخدم سبيكة Mg مع أسطح ذات بنية نانوية كأمثلة.
1. تعقيم المواد النانوية</str...

<ol>
	<li>Haque, M., Sartelli, M., McKimm, J., Abu Bakar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Health+care-associated+infections+-+An+overview.">Health care-associated infections - An overview.</a> Infection and Drug Resistance. 11, 2321-2333 (2018).</li><li>O'Connell, K. M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combating+multidrug-resistant+bacteria:+Current+strategies+for+the+discovery+of+novel+antibacterials.">Combating multidrug-resistant bacteria: Current strategies for the discovery of novel antibacterials.</a> Angewandte Chemie. 52 (41), 10706-10733 (2013).</li><li>Li, B., Webster, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacteria+antibiotic+resistance:+New+challenges+and+opportunities+for+implant-associated+orthopedic+infections.">Bacteria antibiotic resistance: New challenges and opportunities for implant-associated orthopedic infections.</a> Journal of Orthopaedic Research. 36 (1), 22-32 (2018).</li><li>Yung, D. B. Y., Sircombe, K. J., Pletzer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Friends+or+enemies?+The+complicated+relationship+between+Pseudomonas+aeruginosa+and+Staphylococcus+aureus.">Friends or enemies? The complicated relationship between Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus.</a> Molecular Microbiology. 116 (1), 1-15 (2021).</li><li>Adams, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rifamycin+antibiotics+and+the+mechanisms+of+their+failure.">Rifamycin antibiotics and the mechanisms of their failure.</a> The Journal of Antibiotics. 74 (11), 786-798 (2021).</li><li>Harding, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=WHO+global+progress+report+on+tuberculosis+elimination.">WHO global progress report on tuberculosis elimination.</a> The Lancet. Respiratory Medicine. 8 (1), 19 (2020).</li><li>Baptista, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-strategies+to+fight+multidrug+resistant+bacteria-&amp;#34;A+battle+of+the+titans&amp;#34.">Nano-strategies to fight multidrug resistant bacteria-&amp;#34;A battle of the titans&amp;#34.</a> Frontiers in Microbiology. 9, 1441 (2018).</li><li>Seong, M., Lee, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+nanoparticles+against+Salmonella+enterica+serotype+typhimurium:+Role+of+inner+membrane+dysfunction.">Silver nanoparticles against Salmonella enterica serotype typhimurium: Role of inner membrane dysfunction.</a> Current Microbiology. 74 (6), 661-670 (2017).</li><li>Dasgupta, N., Ramalingam, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+nanoparticle+antimicrobial+activity+explained+by+membrane+rupture+and+reactive+oxygen+generation.">Silver nanoparticle antimicrobial activity explained by membrane rupture and reactive oxygen generation.</a> Environmental Chemistry Letters. 14, 477-485 (2016).</li><li>Su, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+disruption+of+bacterial+membrane+integrity+through+ROS+generation+induced+by+nanohybrids+of+silver+and+clay.">The disruption of bacterial membrane integrity through ROS generation induced by nanohybrids of silver and clay.</a> Biomaterials. 30 (30), 5979-5987 (2009).</li><li>Cui, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+molecular+mechanism+of+action+of+bactericidal+gold+nanoparticles+on+Escherichia+coli.">The molecular mechanism of action of bactericidal gold nanoparticles on Escherichia coli.</a> Biomaterials. 33 (7), 2327-2333 (2012).</li><li>Ranjan, S., Ramalingam, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Titanium+dioxide+nanoparticles+induce+bacterial+membrane+rupture+by+reactive+oxygen+species+generation.">Titanium dioxide nanoparticles induce bacterial membrane rupture by reactive oxygen species generation.</a> Environmental Chemistry Letters. 14, 487-494 (2016).</li><li>Kadiyala, U., Turali-Emre, E. S., Bahng, J. H., Kotov, N. A., VanEpps, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unexpected+insights+into+antibacterial+activity+of+zinc+oxide+nanoparticles+against+methicillin+resistant+Staphylococcus+aureus+(MRSA).">Unexpected insights into antibacterial activity of zinc oxide nanoparticles against methicillin resistant Staphylococcus aureus (MRSA).</a> Nanoscale. 10 (10), 4927-4939 (2018).</li><li>Zhang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antimicrobial+bioresorbable+Mg-Zn-Ca+alloy+for+bone+repair+in+a+comparison+study+with+Mg-Zn-Sr+alloy+and+pure+Mg.">Antimicrobial bioresorbable Mg-Zn-Ca alloy for bone repair in a comparison study with Mg-Zn-Sr alloy and pure Mg.</a> ACS Biomaterials Science and Engineering. 6 (1), 517-538 (2020).</li><li>Lock, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degradation+and+antibacterial+properties+of+magnesium+alloys+in+artificial+urine+for+potential+resorbable+ureteral+stent+applications.">Degradation and antibacterial properties of magnesium alloys in artificial urine for potential resorbable ureteral stent applications.</a> Journal of Biomedical Materials Research. Part A. 102 (3), 781-792 (2014).</li><li>Lin, J., Nguyen, N. -. Y. T., Zhang, C., Ha, A., Liu, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antimicrobial+properties+of+MgO+nanostructures+on+magnesium+substrates.">Antimicrobial properties of MgO nanostructures on magnesium substrates.</a> ACS Omega. 5 (38), 24613-24627 (2020).</li><li>Nguyen, N. -. Y. T., Grelling, N., Wetteland, C. L., Rosario, R., Liu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antimicrobial+activities+and+mechanisms+of+magnesium+oxide+nanoparticles+(nMgO)+against+pathogenic+bacteria,+yeasts,+and+biofilms.">Antimicrobial activities and mechanisms of magnesium oxide nanoparticles (nMgO) against pathogenic bacteria, yeasts, and biofilms.</a> Scientific Reports. 8 (1), 16260 (2018).</li><li>Bindhu, M. R., Umadevi, M., Micheal, M. K., Arasu, M. V., Al-Dhabi, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+morphological+and+optical+properties+of+MgO+nanoparticles+for+antibacterial+applications.">Structural morphological and optical properties of MgO nanoparticles for antibacterial applications.</a> Materials Letters. 166, 19-22 (2016).</li><li>He, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+on+the+mechanism+of+antibacterial+action+of+magnesium+oxide+nanoparticles+against+foodborne+pathogens.">Study on the mechanism of antibacterial action of magnesium oxide nanoparticles against foodborne pathogens.</a> Journal of Nanobiotechnology. 14 (1), 54 (2016).</li><li>Zhang, K., An, Y., Zhang, L., Dong, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+controlled+nano-MgO+and+investigation+of+its+bactericidal+properties.">Preparation of controlled nano-MgO and investigation of its bactericidal properties.</a> Chemosphere. 89 (11), 1414-1418 (2012).</li><li>Hayat, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+antibiofilm+and+anti-adhesion+effects+of+magnesium+oxide+nanoparticles+against+antibiotic+resistant+bacteria.">In vitro antibiofilm and anti-adhesion effects of magnesium oxide nanoparticles against antibiotic resistant bacteria.</a> Microbiology and Immunology. 62 (4), 211-220 (2018).</li><li>Dong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+Mg(OH)2+nanoparticles+as+an+antibacterial+agent.">Investigation of Mg(OH)2 nanoparticles as an antibacterial agent.</a> Journal of Nanoparticle Research. 12, 2101-2109 (2010).</li><li>Halbus, A. F., Horozov, T. S., Paunov, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+the+antimicrobial+action+of+surface+modified+magnesium+hydroxide+nanoparticles.">Controlling the antimicrobial action of surface modified magnesium hydroxide nanoparticles.</a> Biomimetics. 4 (2), 41 (2019).</li><li>Pan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+antibacterial+activity+and+related+mechanism+of+a+series+of+Nano-Mg(OH)2.">Investigation of antibacterial activity and related mechanism of a series of Nano-Mg(OH)2.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 5 (3), 1137-1142 (2013).</li><li>Ipe, D. S., Kumar, P. T. S., Love, R. M., Hamlet, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+nanoparticles+at+biocompatible+dosage+synergistically+increases+bacterial+susceptibility+to+antibiotics.">Silver nanoparticles at biocompatible dosage synergistically increases bacterial susceptibility to antibiotics.</a> Frontiers in Microbiology. 11, 1074 (2020).</li><li>Parvekar, P., Palaskar, J., Metgud, S., Maria, R., Dutta, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+minimum+inhibitory+concentration+(MIC)+and+minimum+bactericidal+concentration+(MBC)+of+silver+nanoparticles+against+Staphylococcus+aureus.">The minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) of silver nanoparticles against Staphylococcus aureus.</a> Biomaterial Investigations in Dentistry. 7 (1), 105-109 (2020).</li><li>Loo, Y. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+antimicrobial+activity+of+green+synthesized+silver+nanoparticles+against+selected+gram-negative+foodborne+pathogens.">In vitro antimicrobial activity of green synthesized silver nanoparticles against selected gram-negative foodborne pathogens.</a> Frontiers in Microbiology. 9, 1555 (2018).</li><li>Ali, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+accelerated+green+synthesis+of+stable+silver+nanoparticles+with+Eucalyptus+globulus+leaf+extract+and+their+antibacterial+and+antibiofilm+activity+on+clinical+isolates.">Microwave accelerated green synthesis of stable silver nanoparticles with Eucalyptus globulus leaf extract and their antibacterial and antibiofilm activity on clinical isolates.</a> PLoS One. 10 (7), e0131178 (2015).</li><li>Al-Jumaili, A., Alancherry, S., Bazaka, K., Jacob, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+on+the+antimicrobial+properties+of+carbon+nanostructures.">Review on the antimicrobial properties of carbon nanostructures.</a> Materials. 10 (9), 1066 (2017).</li><li>MTI Corporation. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 80L NTRL Certified Convection Drying Oven (18"x16"x18", 250°C) with Digital Temperature Controller (SSP) - BPG-7082. , (2022).</li><li>CHEBI. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Tris (CHEBI:9754). , (2023).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cold+Spring+Harbor+Protocols.+Phosphate+buffer.">Cold Spring Harbor Protocols. Phosphate buffer.</a> Cold Spring Harbor Laboratory Press. , (2016).</li><li>Barat, R., Montoya, T., Seco, A., Ferrer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+biological+and+chemically+induced+precipitation+of+calcium+phosphate+in+enhanced+biological+phosphorus+removal+systems.">Modelling biological and chemically induced precipitation of calcium phosphate in enhanced biological phosphorus removal systems.</a> Water Research. 45, 3744-3752 (2011).</li><li>Carlsson, H., Aspegren, H., Lee, N., Hilmer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+phosphate+precipitation+in+biological+phosphorus+removal+systems.">Calcium phosphate precipitation in biological phosphorus removal systems.</a> Water Research. 31 (5), 1047-1055 (1997).</li><li>Gonzalez, J., Hou, R. Q., Nidadavolu, E. P. S., Willumeit-R&#246;mer, R., Feyerabend, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnesium+degradation+under+physiological+conditions+-+Best+practice.">Magnesium degradation under physiological conditions - Best practice.</a> Bioactive Materials. 3 (2), 174-185 (2018).</li><li>Oyane, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+assessment+of+revised+simulated+body+fluids.">Preparation and assessment of revised simulated body fluids.</a> Journal of Biomedical Materials Research. Part A. 65 (2), 188-195 (2003).</li><li>Xia, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amyloid+histology+stain+for+rapid+bacterial+endospore+imaging.">Amyloid histology stain for rapid bacterial endospore imaging.</a> Journal of Clinical Microbiology. 49 (8), 2966-2975 (2011).</li><li>Pankey, G. A., Sabath, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+relevance+of+bacteriostatic+versus+bactericidal+mechanisms+of+action+in+the+treatment+of+Gram-positive+bacterial+infections.">Clinical relevance of bacteriostatic versus bactericidal mechanisms of action in the treatment of Gram-positive bacterial infections.</a> Clinical Infectious Diseases. 38 (6), 864-870 (2004).</li><li>Ribeiro, M., Monteiro, F. J., Ferraz, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infection+of+orthopedic+implants+with+emphasis+on+bacterial+adhesion+process+and+techniques+used+in+studying+bacterial-material+interactions.">Infection of orthopedic implants with emphasis on bacterial adhesion process and techniques used in studying bacterial-material interactions.</a> Biomatter. 2 (4), 176-194 (2012).</li></ol>

لقد قدمنا أربع طرق في المختبر (A-D) لتوصيف الأنشطة المضادة للبكتيريا للجسيمات النانوية والأسطح ذات البنية النانوية. في حين أن كل طريقة من هذه الطرق تحدد النمو البكتيري وصلاحيته بمرور الوقت استجابة للمواد النانوية ، يوجد بعض الاختلاف في الطرق المستخدمة لقياس كثافة البذر البكتيري الأول...

في الولايات المتحدة وحدها ، يصاب 1.7 مليون شخص بعدوى مكتسبة من المستشفى (HAI) سنويا ، مع واحد من كل 17 من هذه العدوى يؤدي إلى الوفاة1. بالإضافة إلى ذلك ، تشير التقديرات إلى أن تكاليف علاج HAIs تتراوح من 28 مليار دولار إلى 45 مليار دولار سنويا 1,2. تسود هذه المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA)3,4 و Pseudomonas aeruginosa4 ، والتي عادة ما يتم عزلها عن التهابات الجروح المزمنة وعادة ما تتطلب علاجا مكثفا ووقتا لإنتاج نتيجة إيجابية للمريض.
على مدى العقود العديدة الماضية ، تم تطوير فئات متعددة من المضادات الحيوية لعلاج الالتهابات المتعلقة بهذه البكتيريا المسببة للأمراض وغيرها. على سبيل المثال ، تم استخدام نظائر ريفاميسين لعلاج MRSA ، وغيرها من الالتهابات إيجابية الجرام وسالبة الجرام ، وعدوى المتفطرة النيابة. 5. في تسعينيات القرن العشرين ، لعلاج فعال لعدد متزايد من عدوى السل M. ، تم الجمع بين أدوية إضافية مع نظائر ريفاميسين لزيادة فعاليتها. ومع ذلك، فإن ما يقرب من 5٪ من حالات المتفطرة السلية لا تزال مقاومةللريفامبيسين5،6، وهناك قلق متزايد بشأن البكتيريا المقاومة للأدويةالمتعددة 7. في الوقت الحالي ، قد لا يكون استخدام المضادات الحيوية وحدها كافيا في علاج HAIs ، وقد أثار هذا بحثا مستمرا عن علاجات بديلة مضادة للميكروبات1.
تم فحص المعادن الثقيلة ، مثل الفضة (Ag) 8،9،10 والذهب (Au) 11 ، والسيراميك ، مثل ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO 2) 12 وأكسيد الزنك (ZnO) 13 ، في شكل جسيمات نانوية (NP) (AgNP و AuNP و TiO2 NP و ZnONP ، على التوالي) لأنشطتها المضادة للميكروبات وتم تحديدها كبدائل محتملة للمضادات الحيوية. بالإضافة إلى ذلك ، المواد القابلة للامتصاص الحيوي ، مثل سبائك المغنيسيوم (سبائك المغنيسيوم)14،15،16 ، جسيمات أكسيد المغنيسيوم النانوية17،18،19،20،21 ، وجسيمات هيدروكسيد المغنيسيوم النانوية [nMgO و nMg (OH) 2 ، على التوالي] 22،23،24، كما تم فحصها. ومع ذلك ، فإن الدراسات السابقة المضادة للميكروبات للجسيمات النانوية استخدمت مواد وطرق بحث غير متسقة ، مما أدى إلى بيانات يصعب أو يستحيل مقارنتها وأحيانا تكون متناقضة في الطبيعة18,19. على سبيل المثال ، اختلف الحد الأدنى للتركيز المثبط (MIC) والحد الأدنى لتركيز مبيد الجراثيم (MBC) لجسيمات الفضة النانوية بشكل كبير في دراسات مختلفة. قام Ipe et al.25 بتقييم الأنشطة المضادة للبكتيريا ل AgNPs بمتوسط حجم جسيم ~ 26 نانومتر لتحديد MICs ضد البكتيريا إيجابية الجرام وسالبة الجرام. وكانت البلدان المتوسطة الدخل المحددة ل P. aeruginosa و E. coli و S. aureus و MRSA 2 ميكروغرام / مل و 5 ميكروغرام / مل و 10 ميكروغرام / مل و 10 ميكروغرام / مل ، على التوالي. في المقابل ، قام Parvekar et al.26 بتقييم AgNPs بمتوسط حجم جسيم يبلغ 5 نانومتر. في هذه الحالة ، تم العثور على AgNP MIC و MBC من 0.625 ملغ / مل لتكون فعالة ضد S. aureus. بالإضافة إلى ذلك ، قام Loo et al.27 بتقييم AgNPs بحجم 4.06 نانومتر. عندما تعرضت الإشريكية القولونية لهذه الجسيمات النانوية ، تم الإبلاغ عن MIC و MBC عند 7.8 ميكروغرام / مل. أخيرا ، قام Ali et al.28 بالتحقيق في الخصائص المضادة للبكتيريا ل AgNPs الكروية بمتوسط حجم 18 نانومتر. عندما تعرضت P. aeruginosa و E. coli و MRSA لهذه الجسيمات النانوية ، تم تحديد MIC عند 27 ميكروغرام / مل ، و 36 ميكروغرام / مل ، و 27 ميكروغرام / مل ، و 36 ميكروغرام / مل ، على التوالي ، وتم تحديد MBC عند 36 ميكروغرام / مل ، و 42 ميكروغرام / مل ، و 30 ميكروغرام / مل ، على التوالي.
على الرغم من أن النشاط المضاد للبكتيريا للجسيمات النانوية قد تمت دراسته والإبلاغ عنه على نطاق واسع خلال العقود الأخيرة ، إلا أنه لا يوجد معيار للمواد وطرق البحث المستخدمة للسماح بإجراء مقارنات مباشرة عبر الدراسات. لهذا السبب ، نقدم طريقتين ، طريقة الزراعة المشتركة المباشرة (الطريقة أ) ، وطريقة التعرض المباشر (الطريقة ب) ، لتوصيف ومقارنة الأنشطة المضادة للميكروبات للجسيمات النانوية مع الحفاظ على اتساق المواد والطرق.
بالإضافة إلى الجسيمات النانوية ، تم أيضا فحص الأسطح ذات البنية النانوية بحثا عن الأنشطة المضادة للبكتيريا. وتشمل هذه المواد القائمة على الكربون ، مثل صفائح الجرافين النانوية ، والأنابيب النانوية الكربونية ، والجرافيت29 ، بالإضافة إلى سبائك المغنيسيوم والمغنيسيوم النقية. أظهرت كل من هذه المواد آلية واحدة على الأقل مضادة للبكتيريا ، بما في ذلك الضرر المادي المفروض على أغشية الخلايا بواسطة المواد القائمة على الكربون والأضرار التي لحقت بعمليات التمثيل الغذائي أو الحمض النووي من خلال إطلاق أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) عندما يتحلل المغنيسيوم. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يتم الجمع بين الزنك (Zn) والكالسيوم (Ca) في تكوين سبائك المغنيسيوم ، يتم تحسين صقل حجم حبيبات مصفوفة Mg ، مما يؤدي إلى تقليل الالتصاق البكتيريا بأسطح الركيزة مقارنة بعينات Mg فقط14. لإثبات النشاط المضاد للبكتيريا ، نقدم طريقة الاستزراع المباشر (الطريقة C) ، والتي تحدد الالتصاق البكتيري على المواد ذات البنية النانوية وحولها بمرور الوقت من خلال القياس الكمي لوحدات تشكيل المستعمرات البكتيرية (CFUs) مع ملامسة السطح المباشرة وغير المباشرة.
يمكن أن تؤثر هندسة الهياكل النانوية على الأسطح ، بما في ذلك الحجم والشكل والاتجاه ، على أنشطة المواد المبيدة للجراثيم. على سبيل المثال ، قام Lin et al.16 بتصنيع طبقات MgO مختلفة ذات بنية نانوية على أسطح ركائز Mg من خلال الأنودة والترسيب الكهربائي (EPD). بعد فترة من التعرض للسطح النانوي في المختبر ، انخفض نمو S. aureus بشكل كبير مقارنة بالمغنيسيوم غير المعالج. يشير هذا إلى قوة أكبر للسطح ذو البنية النانوية ضد الالتصاق البكتيري مقابل سطح Mg المعدني غير المعالج. للكشف عن الآليات المختلفة للخصائص المضادة للبكتيريا لمختلف الأسطح ذات البنية النانوية ، تتم مناقشة طريقة التعرض للتلامس المركز (الطريقة D) التي تحدد تفاعلات سطح الخلية داخل منطقة الاهتمام في هذه المقالة.
الهدف من هذه المقالة هو تقديم أربع طرق في المختبر تنطبق على الجسيمات النانوية المختلفة والأسطح ذات البنية النانوية والأنواع الميكروبية. نناقش الاعتبارات الرئيسية لكل طريقة لإنتاج بيانات متسقة وقابلة للتكرار من أجل المقارنة. على وجه التحديد ، يتم استخدام طريقة الزراعة المشتركة المباشرة17 وطريقة التعرض المباشر لفحص الخصائص المضادة للميكروبات للجسيمات النانوية. من خلال طريقة الاستزراع المشترك المباشر ، يمكن تحديد الحد الأدنى من التركيزات المثبطة والحد الأدنى من الجراثيم (MIC و MBC90-99.99 ، على التوالي) للأنواع الفردية ، ويمكن تحديد التركيز الأكثر فعالية (MPC) لأنواع متعددة. من خلال طريقة التعرض المباشر ، يمكن تمييز التأثيرات البكتيرية أو المبيدة للجراثيم للجسيمات النانوية عند الحد الأدنى من التركيزات المثبطة بقراءات الكثافة البصرية في الوقت الفعلي بمرور الوقت. طريقة الاستزراعالمباشر 14 مناسبة لفحص البكتيريا الملامسة بشكل مباشر وغير مباشر للأسطح ذات البنية النانوية. أخيرا ، يتم تقديم طريقة التعرض للتلامسالمركز 16 لفحص النشاط المضاد للبكتيريا لمنطقة معينة على سطح ذو بنية نانوية من خلال التطبيق المباشر للبكتيريا وتوصيف نمو البكتيريا في واجهة البنية النانوية الخلوية. تم تعديل هذه الطريقة من المعيار الصناعي الياباني JIS Z 2801: 200016 ، وتهدف إلى التركيز على تفاعلات سطح الميكروب واستبعاد آثار تحلل العينات السائبة في الثقافة الميكروبية على الأنشطة المضادة للميكروبات.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.5 mL microcentrifuge tube</td>
			<td>Milipore Sigma</td>
			<td>Z336777</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>80 L NTRL Certified Convection Drying Oven&#160;</td>
			<td>MTI Corporation</td>
			<td>BPG-7082</td>
			<td>https://www.mtixtl.com/BPG-7082.aspx</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(hydroxymethyl) aminomethane buffer pH 8.5; Tris buffer&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td>42457</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AnaSpec&#160;THIOFLAVIN T ULTRAPURE GRADE</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>50-850-291</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron-multiplying charge-coupled device digital camera&#160;</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>C9100-13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon 15 mL conical tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-959-49B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gluteraldehyde</td>
			<td>Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td>G5882</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemocytometer</td>
			<td>Brightline, Hausser Scientific</td>
			<td>1492</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inductively coupled plasma - optical emission spectrometry (ICP-OES)</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>8000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverse microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Eclipse Ti-S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luria Bertani Broth</td>
			<td>Sigma Life Science&#160;</td>
			<td>L3022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luria Bertani Broth + agar</td>
			<td>Sigma Life Science&#160;</td>
			<td>L2897</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MacroTube 5.0&#160;&#160;</td>
			<td>Benchmark Scientific</td>
			<td>C1005-T5-ST</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium oxide nanoparticles</td>
			<td>US Research Nanomaterials, Inc</td>
			<td>Stock #:&#160;US3310&#160;&#160;&#160;M</td>
			<td>MgO, 99+%, 20 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MS Semi-Micro Balance</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>MS105D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrocellulose paper</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>09-801A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-tissue treated 12-well polystyrene plate</td>
			<td>Falcon Corning Brand&#160;</td>
			<td>351143</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-tissue treated 48-well polystyrene plate</td>
			<td>Falcon Corning Brand&#160;</td>
			<td>351178</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-tissue treated 96-well polystyrene plate</td>
			<td>Falcon Corning Brand&#160;</td>
			<td>351172</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish 100 mm</td>
			<td>VWR</td>
			<td>470210-568</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish, 15 mm</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>FB0875713A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH meter</td>
			<td>VWR</td>
			<td>SP70P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning electron microscopy (SEM)</td>
			<td>TESCAN&#160;</td>
			<td>Vega3 SBH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97043-936</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Table top centrifuge</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>accuSpin Micro 17</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Table top centrifuge&#160;</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>Centrifuge 5430</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptic Soy Agar</td>
			<td>MP</td>
			<td>1010617</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptic Soy Broth</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>22092-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis spectrophotometer&#160;</td>
			<td>Tecan</td>
			<td>Infinite 200 PRO</td>
			<td>https://lifesciences.tecan.com/plate_readers/infinite_200_pro</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VWR Benchmark Incu-shaker 10L</td>
			<td>VWR</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-ray power defraction</td>
			<td>&#160;Panalytical</td>
			<td>N/A</td>
			<td>PANalytical Empyrean Series 2</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluation of antimicrobial activities of nanoparticles and nanostructured surfaces in vitro

تم استكشاف الأنشطة المضادة للميكروبات للجسيمات النانوية والأسطح ذات البنية النانوية ، مثل الفضة وأكسيد الزنك وثاني أكسيد التيتانيوم وأكسيد المغنيسيوم ، سابقا في البيئات السريرية والبيئية وفي المنتجات الغذائية الاستهلاكية. ومع ذلك ، فإن عدم الاتساق في الأساليب والمواد التجريبية المستخدمة قد بلغ ذروته في نتائج متضاربة ، حتى بين الدراسات لنفس أنواع البنية النانوية والأنواع البكتيرية. بالنسبة للباحثين الذين يرغبون في استخدام الهياكل النانوية كمادة مضافة أو طلاء في تصميم المنتج ، فإن هذه البيانات المتضاربة تحد من استخدامها في البيئات السريرية. 
لمواجهة هذه المعضلة ، نقدم في هذه المقالة أربع طرق مختلفة لتحديد الأنشطة المضادة للميكروبات للجسيمات النانوية والأسطح ذات البنية النانوية ، ومناقشة قابليتها للتطبيق في سيناريوهات مختلفة. من المتوقع أن يؤدي تكييف الأساليب المتسقة إلى بيانات قابلة للتكرار يمكن مقارنتها عبر الدراسات وتنفيذها لأنواع مختلفة من البنية النانوية والأنواع الميكروبية. نقدم طريقتين لتحديد الأنشطة المضادة للميكروبات للجسيمات النانوية وطريقتين للأنشطة المضادة للميكروبات للأسطح ذات البنية النانوية. 
بالنسبة للجسيمات النانوية ، يمكن استخدام طريقة الاستزراع المشترك المباشر لتحديد الحد الأدنى من تركيزات الجسيمات النانوية المثبطة والحد الأدنى للجراثيم ، ويمكن استخدام طريقة ثقافة التعرض المباشر لتقييم نشاط الجراثيم في الوقت الفعلي مقابل نشاط مبيد للجراثيم الناتج عن التعرض للجسيمات النانوية. بالنسبة للأسطح ذات البنية النانوية ، يتم استخدام طريقة الاستزراع المباشر لتحديد صلاحية البكتيريا بشكل غير مباشر ومباشر على اتصال مع الأسطح ذات البنية النانوية ، وتستخدم طريقة التعرض للتلامس المركز لفحص النشاط المضاد للميكروبات في منطقة معينة من سطح نانوي. نناقش المتغيرات التجريبية الرئيسية التي يجب مراعاتها في تصميم الدراسة في المختبر عند تحديد الخصائص المضادة للميكروبات للجسيمات النانوية والأسطح ذات البنية النانوية. كل هذه الطرق منخفضة التكلفة نسبيا ، وتستخدم تقنيات يسهل إتقانها نسبيا وتكرارها من أجل الاتساق ، وتنطبق على مجموعة واسعة من أنواع البنية النانوية والأنواع الميكروبية.

تم تحديد النشاط المضاد للبكتيريا لجسيمات أكسيد المغنيسيوم النانوية والأسطح ذات البنية النانوية باستخدام أربع طرق في المختبر قابلة للتطبيق عبر أنواع مختلفة من المواد والأنواع الميكروبية.
تفحص الطريقة A والطريقة B الأنشطة البكتيرية عند تعرضها للجسيمات النانوية في مرح?...

Watch this Scientific Journal Video about Evaluation of Antimicrobial Activities of Nanoparticles and Nanostructured Surfaces In Vitro at JoVE.com

Evaluation of Antimicrobial Activities of Nanoparticles and Nanostructured Surfaces In Vitro

نقدم أربع طرق لتقييم الأنشطة المضادة للميكروبات للجسيمات النانوية والأسطح ذات البنية النانوية باستخدام تقنيات المختبر . يمكن تكييف هذه الطرق لدراسة تفاعلات الجسيمات النانوية المختلفة والأسطح ذات البنية النانوية مع مجموعة واسعة من الأنواع الميكروبية.

تقييم الأنشطة المضادة للميكروبات للجسيمات النانوية والأسطح ذات البنية النانوية في المختبر

The antimicrobial activities of nanoparticles and nanostructured surfaces, such as silver, zinc oxide, titanium dioxide, and magnesium oxide, have been ...

توفر البروتوكولات طريقة لفحص الأنشطة المضادة للميكروبات للجسيمات النانوية والأسطح ذات البنية النانوية من تحقيقات المرحلة الأولية إلى فحوصات السطح الأكثر تعقيدا. على عكس الطرق الموصوفة سابقا والتي أسفرت عن بيانات لا تضاهى عبر الدراسات ، تنتج هذه الطرق نتائج متسقة وقابلة للمقارنة عبر مواد الجسيمات النانوية المختلفة والمواد ذات البنية النانوية والأنواع الميكروبية. قد يكون الحفاظ على توزيع متجانس للجسيمات النانوية في الطريقتين A و B أمرا صعبا.ستضمن عينات الدوامة بدقة تعليق الجسيمات النانوية ، كما أن سحب العينات ثلاث إلى أربع مرات بين الحصص سيحافظ على المعلقات ابدأ في جمع البكتيريا المستزرعة عن طريق اقتباس ملليلتر واحد من المزرعة البكتيرية المزروعة بين عشية وضحاها في أنابيب طرد مركزي صغيرة سعة 1.5 ملليلتر. بعد إنشاء عدد كاف من القسامات ، قم بطردها للوصول إلى كثافة الجلوس المطلوبة. اجمع المادة الطافية في وعاء التجميع.وأعد تعليق حبيبات الخلية في 0.5 ملليلتر من وسط النمو الطازج. الجمع بين التعليق من أنبوبين ، وكرر الطرد المركزي. بعد الطرد المركزي ، قم بغسل ثان بوسط نمو جديد وكرر دمج المحتوى من أنبوبين في أنبوب واحد قبل الطرد المركزي للأنابيب.أعط الغسيل الثالث مع 0.33 ملليلتر من العازلة تريس أو هيدروكسي إيثيل أمينوميثان العازلة. اجمع بين المعلقات الثلاثة ، كل منها بحجم 0.33 ملليلتر ، في جهاز طرد مركزي صغير واحد سعة 1.5 ملليلتر. بعد الطرد المركزي ، قم بإزالة المادة الطافية من الخلايا المحببة ، وأعد تعليق حبيبات الخلية في ملليلتر واحد من المخزن المؤقت الطازج الذي سيعرف باسم تعليق الخلية أو ثقافة البذر البكتيري في مرحلة التأخر.لتشكيل مزارع البكتيريا والجسيمات النانوية ، قم بقسمة ملليلتر من مزرعة البذر البكتيرية في كل بئر من 12 صفيحة بوليسترين غير معالجة بالأنسجة جيدا. لكل أنبوب طرد مركزي صغير سعة خمسة ملليلتر يحتوي على جزيئات أكسيد المغنيسيوم الموزونة مسبقا ، أضف ثلاثة ملليلتر من ثقافة البذر البكتيري. ودوامة الأنبوب لفترة وجيزة لخلط جسيمات أكسيد المغنيسيوم النانوية مع البكتيريا.بعد الخلط ، يتم تعليق المليلتر الواحد من جسيمات أكسيد المغنيسيوم النانوية إلى ثلاثة آبار منفصلة لإنشاء عينات ثلاثية لكل وزن تم قياسه مسبقا لجسيمات أكسيد المغنيسيوم النانوية. احتضان العينة طوال الليل عند 37 درجة مئوية و 120 دورة في الدقيقة. وانقل عينة من ثلاثة ملليلترات إلى أنبوب مخروطي فردي حجمه 15 ملليلترا باستخدام ماصة.ثم قم بإجراء تخفيف تسلسلي من واحد إلى 10 في لوحة بئر 96 عن طريق إضافة 180 ميكرولتر من المخزن المؤقت tris إلى كل بئر في الصف B إلى الصف G للعدد المناسب من الأعمدة. دوامة لفترة وجيزة أنبوب مخروطي 15 ملليلتر يحتوي على عينات بكتيرية ، وإضافة 50 ميكرولتر من العينة البكتيرية إلى بئر فردي في الصف A.بعد ذلك ، من الصف A ، انقل 20 ميكرولترا من العينة البكتيرية إلى البئر المقابل للصف B مع خلط قصير. باستخدام طرف ماصة معقم ، انقل 20 ميكرولترا من البئر في الصف B إلى البئر المقابل في الصف C.استمر في ذلك حتى الصف G لإكمال التخفيف التسلسلي من 10 إلى سالب واحد في الصف B إلى 10 إلى سالب ستة في الصف G.بمجرد الانتهاء من ذلك ، ماصة 100 ميكرولتر من كل بئر في لوحة أجار نمو مناسبة ، وانتشرت عبر اللوحة لتفريق ثقافة الخلية.ضع ألواح البئر في شاكر حاضنة طوال الليل عند 37 درجة مئوية ، واحتضن ألواح الآجار عند 37 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. افحص اللوحة ، وعد الألواح التي تحتوي على ما يقرب من 25 إلى 300 مستعمرة. إذا أمكن ، اختر لوحات من نفس قيمة التخفيف.لكل مادة يتم اختبارها ، قم بتخفيف العينات البكتيرية الليلية عن طريق إضافة ثلاثة قسامات سعة 200 ميكرولتر إلى وسط النمو إلى ثلاثة آبار ، وثلاثة حصص سعة 200 ميكرولتر من المستنبت البكتيري إلى آبار إضافية. ضع لوحة البئر 96 في قارئ اللوحة وامسحها ضوئيا. إذا لزم الأمر ، استمر في إضافة المرق أو الثقافة البكتيرية بين عشية وضحاها حتى تصل الكثافة البصرية عند 600 نانومتر ، أو OD 600 ، إلى 0.01 تقريبا.لتحضير معلقات الجسيمات النانوية البكتيرية ومعلقات الجسيمات النانوية للوسائط المعقمة ، قم بإزالة ملليلتر واحد من الثقافة البكتيرية أو الوسط من مجموعة ثلاثية من الأنابيب المخروطية 15 ملليلتر. وأضفه إلى أنبوب طرد مركزي سعة خمسة ملليلتر يحتوي على جسيمات نانوية تم قياسها مسبقا. دوامة الأنابيب لخلط الحل.توزيع الجسيمات النانوية بشكل متجانس عن طريق نقل قسمة ملليلتر واحد من أنبوب الطرد المركزي سعة خمسة ملليلتر إلى الأنبوب المخروطي سعة 15 ملليلتر. بمجرد الانتهاء من ذلك ، قم بتخصيص 200 ميكرولتر من كل عينة في الآبار الفردية للوحة بئر 96. بعد تحديد كثافة الجلوس الموصوفة سابقا ، أضف العينات والتحكم في الآبار الفردية للوحة البوليسترين غير المعالجة بالأنسجة المكونة من 48 بئرا.بعد ذلك ، قم بقسمة 0.75 ملليلتر من معلق الخلية في كل بئر يحتوي على العينات والضوابط. ضع صفيحة البئر 48 في شاكر حاضنة لمدة 24 ساعة عند 37 درجة مئوية ، مع الاهتزاز عند 120 دورة في الدقيقة. بعد الحضانة ، اجمع عينتين من كل مجموعة ، وانقلها بشكل فردي إلى أنابيب طرد مركزي صغيرة سعة خمسة ملليلتر.أضف ملليلتر من سائل الجسم المحاكي المنقح ، أو RSBF ، إلى كل أنبوب. تحضير أوراق السليلوز النيتروز المعقمة عن طريق قصها إلى سنتيمتر واحد من القطر. ضع ورق النيتروسليلوز المقطوع على طبق أجار يحتوي على الوسط المناسب.بعد ذلك ، أضف 50 ميكرولترا من المزرعة البكتيرية المخففة على ورق الترشيح قبل إضافة 50 ميكرولترا من وسط مناسب إلى مركز كل سطح عينة. باستخدام ملاقط معقمة ، التقط ورق السيلوز النيتريك من سطح البريم. اقلب ورق السليلوز النيتريك بعناية وضعه على سطح العينة بحيث تتلامس البكتيريا مع 50 ميكرولترا من الوسط والسطح النانوي محل الاهتمام.إذا كانت العينة قابلة للتحلل في الثقافة ، فضع حاملا تحتها لرفعها لتجنب ملامسة المخزن المؤقت tris. حافظ على الرطوبة عن طريق إضافة ملليلتر واحد من المخزن المؤقت tris إلى عينة تحتوي على بئر. بعد الحضانة بين عشية وضحاها ، اجمع ورق النيتروسليلوز من كل سطح عينة وضعه في خمسة ملليلتر من المخزن المؤقت tris.دوامة أوراق الترشيح التي تم جمعها وعينات المواد النانوية لمدة خمس ثوان. اجمع معلقات tris العازلة من العينة وضعها في أنابيب تجميع فردية جديدة. حددت التأثيرات المضادة للميكروبات باستخدام الطريقة A الحد الأدنى والتركيز المثبط ، أو MIC ، من ملليغرام واحد لكل ملليلتر من جسيمات أكسيد المغنيسيوم النانوية ، والحد الأدنى من تركيزات مبيد الجراثيم ، أو MBC 99.9 ، من 1.0 و 1.6 ملليغرام لكل ملليلتر من جسيمات أكسيد المغنيسيوم النانوية للإشريكية القولونية سلبية الجرام والزائفة الزنجارية على التوالي.أظهرت المكورات العنقودية الجلدية إيجابية الجرام ، S.Aureus ، والمكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين ، أو MRSA ، قيم MIC البالغة 0.5 و 0.7 وملليغرام واحد لكل جسيمات أكسيد المغنيسيوم النانوية ملليلتر على التوالي. تم تحديد قيم NBC 99.99 البالغة 1.6 و 1.2 ملليغرام لكل ملليلتر ل S.epidermis و S.aureus على التوالي. بينما لم يتم تخفيض MRSA إلى ما بعد NBC 90.تم تحديد MICs من 1.2 وواحد ملليغرام لكل ملليلتر في أنواع المبيضات الحساسة للأدوية والمقاومة للأدوية ، C albicans ، و C albicans مقاومة للفلوكونازول ، أو FR على التوالي. في المقابل ، أظهرت جسيمات أكسيد المغنيسيوم النانوية قيم MIC تبلغ واحدا و 0.7 ملليغرام لكل ملليلتر ، أو C.glabrata و C glabrata echinocandin مقاومة ، أو ER على التوالي. وصل كل نوع مرشح إلى NBC 90 من 0.7 إلى 1.2 ملليغرام لكل ملليلتر ، ولكن تم تخفيض C.glabrata ER فقط إلى NBC 99.9 عند 1.2 ملليغرام لكل ملليلتر.في الطريقة B ، نمت MRSA المعرضة للجسيمات النانوية بشكل كبير إلى OD من 0.85. أدى التعرض ل 1.2 ملليغرام لكل ملليلتر من جسيمات أكسيد المغنيسيوم النانوية و 6.25 ملليغرام لكل ملليلتر من تريميثوبريم إلى 80.2٪ و 81.6٪ من انخفاض نمو البكتيريا على التوالي. وبالمثل ، فإن 2.9 ملليغرام لكل ملليلتر من جسيمات هيدروكسيد المغنيسيوم النانوية قلل من نمو البكتيريا إلى 70.3٪ أدى التعرض لميكرولتر واحد لكل ملليلتر من الفانكومايسين إلى انخفاض بنسبة 99.99٪ في نمو MRSA ، مما يشير إلى نشاط جراثيم أكسيد المغنيسيوم وجزيئات هيدروكسيد المغنيسيوم النانوية.لم تظهر الطريقة C أي تثبيط لنمو البكتيريا مع الاتصال غير المباشر. أشارت النتائج إلى أن ZC21 كان له أقوى نشاط مضاد للبكتيريا ضد التصاق ونمو MRSA ، لجميع العينات التي تم اختبارها. في الطريقة D ، لم يتم تحديد المكورات العنقودية الذهبية القابلة للحياة في عينات 1.9A و 1.9 AA و EPD ، أو أوراق الترشيح المقترنة بها.ومع ذلك ، فإن التعرض لعينات EPD بعد الركوع قلل من نمو البكتيريا إلى عدد قليل من الخلايا على السطح النانوي وورق الترشيح المقلص. أدى تحديد أنشطة مضادات الميكروبات للجسيمات النانوية والأسطح ذات البنية النانوية إلى إجراء تحقيقات إضافية في تطبيقات الهندسة الحيوية ، بما في ذلك تلك المتعلقة بالجروح المزمنة والالتهابات المرتبطة بالزرع.

evaluation-antimicrobial-activities-nanoparticles-nanostructured

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Evaluation of Antimicrobial Activities of Nanoparticles and Nanostructured Surfaces In Vitro

Micropatterned Surfaces to Study Hyaluronic Acid Interactions with Cancer Cells

Cancer invasion and progression involves a motile cell phenotype, which is under complex regulation by growth factors/cytokines and extracellular matrix (ECM) components within the tumor microenvironment. Hyaluronic acid (HA) is one stromal ECM component that is known to facilitate tumor progression by enhancing invasion, growth, and angiogenesis1. Interaction of HA with its cell surface receptor CD44 induces signaling events that promote tumor cell growth, survival, and migration, thereby increasing metastatic spread2-3. HA is an anionic, nonsulfated glycosaminoglycan composed of repeating units of D-glucuronic acid and D-N-acetylglucosamine. Due to the presence of carboxyl and hydroxyl groups on repeating disaccharide units, native HA is largely hydrophilic and amenable to chemical modifications that introduce sulfate groups for photoreative immobilization 4-5. Previous studies involving the immobilizations of HA onto surfaces utilize the bioresistant behavior of HA and its sulfated derivative to control cell adhesion onto surfaces6-7. In these studies cell adhesion preferentially occurs on non-HA patterned regions.
To analyze cellular interactions with exogenous HA, we have developed patterned functionalized surfaces that enable a controllable study and high-resolution visualization of cancer cell interactions with HA. We utilized microcontact printing (uCP) to define discrete patterned regions of HA on glass surfaces. A "tethering" approach that applies carbodiimide linking chemistry to immobilize HA was used 8. Glass surfaces were microcontact printed with an aminosilane and reacted with a HA solution of optimized ratios of EDC and NHS to enable HA immobilization in patterned arrays. Incorporating carbodiimide chemistry with mCP enabled the immobilization of HA to defined regions, creating surfaces suitable for in vitro applications. Both colon cancer cells and breast cancer cells implicitly interacted with the HA micropatterned surfaces. Cancer cell adhesion occurred within 24 hours with proliferation by 48 hours. Using HA micropatterned surfaces, we demonstrated that cancer cell adhesion occurs through the HA receptor CD44. Furthermore, HA patterned surfaces were compatible with scanning electron microscopy (SEM) and allowed high resolution imaging of cancer cell adhesive protrusions and spreading on HA patterns to analyze cancer cell motility on exogenous HA.

A novel approach that allows the high-resolution analysis of cancer cell interactions with exogenous hyaluronic acid (HA) is described. Patterned surfaces are fabricated by combining carbodiimide chemistry and microcontact printing.

أسطح Micropatterned لدراسة التفاعلات حمض الهيالورونيك مع خلايا السرطان

Cancer invasion and progression involves a motile cell phenotype, which is under complex regulation by growth factors/cytokines and extracellular matrix ...

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being investigated for applications in imaging and therapy. Viral nanoparticles (VNPs) derived from plants can be regarded as self-assembled bionanomaterials with defined sizes and shapes. Plant viruses under investigation in the Steinmetz lab include icosahedral particles formed by Cowpea mosaic virus (CPMV) and Brome mosaic virus (BMV), both of which are 30 nm in diameter. We are also developing rod-shaped and filamentous structures derived from the following plant viruses: Tobacco mosaic virus (TMV), which forms rigid rods with dimensions of 300 nm by 18 nm, and Potato virus X (PVX), which form filamentous particles 515 nm in length and 13 nm in width (the reader is referred to refs. 1 and 2 for further information on VNPs).
From a materials scientist's point of view, VNPs are attractive building blocks for several reasons: the particles are monodisperse, can be produced with ease on large scale in planta, are exceptionally stable, and biocompatible. Also, VNPs are "programmable" units, which can be specifically engineered using genetic modification or chemical bioconjugation methods 3. The structure of VNPs is known to atomic resolution, and modifications can be carried out with spatial precision at the atomic level4, a level of control that cannot be achieved using synthetic nanomaterials with current state-of-the-art technologies.
In this paper, we describe the propagation of CPMV, PVX, TMV, and BMV in Vigna ungiuculata and Nicotiana benthamiana plants. Extraction and purification protocols for each VNP are given. Methods for characterization of purified and chemically-labeled VNPs are described. In this study, we focus on chemical labeling of VNPs with fluorophores (e.g. Alexa Fluor 647) and polyethylene glycol (PEG). The dyes facilitate tracking and detection of the VNPs 5-10, and PEG reduces immunogenicity of the proteinaceous nanoparticles while enhancing their pharmacokinetics 8,11. We demonstrate tumor homing of PEGylated VNPs using a mouse xenograft tumor model. A combination of fluorescence imaging of tissues ex vivo using Maestro Imaging System, fluorescence quantification in homogenized tissues, and confocal microscopy is used to study biodistribution. VNPs are cleared via the reticuloendothelial system (RES); tumor homing is achieved passively via the enhanced permeability and retention (EPR) effect12. The VNP nanotechnology is a powerful plug-and-play technology to image and treat sites of disease in vivo. We are further developing VNPs to carry drug cargos and clinically-relevant imaging moieties, as well as tissue-specific ligands to target molecular receptors overexpressed in cancer and cardiovascular disease.

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Plant viral nanoparticles (VNPs) are promising platforms for applications in biomedicine. Here, we describe the procedures for plant VNP propagation, purification, characterization, and bioconjugation. Finally, we show the application of VNPs for tumor homing and imaging using a mouse xenograft model and fluorescence imaging.

الفيروسية النانوية ل<em&gt; في الجسم الحي</em&gt; التصوير ورم

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being ...

Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a technology for regenerative medicine2. Unlike viruses, which have significant safety issues, polymeric nanoparticles can be designed to be non-toxic, non-immunogenic, non-mutagenic, easier to synthesize, chemically versatile, capable of carrying larger nucleic acid cargo and biodegradable and/or environmentally responsive. Cationic polymers self-assemble with negatively charged DNA via electrostatic interaction to form complexes on the order of 100 nm that are commonly termed polymeric nanoparticles. Examples of biomaterials used to form nanoscale polycationic gene delivery nanoparticles include polylysine, polyphosphoesters, poly(amidoamines)s and polyethylenimine (PEI), which is a non-degradable off-the-shelf cationic polymer commonly used for nucleic acid delivery1,3 . Poly(beta-amino ester)s (PBAEs) are a newer class of cationic polymers4 that are hydrolytically degradable5,6 and have been shown to be effective at gene delivery to hard-to-transfect cell types such as human retinal endothelial cells (HRECs)7, mouse mammary epithelial cells8, human brain cancer cells9 and macrovascular (human umbilical vein, HUVECs) endothelial cells10.
A new protocol to characterize polymeric nanoparticles utilizing nanoparticle tracking analysis (NTA) is described. In this approach, both the particle size distribution and the distribution of the number of plasmids per particle are obtained11. In addition, a high-throughput 96-well plate transfection assay for rapid screening of the transfection efficacy of polymeric nanoparticles is presented. In this protocol, poly(beta-amino ester)s (PBAEs) are used as model polymers and human retinal endothelial cells (HRECs) are used as model human cells. This protocol can be easily adapted to evaluate any polymeric nanoparticle and any cell type of interest in a multi-well plate format.

A protocol for nanoparticle tracking analysis (NTA) and high-throughput flow cytometry to evaluate polymeric gene delivery nanoparticles is described. NTA is utilized to characterize the nanoparticle particle size distribution and the plasmid per particle distribution. High-throughput flow cytometry enables quantitative transfection efficacy evaluation for a library of gene delivery biomaterials.

تقييم توصيل الجينات البوليمرية الجسيمات النانوية من تحليل تتبع جسيمات متناهية الصغر وعالية الإنتاجية قياس التدفق الخلوي

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide nanoparticles (IONP) (Fe3O4) to yield a magnetic bacterial nanocellulose (MBNC). The synthesis of MBNC is a precise and specifically designed multi-step process. Briefly, bacterial nanocellulose (BNC) pellicles are formed from preserved G. xylinus strain according to our experimental requirements of size and morphology. A solution of iron(III) chloride hexahydrate (FeCl3&#183;6H2O) and iron(II) chloride tetrahydrate (FeCl2&#183;4H2O) with a 2:1 molar ratio is prepared and diluted in deoxygenated high purity water. A BNC pellicle is then introduced in the vessel with the reactants. This mixture is stirred and heated at 80 &#176;C in a silicon oil bath and ammonium hydroxide (14%) is then added by dropping to precipitate the ferrous ions into the BNC mesh. This last step allows forming in situ magnetite nanoparticles (Fe3O4) inside the bacterial nanocellulose mesh to confer magnetic properties to BNC pellicle. A toxicological assay was used to evaluate the biocompatibility of the BNC-IONP pellicle. Polyethylene glycol (PEG) was used to cover the IONPs in order to improve their biocompatibility. Scanning electron microscopy (SEM) images showed that the IONP were located preferentially in the fibril interlacing spaces of the BNC matrix, but some of them were also found along the BNC ribbons. Magnetic force microscope measurements performed on the MBNC detected the presence magnetic domains with high and weak intensity magnetic field, confirming the magnetic nature of the MBNC pellicle. Young&#39;s modulus values obtained in this work are also in a reasonable agreement with those reported for several blood vessels in previous studies.

Here, we present a protocol to make a bacterial nanocellulose (BNC) magnetic for applications in damaged blood vessel reconstruction. The BNC was synthesized by G. xylinus strain. On the other hand, magnetization of the BNC was realized through in situ precipitation of Fe2+ and Fe3+ ferrous ions inside the BNC mesh.

تلفيق من Functionalized المغناطيسي البكتيرية Nanocellulose مع أكسيد الحديد النانوية

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

Eye Irritation Test (EIT) for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial (RhCE) Tissue Model

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and accurate assessment of ocular toxicity in man are needed. To address this need, we have developed an eye irritation test (EIT) which utilizes a three dimensional reconstructed human cornea-like epithelial (RhCE) tissue model that is based on normal human cells. The EIT is able to separate ocular&#160;irritants and corrosives (GHS Categories 1 and 2 combined) and those that do not require labeling (GHS No Category). The test utilizes two separate protocols, one designed for liquid chemicals and a second, similar protocol for solid test articles. The EIT prediction model uses a single exposure period (30 min for liquids, 6 hr for solids) and a single tissue viability cut-off (60.0% as determined by the MTT assay). Based on the results for 83 chemicals (44 liquids and 39 solids) EIT achieved 95.5/68.2/ and 81.8% sensitivity/specificity and accuracy (SS&#38;A) for liquids, 100.0/68.4/ and 84.6% SS&#38;A for solids, and 97.6/68.3/ and 83.1% for overall SS&#38;A. The EIT will contribute significantly to classifying the ocular irritation potential of a wide range of liquid and solid chemicals without the use of animals to meet regulatory testing requirements. The EpiOcular EIT method was implemented in 2015 into the OECD Test Guidelines as TG 492.

Eye Irritation Test EIT for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial RhCE Tissue Model

We have developed an eye irritation test which utilizes a three dimensional reconstructed human cornea-like epithelial (RhCE) tissue model. The test is able to discriminate between ocular irritant and corrosive materials (GHS Categories 1 and 2 combined) and those that do not require labeling (GHS No Category).

العين تهيج اختبار (EIT) لتحديد مخاطر العين مهيج للمواد الكيميائية باستخدام يعيد الإنسان القرنية مثل الظهارية (RHCE) الأنسجة نموذج

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and ...

Preparation of Thermoresponsive Nanostructured Surfaces for Tissue Engineering

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the Langmuir-Schaefer method. Amphiphilic block copolymers composed of polystyrene and PIPAAm (St-IPAAms) were synthesized by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) radical polymerization. A chloroform solution of St-IPAAm molecules was gently dropped into a Langmuir-trough apparatus, and both barriers of the apparatus were moved horizontally to compress the film to regulate its density. Then, the St-IPAAm Langmuir film was horizontally transferred onto a hydrophobically modified glass substrate by a surface-fixed device. Atomic force microscopy images clearly revealed nanoscale sea-island structures on the surface. The strength, rate, and quality of cell adhesion and detachment on the prepared surface were modulated by changes in temperature across the lower critical solution temperature range of PIPAAm molecules. In addition, a two-dimensional cell structure (cell sheet) was successfully recovered on the optimized surfaces. These unique PIPAAm surfaces may be useful for controlling the strength of cell adhesion and detachment.

Nanoscaled sea-island surfaces composed of thermoresponsive block copolymers were fabricated by the Langmuir-Schaefer method for controlling spontaneous cell adhesion and detachment. Both the preparation of the surface and the adhesion and detachment of cells on the surface were visualized.

إعداد Thermoresponsive ذات البنية النانومترية السطوح للهندسة الأنسجة

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the ...

Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of medicine. In addition to efforts to identify novel small-molecule antimicrobial drugs, there has been great interest in the use of metal nanoparticles as coatings for medical devices, wound dressings, and consumer packaging, due to their antimicrobial properties. The wide variety of methods available for nanoparticle synthesis results in a broad spectrum of chemical and physical properties which can affect antibacterial efficacy. This manuscript describes the pulsed laser-ablation in liquids (PLAL) method to create nanoparticles. This approach allows for the fine tuning of nanoparticle size, composition, and stability using post-irradiation methods as well as the addition of surfactants or volume excluders. By controlling particle size and composition, a large range of physical and chemical properties of metal nanoparticles can be explored which may contribute to their antimicrobial efficacy thereby opening new avenues for antibacterial development.

The antimicrobial properties of metals such as copper and silver have been recognized for centuries. This protocol describes pulsed laser-ablation in liquids, a method of synthesizing metal nanoparticles that provides the ability to fine tune the properties of these nanoparticles to optimize their antimicrobial effects.

إنتاج الجسيمات النانوية المعدنية عن طريق نابض بالليزر في الاجتثاث في السوائل: أداة لدراسة خصائص مضادة للجراثيم من الجسيمات النانوية

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and dampen loads in the spine. The IVD consists of a proteoglycan-rich nucleus pulposus (NP) and a collagen-rich annulus fibrosis (AF) sandwiched by cartilaginous end-plates. Together with the adjacent vertebrae, the vertebrae-IVD structure forms a functional spine unit (FSU). These microstructures contain unique cell types as well as unique extracellular matrices. Whole organ culture of the FSU preserves the native extracellular matrix, cell differentiation phenotypes, and cellular-matrix interactions. Thus, organ culture techniques are particularly useful for investigating the complex biological mechanisms of the IVD. Here, we describe a high-throughput approach for culturing whole lumbar mouse FSUs that provides an ideal platform for studying disease mechanisms and therapies for the IVD. Furthermore, we describe several applications that utilize this organ culture method to conduct further studies including contrast-enhanced microCT imaging and three-dimensional high-resolution finite element modeling of the IVD.

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

Whole organ culture of the intervertebral disc (IVD) preserves the native extracellular matrix, cell phenotypes, and cellular-matrix interactions. Here we describe an IVD culture system using mouse lumbar and caudal IVDs in their functional spinal units and several applications utilizing this system.

ل<em&gt; في المختبر</em&gt; نموذج الثقافة الجهاز من الفئران فقرات القرص

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and ...

Synthesis of Multi-walled Carbon Nanotubes Modified with Silver Nanoparticles and Evaluation of Their Antibacterial Activities and Cytotoxic Properties

In this study, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were treated with an aqueous sulfuric acid solution to form an oxygen-based functional group. Silver MWCNTs were prepared by the reductive deposition of silver from an aqueous solution of AgNO3 on the oxidized MWCNTs. Given the unique color of the CNTs, it was not possible to apply them to the minimum inhibitory concentration or mitochondrial toxicity assays to evaluate the toxicity and antibacterial properties, since they would interfere with the assays. The inhibition zone and minimum bactericidal concentration for the Ag-MWCNTs were measured and Live/Dead and Trypan Blue assays were used to measure the toxicity and antibacterial properties without interfering with the color of the CNTs.

In this study, antimicrobial nanomaterials were synthesized by acidic oxidation of multiwalled carbon nanotubes and subsequent reductive deposition of silver nanoparticles. Antimicrobial activity and cytotoxicity tests were performed with the as-prepared nanomaterials.

توليف للأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران تعديل مع جسيمات فضة نانوية وتقييم الخصائص السامة للخلايا والأنشطة المضادة للبكتيريا

In this study, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were treated with an aqueous sulfuric acid solution to form an oxygen-based functional group. Silver ...

Antimicrobial Characterization of Advanced Materials for Bioengineering Applications

The development of new advanced materials with enhanced properties is becoming more and more important in a wide range of bioengineering applications. Thus, many novel biomaterials are being designed to mimic specific environments required for biomedical applications such as tissue engineering and controlled drug delivery. The development of materials with improved properties for the immobilization of cells or enzymes is also a current research topic in bioprocess engineering. However, one of the most desirable properties of a material in these applications is the antimicrobial capacity to avoid any undesirable infections. For this, we present easy-to-follow protocols for the antimicrobial characterization of materials based on (i) the agar disk diffusion test (diffusion method) and (ii) the ISO 22196:2007 norm to measure the antimicrobial activity on material surfaces (contact method). This protocol must be performed using Gram-positive and Gram-negative bacteria and yeast to cover a broad range of microorganisms. As an example, 4 materials with different chemical natures are tested following this protocol against Staphylococcus aureus, Escherichia coli, and Candida albicans.The results of these tests exhibit non-antimicrobial activity for the first material and increasing antibacterial activity against Gram-positive and Gram-negative bacteria for the other 3 materials. However, none of the 4 materials are able to inhibit the growth of Candida albicans.

We present a protocol for the antimicrobial characterization of advanced materials. Here, the antimicrobial activity on material surfaces is measured by two methods that complement each other: one is based on the agar disk diffusion test, and the other is a standard procedure based on the ISO 22196:2007 norm.

مضادات الميكروبات توصيف المواد المتقدمة لتطبيقات الهندسة الحيوية

The development of new advanced materials with enhanced properties is becoming more and more important in a wide range of bioengineering applications. ...