Name: evaluation of antimicrobial activities of nanoparticles and nanostructured surfaces in vitro
Uploaded: 2023-04-21T14:40:00
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저자는 미국 국립 과학 재단 (NSF CBET 상 1512764 및 NSF PIRE 1545852), 국립 보건원 (NIH NIDCR 1R03DE028631), 캘리포니아 대학교 (UC) 리전트 교수 개발 펠로우쉽, 연구 종자 보조금위원회 (Huinan Liu) 및 Patricia Holt-Torres에게 수여 된 UC-Riverside 대학원 연구 멘토십 프로그램 보조금. 저자는 SEM/EDS 사용을 위해 UC-Riverside의 CFAMM(Central Facility for Advanced Microscopy and Microanalysis)과 XRD 사용을 위해 Perry Cheung 박사가 제공한 지원에 감사드립니다. 저자는 또한 실험 및 데이터 분석에 도움을 준 Morgan Elizabeth Nator 및 Samhitha Tumkur에게 감사를 표합니다. 이 기사에 표현된 모든 의견, 발견, 결론 또는 권장 사항은 저자의 것이며 반드시 국립 과학 재단 또는 국립 보건원의 견해를 반영하는 것은 아닙니다.

직접 공동 배양 및 직접 노출 방법을 제시하기 위해 산화 마그네슘 나노 입자 (nMgO)를 모델 재료로 사용하여 박테리아 상호 작용을 입증합니다. 직접 배양 및 집중 접촉 노출 방법을 제시하기 위해 나노 구조 표면이 있는 Mg 합금을 예로 사용합니다.
1. 나노 물질의 살균
참고: 모든 나노 물질은 미생물 배양 전에 멸균 또는 소독해야 합니다. 사용?...

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우리는 나노 입자 및 나노 구조 표면의 항균 활성을 특성화하기 위해 4 가지 시험관 내 방법 (AD)을 제시했습니다. 이러한 각 방법은 나노 물질에 대한 반응으로 시간 경과에 따른 박테리아 성장 및 생존력을 정량화하지만 시간 경과에 따른 초기 박테리아 파종 밀도, 성장 및 생존력을 측정하는 데 사용되는 방법에는 약간의 차이가 있습니다. 이 방법 중 세 가지, 직접 공동 배양 방법 (A) <sup cl...

미국에서만 매년 170만 명이 병원 획득 감염(HAI)을 일으키며, 이 중 17건 중 1건이 사망에 이른다1. 또한 HAI의 치료 비용은 연간 280억 달러에서 450억 달러에 이르는 것으로 추정됩니다 1,2. 이러한 HAI는 메티실린 내성 황색포도상구균(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)3,4 및 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)4에 의해 우세하며, 이들은 일반적으로 만성 상처 감염으로부터 분리되며, 일반적으로 유리한 환자 결과를 얻기 위해 광범위한 치료와 시간이 필요합니다.
지난 수십 년 동안 이러한 박테리아 및 기타 병원성 박테리아와 관련된 감염을 치료하기 위해 여러 항생제 종류가 개발되었습니다. 예를 들어, 리파마이신 유사체는 MRSA, 다른 그람 양성 및 그람 음성 감염, 및 Mycobacterium spp. 감염을 치료하기 위해 사용되어 왔다5. 1990년대에는 증가하는 M. tuberculosis 감염을 효과적으로 치료하기 위해 추가 약물을 리파마이신 유사체와 결합하여 효과를 높였습니다. 그러나, 결핵균 감염자의 약 5%는리팜피신에 내성이 남아 있으며5,6, 다제내성균에 대한 우려가 증가하고 있다7. 현재, 항생제 단독으로는 HAI 치료에 충분하지 않을 수 있으며, 이로 인해 대체 항균 요법에 대한 지속적인 연구가 촉발되었다1.
은(Ag)8,9,10 및 금(Au)11과 같은 중금속과 이산화티타늄(TiO2)12 및 산화아연(ZnO)13과 같은 세라믹은 나노입자(NP) 형태(각각 AgNP, AuNP, TiO2 NP 및 ZnONP)는 항균 활성에 대해 조사되었으며 잠재적인 항생제 대안으로 확인되었습니다. 또한, 마그네슘 합금 (Mg 합금) 14,15,16, 산화 마그네슘 나노 입자 17,18,19,20,21 및 수산화 마그네슘 나노 입자 [각각 nMgO 및 nMg (OH) 2]22,23,24 , 또한 조사되었습니다. 그러나 나노 입자에 대한 이전의 항균 연구는 일관되지 않은 재료와 연구 방법을 사용하여 비교하기 어렵거나 불가능하고 때로는 본질적으로 모순되는 데이터를 생성했습니다18,19. 예를 들어,은 나노 입자의 최소 억제 농도 (MIC)와 최소 살균 농도 (MBC)는 다른 연구에서 크게 달랐다. Ipe et al.25는 그람 양성균 및 그람 음성균에 대한 MIC를 결정하기 위해 ~26nm의 평균 입자 크기를 갖는 AgNP의 항균 활성을 평가했습니다. 녹농균, 대장균, 황색포도상구균 및 MRSA에 대해 확인된 MIC는 각각 2μg/mL, 5μg/mL, 10μg/mL 및 10μg/mL였습니다. 대조적으로, Parvekar et al.26은 평균 입자 크기가 5nm인 AgNP를 평가했습니다. 이 경우 AgNP MIC와 0.625mg/mL의 MBC가 S. 아우레우스에 효과적인 것으로 밝혀졌습니다. 또한, Loo et al.27은 4.06 nm 크기의 AgNPs를 평가하였다. 대장균이 이러한 나노 입자에 노출되었을 때 MIC와 MBC는 7.8 μg / mL로보고되었습니다. 마지막으로 Ali et al.28은 평균 크기가 18nm인 구형 AgNP의 항균 특성을 조사했습니다. 녹농균, 대장균 및 MRSA가 이들 나노입자에 노출되었을 때, MIC는 각각 27 μg/mL, 36 μg/mL, 27 μg/mL 및 36 μg/mL에서 확인되었고, MBC는 각각 36 μg/mL, 42 μg/mL 및 30 μg/mL에서 확인되었다.
나노 입자의 항균 활성은 최근 수십 년 동안 광범위하게 연구되고 보고되었지만 연구 전반에 걸쳐 직접 비교할 수 있는 재료 및 연구 방법에 대한 표준은 없습니다. 이러한 이유로 우리는 재료와 방법을 일관되게 유지하면서 나노 입자의 항균 활성을 특성화하고 비교하기 위해 직접 공동 배양 방법 (방법 A)과 직접 노출 방법 (방법 B)의 두 가지 방법을 제시합니다.
나노 입자 외에도 나노 구조 표면도 항균 활성에 대해 조사되었습니다. 여기에는 그래핀 나노시트, 탄소 나노튜브, 흑연29와 같은 탄소 기반 재료와 순수 Mg 및 Mg 합금이 포함됩니다. 이들 물질 각각은 탄소 기반 물질에 의해 세포막에 가해지는 물리적 손상 및 Mg가 분해될 때 활성 산소종(ROS)의 방출을 통한 대사 과정 또는 DNA 손상을 포함하여 적어도 하나의 항균 메커니즘을 나타냈습니다. 또한, 아연(Zn)과 칼슘(Ca)이 Mg 합금의 형성에 결합될 때, Mg 매트릭스 입자 크기의 미세화가 향상되고, 이는 Mg-단독 샘플(14)에 비해 기판 표면에 대한 박테리아 접착의 감소로 이어진다. 항균 활성을 입증하기 위해 직접 및 간접 표면 접촉을 통한 박테리아 집락 형성 단위(CFU)의 정량화를 통해 시간 경과에 따른 나노 구조 물질 위와 주변의 박테리아 부착을 결정하는 직접 배양 방법(방법 C)을 제시합니다.
크기, 모양 및 방향을 포함한 표면의 나노 구조의 기하학은 재료의 살균 활성에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, Lin et al.16 은 양극 산화 및 전기 영동 증착 (EPD)을 통해 Mg 기판의 표면에 상이한 나노 구조 MgO 층을 제조했다. 시험관 내에서 나노구조화된 표면에 일정 기간 노출된 후, S. 아우레우스 의 성장은 처리되지 않은 Mg에 비해 실질적으로 감소되었다. 이것은 처리되지 않은 금속 Mg 표면에 비해 박테리아 접착에 대한 나노 구조 표면의 더 큰 효능을 나타냅니다. 다양한 나노 구조 표면의 항균 특성의 다양한 메커니즘을 밝히기 위해 관심 영역 내에서 세포-표면 상호 작용을 결정하는 집속 접촉 노출 방법(방법 D)이 이 기사에서 논의됩니다.
이 기사의 목적은 서로 다른 나노 입자, 나노 구조 표면 및 미생물 종에 적용 할 수있는 4 가지 시험관 내 방법을 제시하는 것입니다. 비교 가능성을 위해 일관되고 재현 가능한 데이터를 생성하기 위해 각 방법에 대한 주요 고려 사항에 대해 논의합니다. 구체적으로, 나노입자의 항균성을 조사하기 위해 직접공배양법(17)과 직접노광법이 사용된다. 직접 공동 배양 방법을 통해 개별 종에 대해 최소 억제 및 최소 살균 농도(각각 MIC 및 MBC90-99.99)를 결정할 수 있으며 여러 종에 대해 가장 강력한 농도(MPC)를 결정할 수 있습니다. 직접 노출 방법을 통해 최소 억제 농도에서 나노 입자의 정균 또는 살균 효과는 시간 경과에 따른 실시간 광학 밀도 판독값으로 특성화할 수 있습니다. 직접 배양14 방법은 나노 구조 표면과 직접 및 간접적으로 접촉하는 박테리아를 검사하는 데 적합합니다. 마지막으로, 박테리아의 직접 적용과 세포-나노 구조 계면에서의 박테리아 성장의 특성화를 통해 나노 구조 표면의 특정 영역의 항균 활성을 조사하기 위해 초점 접촉 노출16 방법이 제시됩니다. 이 방법은 일본 산업 표준 JIS Z 2801:200016에서 수정되었으며 미생물-표면 상호 작용에 초점을 맞추고 미생물 배양에서 벌크 샘플 분해가 항균 활성에 미치는 영향을 배제하기 위한 것입니다.

<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

은, 산화 아연, 이산화 티타늄 및 산화 마그네슘과 같은 나노 입자 및 나노 구조 표면의 항균 활성은 이전에 임상 및 환경 환경과 소모성 식품에서 탐구되었습니다. 그러나 사용된 실험 방법과 재료의 일관성 부족은 동일한 나노 구조 유형과 박테리아 종에 대한 연구 사이에서도 상충되는 결과를 낳았습니다. 나노 구조를 제품 설계에서 첨가제 또는 코팅으로 사용하려는 연구자의 경우 이러한 상충되는 데이터는 임상 환경에서의 활용을 제한합니다. 
이 딜레마에 맞서기 위해 이 기사에서는 나노 입자와 나노 구조 표면의 항균 활성을 결정하는 네 가지 방법을 제시하고 다양한 시나리오에서 적용 가능성에 대해 논의합니다. 일관된 방법을 적용하면 연구 전반에 걸쳐 비교하고 다양한 나노 구조 유형 및 미생물 종에 대해 구현할 수 있는 재현 가능한 데이터로 이어질 것으로 예상됩니다. 나노입자의 항균 활성을 결정하는 두 가지 방법과 나노 구조 표면의 항균 활성을 결정하는 두 가지 방법을 소개합니다. 
나노 입자의 경우, 직접 공동 배양 방법을 사용하여 나노 입자의 최소 억제 및 최소 살균 농도를 결정할 수 있으며, 직접 노출 배양 방법을 사용하여 나노 입자 노출로 인한 실시간 정균 대 살균 활성을 평가할 수 있습니다. 나노 구조 표면의 경우, 직접 배양 방법은 나노 구조 표면과 간접적으로 직접 접촉하는 박테리아의 생존 가능성을 결정하는 데 사용되며, 초점 접촉 노출 방법은 나노 구조 표면의 특정 영역에서 항균 활성을 검사하는 데 사용됩니다. 우리는 나노 입자 및 나노 구조 표면의 항균 특성을 결정할 때 시험관 내 연구 설계를 위해 고려해야 할 주요 실험 변수에 대해 논의합니다. 이러한 모든 방법은 상대적으로 비용이 저렴하고 비교적 마스터하기 쉽고 일관성을 위해 반복 가능한 기술을 사용하며 광범위한 나노 구조 유형 및 미생물 종에 적용할 수 있습니다.

산화 마그네슘 나노 입자 및 나노 구조 표면의 항균 활성 식별은 다양한 재료 유형 및 미생물 종에 적용 할 수있는 4 가지 시험관 내 방법을 사용하여 제시되었습니다.
방법 A와 방법 B는 지연 단계 (방법 A) 및 로그 단계 (방법 B)에서 24 시간 이상 나노 입자에 노출되었을 때 박테리아 활동을 검사합니다. 방법 A는 MIC 및 MBC에 관한 결과를 제공하는 반면, 방법 B는 나노 입자...

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Evaluation of Antimicrobial Activities of Nanoparticles and Nanostructured Surfaces In Vitro

시험관 내 기술을 사용하여 나노 입자 및 나노 구조 표면의 항균 활성을 평가하는 네 가지 방법을 소개합니다. 이러한 방법은 다양한 나노 입자 및 나노 구조 표면과 광범위한 미생물 종의 상호 작용을 연구하는 데 적용될 수 있습니다.

시험관 내에서 나노 입자 및 나노 구조 표면의 항균 활성 평가

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

이 프로토콜은 예비 단계 조사에서 보다 복잡한 표면 검사에 이르기까지 나노 입자 및 나노 구조 표면의 항균 활성을 검사하는 방법을 제공합니다. 연구 전반에 걸쳐 비교할 수 없는 데이터를 초래한 이전에 설명한 방법과 달리 이러한 방법은 다양한 나노 입자 재료, 나노 구조 재료 및 미생물 종에 걸쳐 일관되고 비교 가능한 결과를 생성합니다. 방법 A와 B에서 나노 입자의 균일 한 분포를 유지하는 것은 어려울 수 있습니다.샘플을 철저히 소용돌이 치면 나노 입자 현탁액이 보장되고 부분 표본 사이에 3-4 회 피펫 팅이 현탁액을 유지합니다. 하룻밤 사이에 자란 박테리아 배양 물 1 밀리리터를 1.5 밀리리터 마이크로 원심 분리기 튜브에 분주하여 배양 된 박테리아 수집을 시작합니다. 충분한 수의 분취액을 만든 후 원하는 좌석 밀도에 도달하도록 원심 분리합니다. 상청액을 수집 용기에 수집합니다.세포 펠릿을 0.5 밀리리터의 신선한 성장 배지에 재현탁시킨다. 두 튜브의 현탁액을 결합하고 원심 분리를 반복하십시오. 원심 분리 후, 신선한 성장 배지로 두 번째 세척을하고 튜브를 원심 분리하기 전에 두 개의 튜브에서 내용물을 하나로 결합하는 것을 반복하십시오.0.33 밀리리터의 트리스 완충액 또는 히드 록시 에틸 아미노 메탄 완충액으로 세 번째 세척을하십시오. 각각 0.33 밀리리터 부피의 3 개의 현탁액을 하나의 1.5 밀리리터 마이크로 원심 분리기로 결합합니다. 원심분리 후, 펠릿화된 세포로부터 상청액을 제거하고, 세포 현탁액 또는 래그 단계 박테리아 파종 배양으로 알려진 1밀리리터의 신선한 트리스 완충액에 세포 펠릿을 다시 현탁시킨다.박테리아 및 나노입자 배양물을 형성하기 위해, 2밀리리터의 박테리아 파종 배양물을 조직 처리되지 않은 폴리스티렌 플레이트의 12웰의 각 웰에 분취한다. 미리 칭량된 산화마그네슘 입자가 들어 있는 각 5밀리리터 마이크로 원심분리기 튜브에 3밀리리터의 박테리아 파종 배양물을 추가합니다. 튜브를 잠깐 소용돌이치게 하여 산화마그네슘 나노입자와 박테리아를 혼합한다.혼합 후, 산화마그네슘 나노입자 현탁액 1밀리리터를 3개의 개별 웰에 분취하여 산화마그네슘 나노입자의 미리 측정된 중량의 3배 샘플을 생성하였다. 샘플을 섭씨 37도 및 120rpm에서 밤새 배양합니다. 그리고 피펫을 사용하여 3 밀리리터 샘플을 개별 15 밀리리터 원뿔형 튜브로 옮깁니다.그런 다음 적절한 수의 컬럼에 대해 행 B에서 행 G의 각 웰에 180마이크로리터의 트리스 버퍼를 추가하여 96웰 플레이트에서 1-10회 연속 희석을 수행합니다. 박테리아 샘플이 들어 있는 15밀리리터 원뿔형 튜브를 간단히 와동시키고 50마이크로리터의 박테리아 샘플을 행 A.Next의 개별 웰에 추가합니다. 멸균 피펫 팁을 사용하여 B 행의 웰에서 C 행의 해당 웰로 20 마이크로 리터를 옮깁니다.G 행까지 계속하여 B 행의 10에서 10 행의 음극 6까지 연속 희석을 완료합니다. 플레이트를 가로질러 퍼뜨려 세포 배양물을 분산시킨다.웰 플레이트를 섭씨 37도에서 하룻밤 동안 인큐베이터 셰이커에 넣고 한천 플레이트를 섭씨 37도에서 24시간 동안 인큐베이션합니다. 플레이트를 검사하고, 대략 25 내지 300개의 콜로니를 갖는 플레이트를 계수한다. 가능하면 동일한 희석 값의 플레이트를 선택하십시오.시험할 각 물질에 대해, 성장 배지에 3개의 200 마이크로리터 분취액을 3개의 웰에 첨가하고, 박테리아 배양의 3개의 200 마이크로리터 분취액을 추가 웰에 첨가하여 하룻밤 박테리아 샘플을 희석한다. 96웰 플레이트를 플레이트 리더에 넣고 스캔합니다. 필요한 경우 600나노미터 또는 OD 600에서 광학 밀도가 약 0.01에 도달할 때까지 배양액을 계속 추가하거나 밤새 박테리아 배양을 계속합니다.박테리아 나노 입자 현탁액 및 멸균 매체 나노 입자 현탁액을 제조하기 위해, 15 밀리리터 원뿔형 튜브의 삼중 세트로부터 1 밀리리터의 박테리아 배양 또는 배지를 제거한다. 그리고 미리 측정 된 나노 입자가 들어있는 5 밀리리터 원심 분리기 튜브에 첨가하십시오. 튜브를 소용돌이 치며 용액을 혼합합니다.5 밀리리터 원심분리 튜브로부터 15 밀리리터 원뿔형 튜브로 1 밀리리터 분취량을 옮겨 나노입자를 균질하게 분배한다. 완료되면 각 샘플 200마이크로리터를 96웰 플레이트의 개별 웰에 분취합니다. 앞서 설명한 착석 밀도를 결정한 후, 샘플 및 대조군을 48 웰 비조직 처리된 폴리스티렌 플레이트의 개별 웰에 추가합니다.다음에, 0.75 밀리리터의 세포 현탁액을 샘플 및 대조군을 함유하는 각각의 웰에 분취한다. 48웰 플레이트를 섭씨 37도에서 24시간 동안 인큐베이터 쉐이커에 넣고 120RPM으로 진탕합니다. 배양 후 각 그룹에서 두 개의 샘플을 수집하고 라벨이 붙은 5밀리리터 마이크로 원심분리기 튜브에 개별적으로 옮깁니다.각 튜브에 2 밀리리터의 수정 된 모의 체액 (RSBF)을 추가하십시오. 멸균 된 아질산 셀룰로오스 종이를 직경 1cm로 잘라서 준비하십시오. 절단된 니트로셀룰로오스 종이를 적절한 배지가 들어 있는 한천 플레이트에 놓습니다.다음으로, 희석된 박테리아 배양액 50마이크로리터를 여과지에 첨가한 후 각 샘플 표면의 중앙에 적절한 배지 50마이크로리터를 첨가합니다. 멸균 된 핀셋을 사용하여 오거 표면에서 질산 셀로스 종이를 집어 올립니다. 질산 셀룰로오스 종이를 조심스럽게 뒤집어 샘플 표면에 놓아 박테리아가 50 마이크로 리터의 배지 및 관심있는 나노 구조 표면과 접촉하도록합니다.샘플이 배양 중에 분해되는 경우 트리스 버퍼와의 접촉을 피하기 위해 홀더를 그 아래에 놓아 들어 올리십시오. 1밀리리터의 트리스 완충액을 웰이 포함된 샘플에 추가하여 습도를 유지합니다. 하룻밤 배양 후, 각 샘플 표면으로부터 니트로셀룰로스 페이퍼를 수집하고, 이들을 5밀리리터의 트리스 완충액에 넣는다.수집된 여과지와 나노표면 물질 샘플을 5초 동안 소용돌이칩니다. 샘플에서 트리스 버퍼 현탁액을 수집하고 개별 신선한 수집 튜브에 넣습니다. 방법 A를 사용한 항균 효과는 그람 음성 대장균 및 녹농균에 대해 산화 마그네슘 나노 입자 밀리리터 당 1 밀리그램의 최소 및 억제 농도 (MIC)와 산화 마그네슘 나노 입자의 밀리리터 당 1.0 및 1.6 밀리그램의 최소 살균 농도 (MBC 99.9)를 각각 확인했다.그람 양성 포도상 구균 표피, S.Aureus 및 메티 실린 내성 황색 포도상 구균 (MRSA)은 MIC의 값이 각각 밀리리터 당 0.5, 0.7 및 1 밀리그램 / 밀리리터 산화 마그네슘 나노 입자를 입증했습니다. 밀리리터당 1.6밀리그램 및 1.2밀리그램의 NBC 99.99 값이 각각 S.epidermis 및 S.aureus에 대해 확인되었습니다. MRSA는 NBC 90 이상으로 감소하지 않았습니다.밀리리터당 1.2 및 1밀리그램의 MIC는 약물 민감성 및 약물 내성 칸디다 종, C 알비칸스 및 C 알비칸스 플루코나졸 내성 또는 FR에서 각각 확인되었습니다. 대조적으로, 산화 마그네슘 나노 입자는 밀리리터 당 1 및 0.7 밀리그램, 또는 C.glabrata 및 C glabrata echinocandin 내성 또는 ER의 MIC 값을 각각 입증했다. 각 후보 종은 밀리리터당 0.7 내지 1.2 밀리그램의 NBC 90에 도달했지만, C.glabrata ER만이 밀리리터당 1.2 밀리그램의 NBC 99.9로 감소되었다.방법 B에서, 나노 입자에 노출 된 MRSA는 0.85의 OD로 기하 급수적으로 증가했다. 산화 마그네슘 나노 입자 밀리리터 당 1.2 밀리그램과 트리 메토 프림 밀리리터 당 6.25 밀리그램에 노출되면 박테리아 성장이 각각 80.2 %와 81.6 % 감소했다. 유사하게, 수산화 마그네슘 나노 입자의 밀리리터 당 2.9 밀리그램은 박테리아 성장을 70.3 %로 감소 시켰습니다 반코마이신 밀리리터 당 1 마이크로 리터에 노출되면 MRSA의 성장이 99.99 % 감소하여 산화 마그네슘 및 수산화 마그네슘 나노 입자의 정균 활성을 시사합니다.방법 C는 간접 접촉으로 박테리아 성장을 억제하지 않는 것으로 나타났습니다. 결과는 ZC21이 시험된 모든 표본을 위한 MRSA의 접착 그리고 성장에 대하여 가장 강한 항균 활동이, 있었다는 것을 나타내었다. 방법 D에서는 1.9A, 1.9 AA 및 EPD 샘플 또는 쌍을 이루는 여과지에서 생존 가능한 황색포도상구균이 확인되지 않았습니다.그러나, 무릎을 꿇은 후 EPD 샘플에 노출되면 나노 구조 표면 및 파싱 된 여과지에서 몇 개의 세포로 박테리아 성장이 감소했습니다. 나노 입자 및 나노 구조 표면 항균 활성을 식별하면 만성 상처 및 임플란트 관련 감염과 관련된 응용 분야를 포함하여 생명 공학 응용 분야에서 추가 조사가 이루어졌습니다.

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.

Micropatterned 표면은 암세포와 Hyaluronic 산성 상호 작용을 연구하기 위해

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

연구

생체공학

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.

에 대한 바이러스 나노 입자<em&gt; 생체에</em&gt; 종양 이미징

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.

고분자 유전자 배달에 대한 평가는 Nanoparticle 추적 분석 및 높은 처리량 유동 세포 계측법에 의해 나노 입자

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.

철 산화물 나노 입자와 기능화 자기 세균 Nanocellulose의 제작

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).

복원 된 인간의 각막 모양의 상피 (RHCE) 조직 모델을 사용하여 눈에 자극성 화학 물질의 위험 식별을위한 눈 자극 시험 (EIT)

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.

조직 공학 Thermoresponsive 나노 구조 표면의 제조

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.

액체에서의 펄스 레이저 어블 레이션에 의한 금속 나노 입자의 제조 : 나노 입자의 항균성 연구를위한 도구

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.

<em&gt; 체외</em쥐의 추간판의&gt; 장기 문화 모델

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.

나노 입자와 그들의 항균 활동 및 세포 독성 속성의 평가 수정 다중 벽 탄소 나노튜브의 합성

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.

생명 공학 응용 프로그램에 대 한 고급 재료의 항균 특성

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