بررسی اثر آنتی‌باکتریال نانوذرات مس بر سوش‌های باکتریایی شایع در عفونت‌های بیمارستانی

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی و کمیته‌ی تحقیقات دانشجویی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 استادیار، مرکز تحقیقات بیوسنسور، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان،اصفهان، ایران

3 استادیار، مرکز تحقیقات بیماری‌های عفونی و گرمسیری و گروه میکروب‌شناسی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

4 استادیار، گروه شیمی، دانشکده‌ی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

مقدمه: در سال‌های اخیر میزان مقاومت باکتری‌ها به درمان‌های آنتی بیوتیکی به طرز نگران‌کننده‌ای زیاد شده است. از طرف دیگر سرعت کشف آنتی‌بیوتیک‌های جدید به هیچ وجه پاسخ‌گوی سرعت افزایش مقاومت باکتریایی نمی‌باشد و نیاز مبرم به رویکرد‌های جدید برای مقابله با عفونت‌های باکتریایی حس می‌شود. بر همین اساس در این مطالعه اثر آنتی‌‌باکتریال نانوذرات مس بر سوش‌‌های باکتریایی که در ایجاد عفونت‌های بیمارستانی نقش دارند، بررسی شد.روش‌ها: در این مطالعه اثر نانوذرات مس با قطر متوسط 20 نانومتر که با روش تبخیر قوس الکتریکی (Electric arc evaporation) تهیه شده بودند، بر روی ایزوله‌های استاندارد و بالینی اشرشیا کلی، استافیلوکوکوس مقاوم به متی‌سیلین، انتروکوکوس فکالیس، کلبسیلا و سودوموناس آئروژینوزا بررسی شد. در این بررسی MIC (Minimum inhibitory concentration) و MBC (Minimum bactericidal concentration) تعیین شد و سپس اثر آنتی‌باکتریال با استفاده از روش انتشار دیسکی سنجیده شد.یافته‌ها: نانوذرات مس با موفقیت با روش قوس الکتریکی سنتز شدند. در جریان 50 آمپر، آنالیزهای Transmission electron microscope (TEM)، XRD (X ray diffraction) و SEM (Scanning electron microscope) نشان‌دهنده‌ی شکل‌گیری ذرات به نسبت خالص، به شدت پراکنده و قهوه‌ای رنگ نانوذرات مس با متوسط اندازه‌ی 20 نانومتر بود. این نانوذرات سپس در تست انتشار دیسکی به کار گرفته شدند. نتایج این تست نشان داد که اشرشیا کلی و استافیلوکوکوس مقاوم به متی‌سیلین نسبت به نانوذرات مس حساس می‌باشند. اثر نانوذرات مس بر اشرشیا کلی از سفالکسین بیشتر ولی از سیپروفلوکساسین کمتر است. اثر نانوذرات مس بر استافیلوکوکوس مقاوم به متی‌سیلین از وانکومایسین بیشتر ولی از لینزولید کمتر بود. دیگر سوش‌های باکتریایی به طور کامل به نانوذرات مس مقاوم بودند به طوریکه ‌هاله‌ی مهار رشد در اطراف چاهک‌های حاوی نانوذرات مس در هیچ کدام از پلیت‌های کشت این باکتری‌ها مشاهده نشد.نتیجه‌گیری: می‌توان از نانوذرات مس در درمان و یا پیشگیری از عفونت‌های حاصله از اشرشیا کلی و استافیلوکوکوس مقاوم به متی‌سیلین استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

In-Vitro Effects of Copper Nanoparticles on Common Bacterial Strains Implicated in Nosocomial Infections

نویسندگان [English]

  • Elham Yousefi 1
  • Mohammad Rafienia 2
  • Hossein Fazeli 3
  • Mohammad Zaman Kasai 4
1 Student of Medicine, School of Medicine AND Student Research Committee, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 Assistant Professor, Biosensor Research Center, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 Assistant Professor, Infectious Diseases and Tropical Medicine Research Center AND Department of Microbiology, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
4 Assistant Professor, Department of Chemistry, School of Chemistry, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background: In recent years, the bacterial resistance to antibiotics has grown at a worrying speed. On the other hand, the rate of discovery of new antibiotics has failed to keep up with the emergence of resistance. Thus, there is a need for new approaches for fighting bacterial infections. We studied the antibacterial properties of copper nanoparticles (Cu Nps) on most culpable bacterial strains for nosocomial infections.Methods: The effect of copper nanoparticles on in-vitro growth of standard and clinical strains of Escherichia coli, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Enterococcus feacalis, Klebsiella and Pseudomonas aeuroginosa was studied. Copper nanoparticles with average diameter of 20 nm were synthesized by electric arc evaporation technique. Minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) were determined and the antibacterial effects were compared to the common antibiotics used to treat these strains bymeans of disk diffusion method.Findings: The arc-fabricated copper nanoparticles were successfully synthesized. At 50 A, transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscope (SEM) analyses showed fabrication of relatively pure, dispersed and brown Cu Nps with average size of 20 nm. Escherichia coli and MRSA showed acceptable levels of susceptibility to Cu Nps; the effects of copper nanoparticles were greater than cephalexin in suppressing Escherichia coli colony formation while the Cu Nps were more effective than vancomycin in suppressing MRSA growth. Other strains showed resistance to Cu Nps.Conclusion: Using copper nanoparticles may be a viable approach in treating or preventing infections caused by Escherichia coli or MRSA.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Copper nanoparticle
  • Antibacterial
  • Bacterial resistance

مراجع

  1. Hawkey PM. The growing burden of antimicrobial resistance. J Antimicrob Chemother 2008; 62(Suppl 1): i1-i9.
  2. Hawkey PM, Jones AM. The changing epidemiology of resistance. J Antimicrob Chemother 2009; 64(Suppl 1): i3-10.
  3. Livermore DM. Bacterial resistance: origins, epidemiology, and impact. Clin Infect Dis 2003; 36(Suppl 1): S11-S23.
  4. Arnold SR. Revenge of the killer microbe. CMAJ 2007; 177(8): 895-6.
  5. Aiello AE, Larson E. Antibacterial cleaning and hygiene products as an emerging risk factor for antibiotic resistance in the community. Lancet Infect Dis 2003; 3(8): 501-6.
  6. Jain A, Dixit P. Multidrug-resistant to extensively drug resistant tuberculosis: what is next? J Biosci 2008; 33(4): 605-16.
  7. Blanc DS, Carrara P, Zanetti G, Francioli P. Water disinfection with ozone, copper and silver ions, and temperature increase to control Legionella: seven years of experience in a university teaching hospital. J Hosp Infect 2005; 60(1): 69-72.
  8. Kassaee MZ, Buazar F, Motamedi E. Effects of current on arc fabrication of Cu nanoparticles. J Nanomater 2013; 2010 (2010).
  9. Hughes MN, Poole RK. Metals and microorganisms. London, UK: Chapman and Hall Publications; 1989.
  10. Stoimenov PK, Klinger RL, Marchin GL, Klabunde KJ. Metal oxide nanoparticles as bactericidal agents. Langmuir 2002; 18(17): 6679-86.
  11. Raffi M, Mehrwan S, Bhatti T, Akhter J, Hameed A, Yawar W, et al. Investigations in to the antibacterial behavior of copper nanoparticles against Escherichia coli. Ann Microbiol 2010; 60(1): 75-80.
  12. Ruparelia JP, Chatterjee AK, Duttagupta SP, Mukherji S. Strain specificity in antimicrobial activity of silver and copper nanoparticles. Acta Biomater 2008; 4(3): 707-16.
  13. Morones JR, Elechiguerra JL, Camacho A, Holt K, Kouri JB, Ramirez JT, et al. The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology 2005; 16(10): 2346-53.
  14. Hoseinzadeh E. Evaluation of antimicrobial propertice of copper oxide nanoparticle, zinc oxide nanoparticle and their combine against bacterial nasocomial infections Agents [Thesis] Hamedan, Iran: Hamedan University of Medical Sciences; 2011. [In Persian].
  15. Ren G, Hu D, Cheng EW, Vargas-Reus MA, Reip P, Allaker RP. Characterisation of copper oxide nanoparticles for antimicrobial applications. Int J Antimicrob Agents 2009; 33(6): 587-90.
  16. Toxicology Data Network. Copper(II) Sulfate [Online] 1985 Jul 7. [cited 2002 Jun 11]; Available from: URL:http:// toxnet. nlm.nih.gov/cgi-bin/ sis/search/a? dbs+hsdb: @term+@DOCNO+916.
  17. Jarvis WR, Martone WJ. Predominant pathogens in hospital infections. J Antimicrob Chemother 1992; 29(Suppl A): 19-24.
  18. Banoee M, Seif S, Nazari ZE, Jafari-Fesharaki P, Shahverdi HR, Moballegh A, et al. ZnO nanoparticles enhanced antibacterial activity of ciprofloxacin against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. J Biomed Mater Res B Appl Biomater 2010; 93(2): 557-61.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 31، شماره 240 - شماره پیاپی 240
مرداد و شهریور 1392
صفحه 830-842

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 29 خرداد 1392
  • تاریخ بازنگری: 06 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار