خاصیت آنتی باکتریال عالی کامپوزیت های اکسید روی/اکسید گرافن
چکیده
مواد جدید با خاصیت آنتی باکتریال خوب و سمیت کمتر برای گونه‌های دیگر توجه پژوهش‌های متعدد را به خود جلب کرده است. بهره‌گیری از اکسید روی (ZnO) و اکسید گرافن (GO) که به صورت کامپوزیت‌های ZnO/GO به‌وسیله یک واکنش تک ظرفی ساده آماده شده‌اند منجر به، به‌دست آمدن خواص آنتی باکتریال عالی بدون آسیب رساندن به گونه‌های دیگر می‌شود. در این کامپوزیت‌ها نانوذرات ZnO با اندازه‌ای در حدود nm 4 به‌طور هموژن به ورقه‌های GO متصل شده‌اند. باکتری اشرشیاکلی و سلول هلا به ترتیب برای ارزیابی خاصیت آنتی باکتریال و سمیت سلولی کامپوزیت‌های ZnO/GO مورد استفاده قرار گرفت. اثرهای هم‌افزایی GO و نانو ذرات ZnO به خاصیت آنتی باکتریال عالی این ترکیبات منجر می‌شود. GO به پراکندگی نانوذرات ZnO کمک می‌کند، انحلال ZnO را آهسته می‌کند، به عنوان محل ذخیره‌سازی یون‌های حل شده روی (Zn2+) عمل می‌کند و تماس نزدیک اشرشیاکلی با نانوذرات با نانوذرات ZnO و یون‌های روی را به خوبی فراهم می‌کند. تماس نزدیک غلظت موضعی روی را روی غشای باکتری افزایش می‌دهد و نفوذپذیری غشای باکتری را تغییر می‌دهد و بنابراین باعث مرگ باکتتری می‌شود. علاوه براین کامپوزیت‌های ZnO/GO مشخص شد به سلول‌های هلا، در مقایسه با غلظت معادل نانوذرات ZnO در کامپوزیت‌ها بسیار کمتر سمی می‌باشند. نتایج نشان می‌دهد که کامپوزیت‌های ZnO/GO مواد ضدعفونی کننده‌ای را وعده می‌دهند که می‌توانند در پوشش‌های سطحی روی بسترهای مختلف به منظور بازدارندگی موثر از رشد، انتشار و زنده ماندن باکتری در دستگاه‌های پزشکی استفاده شوند.
مقدمه
اکسید روی (ZnO) مزیت ذاتی خواص آنتی باکتریال گسترده در برابر باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویروس‌ها دارد. اکسید روی به عنوان یک ماده ایمن به‌طور کلی به رسمیت شناخته شده توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده آمریکا ذکر شده است. بنابراین ZnO به طور گسترده‌ای به عنوان یک عامل آنتی باکتریال استفاده شده است. در سال‌های اخیر، دریافتند که نانوذرات ZnO توانایی آنتی باکتریال بسیار بهتری از میکرو ذرات ZnO نشان می‌دهد. آزاد شدن یون‌های روی از ZnO به عنوان یکی از مکانیسم‌های آنتی باکتریال اولیه‌ی نانو ذرات ZnO پیشنهاد شده است. علاوه براین نفوذ و بهم ریختگی یک غشای باکتریایی یه علت تماس با نانوذرات ZnO نیز به توانایی آنتی باکتریال نانو ذرات ZnO کمک کرده است. با این حال، تجمع (کلوخه‌ای شدن) آسان نانوذرات روی مانع از خاصیت آنتی باکتریال آن‌ها می‌شود. علاوه بر این در غلظت‌های آنتی باکتریال موثر نیز یافت شده است که نانوذرات ZnO برای سلول‌های یوکاریوتی، گیاهان و حیوانات سمی می‌باشد. درحال حاضر گسترش نانوذرات ZnO با خواص آنتی باکتریال عالی و سمیت کمتر برای گونه‌های دیگر هنوز هم یک چالش جذاب است.
ABSTRACT
New materials with good antibacterial activity and less toxicity to other species attract numerous research interest. Taking advantage of zinc oxide (ZnO) and graphene oxide (GO), the ZnO/ GO composites were prepared by a facile one-pot reaction to achieve superior antibacterial properties without damaging other species. In the composites, ZnO nanoparticles (NPs), with a size of about 4 nm, homogeneously anchored onto GO sheets. The typical bacterium Escherichia coli and HeLa cell were used to evaluate the antibacterial activity and cytotoxicity of the ZnO/GO composites, respectively. The synergistic effects of GO and ZnO NPs led to the superior antibacterial activity of the composites. GO helped the dispersion of ZnO NPs, slowed the dissolution of ZnO, acted as the storage site for the dissolved zinc ions, and enabled the intimate contact of E. coli with ZnO NPs and zinc ions as well. The close contact enhanced the local zinc concentration pitting on the bacterial membrane and the permeability of the bacterial membrane and thus induced bacterial death. In addition, the ZnO/GO composites were found to be much less toxic to HeLa cells, compared to the equivalent concentration of ZnO NPs in the composites. The results indicate that the ZnO/GO composites are promising disinfection materials to be used in surface coatings on various substrates to effectively inhibit bacterial growth, propagation, and survival in medical devices.
INTRODUCTION
Zinc oxide (ZnO) has the inherent advantage of broad antibacterial activities against bacteria,1,2 fungus,3,4 and virus.5 ZnO is listed as a generally recognized safe material by the Food and Drug Administration of the United States (21CFR182.8991).6 Thus, ZnO has been widely used as an antibacterial agent. In recent years, ZnO nanoparticles (NPs) have been found to show much better antibacterial ability than the counterpart microsized ZnO particles.1 Release of zinc ions from ZnO was suggested as one of the primary antibacterial mechanisms of ZnO NPs.7 Moreover, the penetration and disorganization of a bacterial membrane upon contact with ZnO particles also contributed to the antibacterial ability of ZnO NPs.8,9 However, the easy aggregation of ZnO NPs hampers their antibacterial activity.10 In addition, at effective antibacterial concentrations, ZnO NPs have also been found to be toxic to eukaryotic cells,11 plants,12 and animals.13 At present, developing ZnO NPs with excellent antibacterial properties and less toxicity to other species is still an attractive challenge.
چکیده
مقدمه
بحث و نتیجه‌گیری
سنتز و شناسایی کامپوزیت‌های ZnO/GO
خاصیت آنتی باکتریال کامپوزیت‌های ZnO/GO
تغییر مورفولوژی (ساختار) باکتری بعد از مواجهه با کامپوزیت‌های ZnO/GO
انحلال نانوذرات ZnO روی کامپوزیت‌های ZnO/GO در محیط کشت
آزمون بقاء سلولی کامپوزیت‌های ZnO/GO
نتیجه‌گیری کلی
بخش تجربی
تهیه‌ی کامپوزیت‌های ZnO/GO
شناسایی کامپوزیت‌های ZnO/GO
آزمون آنتی‌باکتریال
بررسی مورفولوژی اشرشیاکلی بعد از مواجهه با کامپوزیت‌های ZnO/GO
آزاد شدن روی از کامپوزیت‌های ZnO/GO
سمیت سلولی کامپوزیت‌های ZnO/GO
ABSTRACT
INTRODUCTION
RESULTS AND DISCUSSION
Synthesis and Characterization of the ZnO/GO Composites
Antibacterial Activity of the ZnO/GO Composites
Morphology Change of Bacteria after Exposure to the ZnO/GO Composites
Solubilization of ZnO NPs on the ZnO/GO Composites in a Culture Medium
CONCLUSIONS
EXPERIMENTAL SECTION
Preparation of the ZnO/GO Composites
Characterization of the ZnO/GO Composites
Antibacterial Test
Morphology Investigation of E. coli after Exposure to the ZnO/GO Composites
Release of Zinc from the ZnO/GO Composites
Cytotoxicity of the ZnO/GO Composites
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه