Các Tác Động Hợp Lực và Đối Kháng Của Nanoparticle Bạc Sinh Học Kết Hợp Với Kháng Sinh Đối Với Một Số Vi Khuẩn Gây Bệnh

Kawther Aabed1, Afrah E. Mohammed1
1Department of Biology, College of Science, Princess Nourah bint Abdulrahman University, Riyadh, Saudi Arabia

Tóm tắt

Các tiến bộ mới nhất trong việc tổng hợp nanoparticle xanh đã bảo tồn các nguồn tài nguyên thiên nhiên và không tái tạo, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu hiện tại được thiết kế để đánh giá nanoparticle bạc (AgNPs) được tạo ra bằng cách sử dụng chiết xuất nước từ hai loại cây thuốc, Anastatica hierochuntica L. (Kaff Maryam) và Artemisia absinthium. Các hợp chất thực vật đã được phát hiện thông qua phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và Phân tích Đường liên hợp/Spectrometry khối GC-MS. Tác động của AgNPs đối với Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, và Candida albicans cũng như độc tính tế bào đối với tế bào MDA-MB-231 đã được kiểm tra. Tác động hợp lực và đối kháng của AgNPs sinh học kết hợp với các kháng sinh tiêu chuẩn đối với một số vi khuẩn cũng đã được điều tra. Khả năng của chiết xuất thực vật trong việc chuyển giao ion bạc đến AgNPs đã được đo thông qua phân tán ánh sáng động, đo tiềm năng zeta và kính hiển vi điện tử truyền. Các vi khuẩn nhạy cảm nhất với điều trị AgNP đã được kiểm tra thông qua kính hiển vi điện tử quét để đánh giá sự thay đổi hình thái. AgNPs sinh học cho thấy hiệu ứng kháng khuẩn đáng kể đối với hầu hết các vi khuẩn được thử nghiệm và độc tính tế bào đáng kể cũng được ghi nhận. Polysaccharides, protein và các hợp chất Phenolic có thể tham gia vào quá trình tổng hợp AgNP vì các nhóm hydroxyl và amide đã được phát hiện thông qua FTIR cũng như GC-MS. Nghiên cứu này xác nhận rằng việc tạo ra AgNP từ thực vật với AgNO3 như là muối mang Ag (I) có thể là một phương pháp kinh tế và thực tiễn cho sản xuất quy mô lớn các hạt với tiềm năng kháng khuẩn và độc tính tế bào. Các tác động hợp lực của AgNPs sinh học kết hợp với một số kháng sinh hỗ trợ tiềm năng của chúng như một liệu pháp an toàn cho các nhiễm trùng do vi khuẩn vì chúng được bao phủ bằng các phân tử sinh học hữu cơ.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Abbaszadegan, 2015, The effect of charge at the surface of silver nanoparticles on antimicrobial activity against gram-positive and gram-negative bacteria: a preliminary study., J. Nanomater., 2015, 10.1155/2015/720654

Abd Ellah, , Metoclopramide nanoparticles modulate immune response in a diabetic rat model: association with regulatory T cells and proinflammatory cytokines., Int. J. Nanomed., 14, 2383, 10.2147/IJN.S196842

Abd Ellah, , Nanomedicine as a future therapeutic approach for Hepatitis C virus., Nanomedicine, 14, 1471, 10.2217/nnm-2018-0348

Abo-Shama, 2020, Synergistic and antagonistic effects of metal nanoparticles in combination with antibiotics against some reference strains of pathogenic microorganisms., Infect. Drug Resist., 13, 351, 10.2147/idr.s234425

Abou-Elella, 2016, Determination of antioxidant and anti-inflammatory activities, as well as in vitro cytotoxic activities of extracts of Anastatica hierochuntica (Kaff Maryam) against HeLa cell lines., J. Med. Plants Res., 10, 77, 10.5897/jmpr2015.6030

Al Gamdi, 2011, Tea prepared from Anastatica hierochuntica seeds contains a diversity of antioxidant flavonoids, chlorogenic acids and phenolic compounds., Phytochemistry, 72, 248, 10.1016/j.phytochem.2010.11.017

Algebaly, 2020, Biogenic synthesis of silver nanoparticles: antibacterial and cytotoxic potential., Saudi J. Biol. Sci., 27, 1340, 10.1016/j.sjbs.2019.12.014

Allahverdiyev, 2011, Coping with antibiotic resistance: combining nanoparticles with antibiotics and other antimicrobial agents., Expert Rev. Anti Infect. Ther., 9, 1035, 10.1586/eri.11.121

Al-Sheddi, 2018, Anticancer potential of green synthesized silver nanoparticles using extract of Nepeta deflersiana against human cervical cancer cells (HeLA)., Bioinorg. Chem. Appl., 2018, 10.1155/2018/9390784

Asghar, 2011, Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis of petroleum ether extract (oil) and bio-assays of crude extract of Iris germanica., Int. J. Genet. Mol. Biol., 3, 95

Basri, 2005, The potential of aqueous and acetone extracts of galls of Quercus infectoria as antibacterial agents., Indian J. Pharmacol., 37, 26, 10.4103/0253-7613.13851

Bélteky, 2019, Silver nanoparticles: aggregation behavior in biorelevant conditions and its impact on biological activity., Int. J. Nanomed., 14, 667, 10.2147/ijn.s185965

Cheesbrough, 2000, District Laboratory Practice in Tropical Countries, Low price Edition., 157

Daoowd, 2013, In vitro antifungal activity of extracts of Anastatica hierochuntica., Kufa J. Vet. Med. Sci., 4, 142, 10.36326/kjvs/2013/v4i13916

Das, 2016, Green-synthesized silver nanoparticles kill virulent multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa strains: a mechanistic study., BLDE Univ. J. Health Sci., 1, 89, 10.4103/2468-838x.196087

David, 2010, Green synthesis of silver nanoparticle using Euphorbia hirta L and their antifungal activities., Arch. Appl. Sci. Res., 2, 76

de Barros, 2018, Bio-based synthesis of silver nanoparticles from orange waste: effects of distinct biomolecule coatings on size, morphology, and antimicrobial activity., Nanotechnol. Sci. Appl., 11, 1, 10.2147/nsa.s156115

del Pilar Rodríguez-Torres, 2019, Artemisia absinthium-based silver nanoparticles antifungal evaluation against three Candida species., Mater. Res. Express, 6, 10.1088/2053-1591/ab1fba

El-Baky, 2019, A novel mechanism of action of ketoconazole: inhibition of the NorA efflux pump system and biofilm formation in multidrug-resistant Staphylococcus aureus., Infect. Drug Resist., 12, 1703, 10.2147/IDR.S201124

El-Mokhtar, 2018, Ambulance vehicles as a source of multidrug-resistant infections: a multicenter study in Assiut City, Egypt., Infect. Drug Resist., 11, 587, 10.2147/IDR.S151783

El-Naggar, 2016, Extracellular biofabrication, characterization, and antimicrobial efficacy of silver nanoparticles loaded on cotton fabrics using newly isolated Streptomyces sp. SSHH-1E., J. Nanomater., 2016, 10.1155/2016/3257359

Friedman, 2013, Antimicrobial and anti-inflammatory activity of chitosan–alginate nanoparticles: a targeted therapy for cutaneous pathogens., J. Invest. Dermatol., 133, 1231, 10.1038/jid.2012.399

Gopinath, 2015, Biogenic synthesis, characterization of antibacterial silver nanoparticles and its cell cytotoxicity., Arab. J. Chem., 10, 1107, 10.1016/j.arabjc.2015.11.011

Hamouda, 2019, Synthesis and biological characterization of silver nanoparticles derived from the cyanobacterium Oscillatoria limnetica., Sci. Rep., 9, 10.1038/s41598-019-49444-y

Helal, 2019, Antimicrobial efficiency of essential oils from traditional medicinal plants of asir region, Saudi Arabia, over drug resistant isolates., Biomed Res. Int., 2019, 10.1155/2019/8928306

Herrera, 2001, In vitro antibacterial activity of glass-ionomer cements., Microbios, 104, 141

Huh, 2011, Nanoantibiotics: a new paradigm for treating infectious diseases using nanomaterials in the antibiotic’s resistant era., J. Controll. Release, 156, 128, 10.1016/j.jconrel.2011.07.002

Hwang, , Synergistic effects between silver nanoparticles and antibiotics and the mechanisms involved., J. Med. Microbiol., 61, 1719, 10.1099/jmm.0.047100-0

Hwang, , Silver nanoparticles induce apoptotic cell death in Candida albicans through the increase of hydroxyl radicals., FEBS J., 27, 1327, 10.1111/j.1742-4658.2012.08527.x

Iravani, 2014, Synthesis of silver nanoparticles: chemical, physical and biological methods., Res. Pharm. Sci., 9, 385

Jain, 2009, Synthesis of plant mediated silver nanoparticles using papaya fruit extract and evaluation of their antimicrobial activities., Dig. J. Nanomater. Biostruct., 4, 557

Jalal, 2019, Anticandidal activity of biosynthesized silver nanoparticles: effect on growth, cell morphology, and key virulence attributes of Candida species., Int. J. Nanomed., 14, 4667, 10.2147/ijn.s210449

Jeyaraj, 2013, Biogenic silver nanoparticles for cancer treatment: an experimental report., Colloids Surf. B Biointerfaces, 106, 86, 10.1016/j.colsurfb.2013.01.027

Jones, 2004, Controlling wound bioburden with a novel silver-containing Hydrofiber dressing., Wound Repair Regener., 12, 288, 10.1111/j.1067-1927.2004.012304.x

Jun, 2000, Kinetic and stereochemical studies on novel inactivators of C-terminal amidation., Biochem. J., 350, 521, 10.1042/0264-6021:3500521

Juteau, 2003, Composition and antimicrobial activity of the essential oil of Artemisia absinthium from Croatia and France., Planta Med., 69, 158, 10.1055/s-2003-37714

Khandel, 2018, Biochemical profiling of microbes inhibiting silver nanoparticles using symbiotic organisms., Int. J. Nano Dimens., 9, 273

Kim, 2009, Antifungal activity and mode of action of silver nanoparticles on Candida albicans., Biometals, 22, 235, 10.1007/s10534-008-9159-2

Kurek, 2018, Cytotoxic colchicine alkaloids: from plants to drugs., Cytotoxicity, 6, 10.5772/intechopen.72622

Leela, 2017, A study on the applications of silver nanoparticle synthesized using the aqueous extract and the purified secondary metabolites of lichen Parmelia perlata., Int. J. Pharm. Sci. Invent., 6, 42

Lewis, 2006, Prospects for plant-derived antibacterials., Nat. Biotechnol., 24, 1504, 10.1038/nbt1206-1504

Long, 2017, Repurposing thiram and disulfiram as antibacterial agents for multi-drug 1 resistant Staphylococcus aureus infections., Antimicrob. Agents Chemother., 61, 10.1128/AAC.00898-17

Madhuri, 2012, Nanotechnology: Concepts and Applications.

McShan, 2015, Synergistic antibacterial effect of silver nanoparticles combined with ineffective antibiotics on drug resistant Salmonella typhimurium DT104., J. Environ. Sci. Health C, 33, 369, 10.1080/10590501.2015.1055165

Mohamed, 2010, Antioxidant and antimicrobial properties of Kaff Maryam (Anastatica hierochuntica) and Doum Palm (Hyphaene thebaica)., Grasas Aceites, 61, 67, 10.3989/gya.064509

Mohanlall, 2013, Antibacterial, anti-inflammatory and antioxidant activities of anthraquinones from Ceratotheca triloba (Bernh) Hook F., J. Med. Plant Res., 7, 877, 10.5897/JMPR12.900

Ouerghemmi, 2017, Antioxidant and antimicrobial phenolic compounds from extracts of cultivated and wild-grown Tunisian Ruta chalepensis., J. Food Drug. Anal., 25, 350, 10.1016/j.jfda.2016.04.001

Pal, 2007, Does the antibacterial activity of silver nanoparticles depend on the shape of the nanoparticle? A study of the Gram-negative bacterium Escherichia coli., Appl. Environ. Microbiol., 73, 1712, 10.1128/AEM.02218-06

Paul, 2015, Green synthesis of bio-silver nanoparticles by Parmelia perlata, Ganoderma lucidum and Phellinus igniarius & their fields of application., Indian J. Res. Pharm. Biotechnol., 3

Perez, 1990, An antibiotic assay by the agar well diffusion method., Acta Biol. Med. Exp., 15, 113

Rahmy, 2002, Action of Anastatica hierochuntica plant extract on Islets of Langerhans in normal and diabetic rats., Egypt. J. Biol., 4, 87

Rai, 2012, Silver nanoparticles: the powerful nanoweapon against multidrug-resistant bacteria., J. Appl. Microbiol., 112, 841, 10.1111/jam.2012.112.issue-5

Reinke, 2002, Dicaffeoyltartaric acid analogues inhibit human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) integrase and HIV-1 replication at nontoxic concentrations., J. Med. Chem., 45, 3669, 10.1021/jm010359d

Saifuddin, 2009, Rapid biosynthesis of silver nanoparticles using culture supernatant of bacteria with microwave irradiation., Electron. J. Chem., 6, 61, 10.1155/2009/734264

Salah, 2011, The antioxidative effects of some medicinal plants as hypoglycemic agents on chromosomal aberration and abnormal nucleic acids metabolism produced by diabetes stress in male adult albino rats., J. Diabetes Mellitus, 1, 6, 10.4236/jdm.2011.11002

Sharma, 2016, Synergistic activity of doped zinc oxide nanoparticles with antibiotics: ciprofloxacin, ampicillin, fluconazole and amphotericin B against pathogenic microorganisms., An. Acad. Bras. Ciênc., 88, 1689, 10.1590/0001-3765201620150713

Siddiqi, 2018, Biogenic fabrication and characterization of silver nanoparticles using aqueous-ethanolic extract of lichen (Usnea longissima) and their antimicrobial activity., Biomater. Res., 22, 10.1186/s40824-018-0135-9

Singh, 2010, Green synthesis of silver nanoparticles using Argemone mexicana leaf extract and evaluation of their antimicrobial activities., Dig. J. Nanomater. Biostruct., 5, 483

Tayel, 2009, Possibility of fighting food borne bacteria by Egyptian folk medicinal herbs and spices extracts., J. Egypt. Public Health Assoc., 84, 21

Tegos, 2006, Substrates and inhibitors of microbial efflux pumps; redefine the role of plant antimicrobilas, Naturally Occurring Bioactive Compounds: A New and Safe Alternative for Control of Pests and Microbial Diseases, 10.1016/S1572-557X(06)03003-0

Tiwari, 2016, Identification of new bioactive compounds from fruit of Abutilon indicum through GC-MS analysis., Biol. Forum Int. J., 8, 548

Verma, 2010, Biosynthesis of antimicrobial silver nanoparticles by the endophytic fungus Aspergillus clavatus., J. Nanomed., 5, 33, 10.2217/nnm.09.77

Willner, 2007, Nanoparticle–enzyme hybrid systems for nanobiotechnology., FEBS J., 274, 302, 10.1111/j.1742-4658.2006.05602.x

Yu, 2014, Gamabufotalin, a bufadienolide compound from toad venom, suppresses COX-2 expression through targeting IKKβ/NF-κB signaling pathway in lung cancer cells., Mol. Cancer, 13, 10.1186/1476-4598-13-203