سنتز و شناسايي نانوكامپوزيت گرافن–نانوذرات ZnO و كاربرد آن براي فعاليت‌هاي ضد باكتري

Synthesis and characterization of Graphene - ZnO NPs nanocomposite and its application for antibacterial activities

زمينه و هدف: بررسي اثر ضد باكتري نانومواد به دليل افزايش مقاومت باكتريايي به آنتي‌بيوتيك‌ها اهميت پيدا كرده است. مواد ضد باكتري معدني نسبت به مواد آلي كه معمولاً استفاده مي‌شوند داراي مزاياي متعددي مانند پايداري شيميايي، مقاومت حرارتي، ايمني براي كاربر و فعاليت طولاني‌مدت دوره هستند. در اين تحقيق، خواص ضد باكتري نانوكامپوزيت گرافن - نانوذرات اكسيد روي براي باكتري‌هاي گرم مثبت (استافيلوكوكوس اورئوس) و گرم منفي (اشرشياكلي و سودوموناس آئروژينوزا) موردبررسي قرار گرفته است. مواد و روش‌ها: مطالعه‌ي حاضر، طراحي همگن نانوذرات اكسيد روي بر سطح گرافن با روش شيميايي ساده را نشان مي‌دهد. فعاليت ضد باكتري نانوذرات ZnO به روش تعيين حداقل غلظت ممانعت كننده از رشد و انتشار از ديسك، در مقايسه با آنتي‌بيوتيك‌هاي استاندارد عليه استافيلوكوكوس اورئوس، اشرشياكلي و سودوموناس آئروژينوزا موردبررسي قرار گرفت. نتايج: نتايج XRD، پيك‌هاي پراش براي هر دو تركيب را در نانوكامپوزيت نشان مي‌دهد. مطالعات XRD نشان مي‌دهد كه نانوذرات اكسيد روي سنتز شده داراي ساختار ورتزيت هگزوگونالي است و نشان داد كه اكسيد گرافن باعث كاهش اندازه ذرات مي‌شود. ميانگين اندازه نانوذرات اكسيد روي با ميكروسكوپ الكتروني عبوري حدود nm 20 تخمين زده شد. نانوذرات اكسيد روي اثرات ضد باكتري در برابر باكتري‌هاي گرم مثبت و گرم منفي را نشان دادند. افزايش سطح در نانوذرات اكسيد روي نسبت به ميكروذرات موجب بهبود فعاليت ضد باكتري شده است. نتيجه‌گيري: نانوكامپوزيت جديد داراي فعاليت ضد باكتري در برابر باكتري‌هاي گرم مثبت (Staphylococcus aureus) و باكتري‌هاي گرم منفي (E.Coli) و (Pseudomonas aeruginosa) است

Background & Objective: The investigation of the antibacterial activity of nanomaterials has regained importance due to increasing bacterial resistance to antibiotics. Inorganic antibacterial materials have several advantages over traditionally used organic agents; like chemical stability, thermal resistance, safety to the user, long lasting action period, etc. In this research, antibacterial properties of graphene - zinc oxide nanoparticles nanocomposite was evaluated for gram-positive (S. aureus) and gram-negative (E. coli and Pseudomonas aeruginosa) bacteria. Material & Methods: The current study demonstrates homogenous decorating of zinc oxide nanoparticles (NPs) onto graphene oxide (GO) surface via simple chemical method. Disk diffusion method and MIC were used to evaluate the antibacterial activity of ZnO nanoparticles on S. aureus, E. coli and Pseudomonas aeruginosa compared to standard commercial antibiotic disks. Results: XRD results revealed diffraction peaks for each of the two compounds in the nanocomposite. The XRD studies showed that the synthesized ZnO NPs have hexagonal wurtzite structure. It was found that GO addition induces a decrease in crystallite size. Average size of the ZnO NPs was estimated by transmission electron microscopy around 20 nm. ZnO nanoparticles showed bactericidal effects on Gram-positive and Gram-negative bacteria. The improved antibacterial activity of ZnO nanoparticles compared to its microparticles was related to the surface area enhancement in the nanoparticles. Conclusions: The novel nanocomposite exhibits excellent antibacterial activity against gram-positive (S. aureus) and gram-negative (E. coli and Pseudomonas aeruginosa) bacteria.