مطالعه اثرهاي ضد ميكروبي نانوذرات اكسيد آهن سنتز شده توسط عصاره سيتوپلاسمي لاكتوباسيلوس فرمنتوم

Study on the antimicrobial effects of iron oxide nanoparticles synthesized by cytoplasmic extract of lactobacillus fermentum

در سال­هاي اخير توجه علم و صنعت به تهيه نانو ذرات مبتني بر اصول شيمي سبز متمركز شده است و بدين ­منظور از انواع گوناگوني از ساختارهاي زيستي هم­چون باكتري­ها، مخمرها و كپك­هاي رشته ­اي استفاده مي­شود. باتوجه به مقاومت باكتري­ها به آنتي­بيوتيك­ها، نياز به جايگزين نمودن عوامل ضدميكروبي مؤثر با عوارض جانبي كم­تر، بيش­تر است. هدف از اين پژوهش سنتز نانوذرات اكسيدآهن توسط عصاره سيتوپلاسمي لاكتوباسيلوس فرمنتوم و بررسي اثرهاي ضدميكروبي آن برعليه باكتري استافيلوكوكوس آرئوس و سودوموناس آئروجينوزا است. مواد و روش­ها: در اين پژوهش، پس از تهيه عصاره سيتوپلاسمي لاكتوباسيلوس فرمنتوم به روش ذوب و يخ ، محلول سولفات آهن (III) با غلظت3 - 10 مولار، به آن اضافه و در حضور 5 درصد دي اكسيدكربن به ­مدت 3 هفته انكوبه شد. به­ منظور بررسي توليد نانوذرات آناليزهاي پراش پرتو ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني عبوري(TEM ) انجام گرديد و در نهايت اثرهاي ضدميكروبي نانوذرات بر روي 2 سويه استاندارد از باكتري­هاي بيماري­زاي ( استافيلوكوكوس آرئوس و سودوموناس آئروجينوزا) به روش انتشار چاهك مورد بررسي قرارگرفت. يافته ­ها: تغيير رنگ محلول به رنگ سياه نشان دهنده توليد نانوذرات اكسيدآهن بود، آناليز پراش پرتو ايكس(XRD) ، تشكيل نانوكريستال­هاي اكسيدآهن به­وسيله عصاره سيتوپلاسمي باكتري لاكتوباسيلوس فرمنتوم را نشان داد و اسكن ميكروسكوپ الكتروني TEM شكل نانوذرات را كروي و ميانگين اندازه آن را 15 - 10 نانومتر تعيين كرد. ميانگين قطر هاله عدم رشد بيانگر آن است كه نانوذرات سنتز شده در غلظت­هاي 100 و 1000 ميكروگرم بر ميلي­ليتر رشد باكتري استافيلوكوكوس آرئوس را مهار، در حالي­كه برعليه سودوموناس آئروجينوزا فاثد اثر مهار كنندگي است. نتيجه­ گيري: استفاده از عصاره سيتوپلاسمي لاكتوباسيلوس فرمنتوم را مي­توان به ­عنوان يك روش بيولوژيك كارآمد براي توليد نانوذرات اكسيدآهن معرفي نمود و با مطالعه­ هاي بيش­تر در اين زمينه شايد بتوان از نانوذرات سنتز شده به روش سبز به­ عنوان كانديداي مناسبي در درمان عفونت­ هاي ميكروبي استفاده نمود.

In recent years, science and industry have focused on preparing nanoparticles based on the principles of green chemistry. For this purpose, various types of biological structures such as bacteria, yeasts, and string molds are used. Due to the resistance of bacteria to antibiotics, the need to replace effective antimicrobials, with fewer side effects is less. The aim of this research was to synthesis the iron oxide nanoparticles by lactobacillus fermentum cytoplasmic extract and investigate its antimicrobial effects against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. Materials and Methods: In this study, after preparing cytoplasmic extract of Lactobacillus fermentum from frees-thow method, iron sulfate solution 10-3 M were added and incubated for 3 weeks in the presence of 5 % carbon dioxide. Production of nanoparticles was investigated by X-ray Diffraction (XRD) and Transmission Electron Microscopy (TEM) and finally, the antimicrobial effects of standard strains of two bacteria (Staphylococcus aurous and Pseudomonas aeruginosa) were determined using agar diffusion method. Results: Changing the color of solution to black is an indication of iron oxide nanoparticles production. The formation of iron oxide nano-crystals by Lactobacillus fermentum cytoplasmic extract was shown by XRD analysis and the average nanoparticles sizes that determined by transmission electron microscopy TEM were found to be about 10-15 nm with a spherical shape. The mean diameter of the no-growth field indicates that the synthesized nanoparticles inhibit Staphylococcus aureus in concentrations of 100 and 1000 mg/ ml, while are ineffective against Psedumonas aeruginosa. Conclusion: The use of cytoplasmic extract of Lactobacillus fermentum can be introduced as an effective biological method for the production of iron oxide nanoparticles and with more studies in this area, green nanoparticles may be used as suitable candidates for the treatment of microbial infections.