ارزيابي كارآيي ضد ميكروبي دندريمر نانوساختار پلي‌آميدوآمين نسل 4 بر باكتريهاي بومي منابع آب و مقايسه آن با آنتي‌بيوتيك‌هاي رايج

Comparison of antimicrobial effect of nanostructure poly(amidoamine) dendrimer generation 4 with conventional antibiotics against water resources indigenous bacteria

چكيده زمينه و هدف: با توجه به خواص ضد باكتريايي دندريمرها، يكي از برنامه‌هاي آينده امكان استفاده از آنها به عنوان يك ماده آنتي‌باكتريال جايگزين با كمترين اثرات جانبي در مقابله با عفونت‌هاي ميكروبي است. لذا هدف از اين مطالعه ارزيابي مقاومت باكتري‌هاي جدا شده از منابع آبي نسبت به آنتي‌بيوتيك‌هاي رايج و مقايسه آن با ماكرومولكول نانوساختار دندريمر پلي‌آميدوآمين نسل4 (PAMAM-G4) است. روش بررسي: 523 نمونه از 108 منبع آبي مختلف برداشت شد و به روش فيلتر غشايي مورد آزمايش ميكروبي قرار گرفت. مقاومت جدايه‌ها نسبت به آنتي‌بيوتيك‌هاي آموكسي‌سيلين، اريترومايسين، تتراسايكلين و سيپروفلوكساسين به روش اندازه‌گيري هاله عدم رشد بررسي و سپس با مقاومت همان گونه‌ها نسبت به دندريمر پلي‌آميدو‌آمين نسل 4 (PAMAM-G4) مقايسه شد. همچنين حداكثر غلظت بازدانده رشد( MIC) دندريمر در مواجهه با جدايه‌ها اندازه‌گيري شد. يافته‌ها: 4/7 درصد از نمونه‌ها آلودگي باكتريايي نشان دادند. فراواني گونه‌هاي ميكروبي جدا شده شامل اشريشياكلي(2/28?)، پروتيوس(8/12?)، كلبسيلا(9/17?)، انتروباكتر(3/15?)، سودوموناس(9/17?)، باسيلوس سوبتيليس(5/1?) و استافيلوكوكوس اوريوس(56/2?) بود. در روش اندازه‌گيري هاله عدم رشد، گونه‌هاي گرم منفي مقاومت بالايي نسبت به دندريمرPAMAM-G4 نشان دادند، به گونه‌اي كه اين دندريمر تاثيري بر بازدارندگي از رشد انتروباكتر و سودوموناس نداشت و MIC باكتري‌هاي‌ اشريشيا كلي، كلبسيلا و پروتيوس نيز به ترتيب 1250، 500 و 1250 ميكروگرم بر ميلي‌ليتر اندازه‌گيري شد. باكتري‌هاي گرم مثبت پاسخ مناسبي به دندريمرPAMAM-G4 نشان دادند به گونه‌اي كه MIC براي باكتري‌هاي استافيلوكوكوس اوريوس و باسيلوس سوبتيليس به ترتيب 1 و 5/2 ميكروگرم بر ميلي‌ليتر اندازه‌گيري شد. نتيجه‌گيري: با افزايش گونه‌هاي مقاوم به آنتي‌بيوتيك‌هاي رايج، مي‌توان از اين نوع دندريمر به عنوان يك ماده آنتي‌باكتريال قوي در مقابله با گونه‌هاي گرم مثبت باكتري‌ها استفاده نمود. كليد واژه ها: دندريمر پلي‌آميدو‌آمين ، آنتي‌بيوتيك، عوامل ضد باكتري، مقاومت دارويي، منابع آب

ABSTRACT Background and Aim: Dendrimers have antibacterial properties and can be used against microbial infections as alternative antibacterial agents with minimal side effects. In this study we evaluated and compared nanostructure macromolecules called Poly (amidoamine) dendrimer generation 4 (PAMAM-G4) with conventional antibiotics in relation to resistance of isolated bacteria from water resources. Materials and methods: 523 samples were collected from 108 water resources and membrane filter method was used for bacterial species isolation. Resistance of isolated species to amoxicillin, erythromycin, tetracycline and ciprofloxacin antibiotics was determined by measuring zones of inhibition and then compared to the resistance of these species to PAMAM-G4 dendrimer as an antibacterial agent. Also we measured maximum inhibitory concentration (MIC) of dendrimer against isolated bacteria. Results: 7.4% of samples showed bacterial contamination. Frequency rates of isolated microbial species were as follows: Escherichia coli (28.2%), Proteus (12.8%), Klebsiella (17.9%), Enterobacter (15.3%), Pseudomonas (17.9%), Bacillus subtilis (5.1%) and Staphylococcus aureus (2.56%). Gram-negative species revealed high resistance to PAMAM-G4 dendrimer based on the measurement of zones of inhibition. PAMAM-G4 dendrimer didnʹt have any effect on inhibition of the growth of Enterobacter and Pseudomonas. MICʹs against Escherichia coli, Klebsiella and Proteus were 1250, 500 and 1250 µg/ml respectively. Gram-positive species showed a good response to PAMAM-G4 dendrimer, so that the MICʹs for Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis were 1 and 2.5 µg/ml, respectively. Conclusion: Because of increased number of resistant species to conventional antibiotics, PAMAM-G4 can be considered as a potent antibacterial agent against gram-positive bacteria. Keywords: Poly amidoamine dendrimer, Antibiotic, Antibacterial agent, Drug resistance, Water resources