یافته های نوین در علوم زیستی

بررسی خواص ضد میکروبی نانوذرات نقره و مس در مقایسه با هیپوکلریت سدیم در برابر پاتوژن‌های آلوده کننده مواد غذایی

نویسندگان

فروغ محمدی 1
مریم کریمی دهکردی 2
اشکان پورشهباز 3

1 دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

2 دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران

3 دانشگاه آزاد اسلامی، سنندج، ایران

https://doi.org/10.22034/NBR.12.1.3
چکیده
بیماری­های منتقله از راه غذا تهدید قابل توجهی برای سلامت مصرف کنندگان در کشورهای در حال توسعه است. نانوتکنولوژیبه عنوان یک راه حل امیدوارکننده در جستجوی مداوم عوامل ضد میکروبی برای استفاده در تجارت مواد غذایی است. لذا این مطالعه بررسی اثر ضد میکروبی نانوذرات نقره و مس و مقایسه آن با هیپو کلریت سدیم بر روی پاتوژن­های آلوده کننده مواد غذایی سالمونلا تیفی موریوم، لیستریا مونو سیتوژنز و کلویورومایسس مارکسیانوس می­باشد. در این مطالعه نانوذرات نقره و مس با روش­های شیمیایی سنتز شدند. ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نانوذرات سنتز شده شناسایی شد. مورفولوژی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی تایید شد.فعالیت ضد باکتریایی نانوذرات نقره، مس و هیپوکلریت سدیم با استفاده از روش MIC و MBCارزیابی شد.از تست انتشار از چاهک فعالیت ضد باکتریایی نانوذرات انجام شد. میکروگرافهای به دست آمده از SEM نشان دهنده­ی ساختار کروی نانوذرات مس و نقره بود. FTIRدر این تحقیق ارتعاشات کششی مربوط به گروه­های عاملی را در نانوذرات نقره و مس نشان داد. وجود هاله عدم رشد در تیمار پاتوژن­های مورد مطالعه با غلظت­های مختلف نانوذرات نقره و مس حاکی از فعالیت ضد باکتریایی بود. علاوه بر این میزان MIC/MBC برای نانوذرات نقره و مس در برابر پاتوژنها مورد ارزیابی معنادار بود. حساسیت باکتریایی به نانوذرات یک جزء حیاتی در تولید مواد مناسب برای استفاده طولانی مدت در بسته بندی مواد غذایی و تضمین ایمنی مواد غذایی است.نانوذرات نقره و مس سنتز شده در این مطالعه می­توانند آلودگی مواد غذایی را کنترل نموده به جلوگیری از خطرات سلامتی و ایمنی کمک نمایند.

کلیدواژه‌ها

ضد میکروبی
هیپوکلریت سدیم
نانوذرات مس
نانوذرات نقره

عنوان مقاله English

Analysis of antimicrobial properties of silver and copper nanoparticles compared to sodium hypochlorite against food contaminating pathogens

نویسندگان English

Forogh Mohammadi 1
Maryam Karimi-Dehkordi 2
Ashkan Pourshahbaz Pourshahbaz 3
1 Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
2 Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran
3 Islamic Azad University, Sanandaj, Iran
چکیده English

Consumers in poor nations are at risk from foodborne infections. Nanotechnology may help find food-grade antimicrobials. This research compares the antibacterial effects of silver and copper nanoparticles (NPs) and sodium hypochlorite on food-contaminating pathogens Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes, and Kluyveromyces marxianus. This work chemically produced silver and copper NPs. We discovered the produced nanoparticles' physical and chemical properties. SEM verified morphology and size. Synthesized copper and silver NPs were X-ray diffraction-analyzed. To assess the antibacterial activity of silver, copper NPs, and sodium hypochlorite, the MIC and MBC were defined. Diffusion tests from the well assessed nanoparticle antibacterial activity. SEM micrographs revealed copper and silver nanoparticles' spherical shape. This study found functional group stretching vibrations in silver and copper NPs using FTIR. XRD revealed copper and silver NP crystal structures. In the treatment of infections with varying silver and copper nanoparticle concentrations, non-growth halo indicated antibacterial efficacy. In addition, silver and copper nanoparticles have substantial MIC/MBC against the infections. Producing food packaging materials that are safe and long-lasting requires bacterial sensitivity to nanoparticles. This work synthesized silver and copper NPs to minimize food contamination and health hazards.


کلیدواژه‌ها English

antimicrobial
Sodium hypochlorite
Silver nanoparticle
Copper nanoparticle
1. Packialakshmi, J. S., Kang, J., Jayakumar, A., Park, S., Chang, Y., & Kim, J. T. (2023). Insights into the antibacterial and antiviral mechanisms of metal oxide nanoparticles used in food packaging. Food Packaging and Shelf Life, 40, 101213.
2. Abatcha, M. G., Goni, M. D., Abbas, M. A., Jalo, I. M., & Mohammed, G. O. J. E. (2020). A review of Listeria and Salmonella: An update on description, characteristics, incidence, and antibiotic susceptibility. Adv. Anim. Vet. Sci, 8(11), 1232-1249.
3. Bhunia, A. K. (2018). Foodborne microbial pathogens: mechanisms and pathogenesis. Springer.
4. Lee, H., & Yoon, Y. (2021). Etiological agents implicated in foodborne illness world wide. Food science of animal resources, 41(1), 1.
5. Habib, I., Mohamed, M. Y. I., & Khan, M. (2021). Current state of Salmonella, Campylobacter and Listeria in the food chain across the Arab countries: A descriptive review. Foods, 10(10), 2369.
6. Nguyen, T. K., Bui, H. T., Truong, T. A., Lam, D. N., Ikeuchi, S., Ly, L. K. T., ... & Hayashidani, H. (2021). Retail fresh vegetables as a potential source of Salmonella infection in the Mekong Delta, Vietnam. International Journal of Food Microbiology, 341, 109049.
7. Sodagari, H. R., Habib, I., Shahabi, M. P., Dybing, N. A., Wang, P., & Bruce, M. (2020). A review of the public health challenges of Salmonella and turtles. Veterinary sciences, 7(2), 56.
8. Chen, M., Cheng, J., Zhang, J., Chen, Y., Zeng, H., Xue, L., ... & Wu, Q. (2019). Isolation, potential virulence, and population diversity of Listeria monocytogenes from meat and meat products in China. Frontiers in microbiology, 10, 946.
9. Alexander, E. (2021). Yeasts in nanotechnology-enabled oral vaccine and gene delivery. Bioengineered, 12(1), 8325-8335.
10. Khezerlou, A., Alizadeh-Sani, M., Azizi-Lalabadi, M., & Ehsani, A. (2018). Nanoparticles and their antimicrobial properties against pathogens including bacteria, fungi, parasites and viruses. Microbial pathogenesis, 123, 505-526.
11. Ermini, M. L., & Voliani, V. (2021). Antimicrobial nano-agents: The copper age. ACS nano, 15(4), 6008-6029.
12. He, X., Deng, H., & Hwang, H. M. (2019). The current application of nanotechnology in food and agriculture. Journal of food and drug analysis, 27(1), 1-21.
13. Jaiswal, L., Shankar, S., & Rhim, J. W. (2019). Applications of nanotechnology in food microbiology. In Methods in microbiology (Vol. 46, pp. 43-60). Academic Press.
14. Ahmad, S. A., Das, S. S., Khatoon, A., Ansari, M. T., Afzal, M., Hasnain, M. S., & Nayak, A. K. (2020). Bactericidal activity of silver nanoparticles: A mechanistic review. Materials Science for Energy Technologies, 3, 756-769.
15. Crisan, M. C., Teodora, M., & Lucian, M. (2021). Copper nanoparticles: Synthesis and characterization, physiology, toxicity and antimicrobial applications. Applied Sciences, 12(1), 141.
16. Rai, M., Ingle, A. P., Pandit, R., Paralikar, P., Shende, S., Gupta, I., ... & da Silva, S. S. (2018). Copper and copper nanoparticles: Role in management of insect-pests and pathogenic microbes. Nanotechnology Reviews, 7(4), 303-315.
17. Bruna, T., Maldonado-Bravo, F., Jara, P., & Caro, N. (2021). Silver nanoparticles and their antibacterial applications. International Journal of Molecular Sciences, 22(13), 7202.
18. Mostafa, A. A., Sayed, S. R., Solkamy, E. N., Khan, M., Shaik, M. R., Al-Warthan, A., & Adil, S. F. (2015). Evaluation of biological activities of chemically synthesized silver nanoparticles. Journal of Nanomaterials, 16(1), 443-443.
19. Karikalan, N. (2018). Synthesis and charaterization of copper nanoparticles and evaluation of antibacterial activity. Rasayan J Chem, 11, 1451-1457.
20. Nam, N. N., Do, H. D. K., Trinh, K. T. L., & Lee, N. Y. (2022). Recent Progress in Nanotechnology-Based Approaches for Food Monitoring. Nanomaterials (Basel, Switzerland), 12(23), 4116.
21. Zorraquín-Peña, I., Cueva, C., Bartolomé, B., & Moreno-Arribas, M. V. (2020). Silver Nanoparticles against Foodborne Bacteria. Effects at Intestinal Level and Health Limitations. Microorganisms, 8(1), 132.
22. Bajpai, V. K., Kamle, M., Shukla, S., Mahato, D. K., Chandra, P., Hwang, S. K., ... & Han, Y. K. (2018). Prospects of using nanotechnology for food preservation, safety, and security. Journal of food and drug analysis, 26(4), 1201-1214.
23. Al-Otibi, F., Alkhudhair, S. K., Alharbi, R. I., Al-Askar, A. A., Aljowaie, R. M., & Al-Shehri, S. (2021). The antimicrobial activities of silver nanoparticles from aqueous extract of grape seeds against pathogenic bacteria and fungi. Molecules, 26(19), 6081.
24. Morones, J. R., Elechiguerra, J. L., Camacho, A., Holt, K., Kouri, J. B., Ramírez, J. T., & Yacaman, M. J. (2005). The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology, 16(10), 2346.
25. Zhang, X. F., Liu, Z. G., Shen, W., & Gurunathan, S. (2016). Silver nanoparticles: synthesis, characterization, properties, applications, and therapeutic approaches. International journal of molecular sciences, 17(9), 1534.
26. Lin, P. C., Lin, S., Wang, P. C., & Sridhar, R. (2014). Techniques for physicochemical characterization of nanomaterials. Biotechnology advances, 32(4), 711-726.
27. More, P. R., Pandit, S., Filippis, A., Franci, G., Mijakovic, I., & Galdiero, M. (2023). Silver Nanoparticles: Bactericidal and Mechanistic Approach against Drug Resistant Pathogens. Microorganisms, 11(2), 369.
28. Badawy, A. A., Abdelfattah, N. A., Salem, S. S., Awad, M. F., & Fouda, A. (2021). Efficacy assessment of biosynthesized copper oxide nanoparticles (CuO-NPs) on stored grain insects and their impacts on morphological and physiological traits of wheat (Triticum aestivum L.) plant. Biology, 10(3), 233.
29. Patra, J. K., & Baek, K. H. (2017). Antibacterial activity and synergistic antibacterial potential of biosynthesized silver nanoparticles against foodborne pathogenic bacteria along with its anticandidal and antioxidant effects. Frontiers in microbiology, 8, 167.
30. Ovington, L. (2004). The truth about silver. Silver: Fact… or Fiction; Utilizing the antibacterial mechanisms of silver in wound care. Ostomy Wound Management Supplement September.
31. Reidy, B., Haase, A., Luch, A., Dawson, K. A., & Lynch, I. (2013). Mechanisms of silver nanoparticle release, transformation and toxicity: a critical review of current knowledge and recommendations for future studies and applications. Materials, 6(6), 2295-2350.
32. Chatterjee, A. K., Chakraborty, R., & Basu, T. (2014). Mechanism of antibacterial activity of copper nanoparticles. Nanotechnology, 25(13), 135101.
33. Raffi, M., Mehrwan, S., Bhatti, T. M., Akhter, J. I., Hameed, A., Yawar, W., & ul Hasan, M. M. (2010). Investigations into the antibacterial behavior of copper nanoparticles against Escherichia coli. Annals of microbiology, 60, 75-80.
34. Arienzo, A., Gallo, V., Tomassetti, F., & Antonini, G. (2023). Implication of Sodium Hypochlorite as a Sanitizer in Ready-to-Eat Salad Processing and Advantages of the Use of Alternative Rapid Bacterial Detection Methods. Foods (Basel, Switzerland), 12(16), 3021.
35. Mishra, V., Abrol, G. S., & Dubey, N. (2018). Sodium and calcium hypochlorite as postharvest disinfectants for fruits and vegetables. In Postharvest disinfection of fruits and vegetables (pp. 253-272). Academic Press.
36. Yuan, L., Sadiq, F. A., Wang, N., Yang, Z., & He, G. (2021). Recent advances in understanding the control of disinfectant-resistant biofilms by hurdle technology in the food industry. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 61(22), 3876-3891.

  • تاریخ دریافت 18 خرداد 1405
  • تاریخ انتشار 18 خرداد 1405

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما