سنتز میکروبی نانوذرات نقره و اثرات ضد میکروبی آنها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار میکروبیولوژی، گروه زیست‌شناسی سلولی و ملکولی، دانشکده شیمی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 پژوهشگر مرکز پژوهش‌های کاربردی سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، رییس اداره نانوبیوزمین، تهران، ایران

چکیده

زمینه و هدف  باکتری‌ها با توجه به توانایی قابل توجه‌شان برای احیای یون‌های فلزی سنگین به عنوان کارخانه‌های زیستی یا نانوکارخانه‌های مهمی برای تولید نانوذرات در نظر گرفته می‌شوند. تولید باکتریایی نانوذرات به عنوان یک روش سبز و تک‌مرحله‌ای می‌تواند بر مشکلات و معایب تولید از طریق روش‌های فیزیکی و شیمیایی غلبه کند.
مواد و روش‌ها در این پژوهش، سویه‌های باکتری از خاک معدن نخلک جدا شد. سپس یک سویه باکتری‌ مقاوم به نقره برای تولید نانوذرات نقره انتخاب شد. توانایی این سویه برای تولید نانوذرات نقره به‌صورت خارج‌سلولی و داخل‌سلولی بررسی شد. نانوذرات تولیدشده با استفاده از شیوه‌های طیف‌سنجی پراش پرتو ایکس (XRD) و تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) شناسایی شدند. فعالیت ضدمیکروبی نانوذرات نیز بررسی گردید.
یافته‌ها از نمونه‌های خاک جمع‌آوری‌شده، سویه‌های باکتری مقاوم به نقره جداسازی و یک‌ سویه برای تولید نانوذرات نقره انتخاب شد. سویه مذکور قادر بود نانوذرات را هم به صورت داخل‌سلولی و هم خارج‌سلولی سنتز کند. نانوذرات سنتزشده، اثر ضدمیکروبی خوبی بر ضدسویه‌های استاندارد مورد آزمایش داشتند.
نتیجه‌گیری نتایج نشان می‌دهد که سویه باکتری جدا شده از معدن نخلک، منبع زیستی خوبی برای سنتز نانوذرات نقره با توانایی ضدمیکروبی است. در ادامه می‌توان این ترکیب را برای بررسی‌های بیشتر با هدف ساخت مواد ضدعفونی‌کننده پیشنهاد داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Microbial synthesis of silver nanoparticles and its antimicrobial activity

نویسندگان [English]

  • fereshteh jookar kashi 1
  • Zohreh Boroumand 2
1 Associate Professor of Microbiology, Department of Cell and Molecular Biology, Faculty of Chemistry, University of Kashan, Kashan, Iran
2 Head of NanoBioEarth department, applied research center of geological survey of Iran
چکیده [English]

Introduction: The bacteria with a remarkable ability to regenerate heavy metal ions are considered biological factories or important nano-factories to produce nanoparticles. The bacterial production of nanoparticles as a green and one-step method can overcome production problems and disadvantages through physical and chemical methods.
Materials and Methods: In this study, bacteria isolates were taken from soil samples of Nakhlak mine. One silver resistant bacterial strain was selected for the production of silver nanoparticles. This strain synthesized silver nanoparticles with supernatant and biomass. The nanoparticles synthesized were characterized using XRD and SEM. The antimicrobial activity of the nanoparticles was determined. Results: The silver resistance bacteria were isolated from soil samples. One silver resistant bacterial strain was selected for the production of silver nanoparticles. The nanoparticles showed good antimicrobial activity against standard strains of tested microorganisms.
Conclusion: The nanoparticle synthesized by bacterial strain isolated from Nakhlak mine is a promising new biological source for synthesizing silver nanoparticles with potent antimicrobial activity. According to the results, this compound can be used to make disinfectants

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antimicrobial effect
  • Silver nanoparticles
  • Microorganism
  • Green synthesis
[1] Haytham M, Ibrahim M. Green synthesis and characterization of silver nanoparticles using banana peel extract and their antimicrobial activity against representative microorganisms. Journal of Radiation Research and Applied Sciences, 2015; 265-275
[2] Zhang X, Liu Zh, Shen W, Gurunathan S. Silver Nanoparticles: Synthesis, Characterization, Properties, Applications, and Therapeutic Approaches. Int. J. Mol. Sci, 2016; 17, 1534.
[3] Singh R, Shedbalkar U, Wadhwani S, Chopade B. Bacteriagenic silver nanoparticles: synthesis, mechanism, and applications. Appl Microbiol Biotechnol, 2015; 99(11): 4579–4593.
[4] Ranjit K, Abdul Baquee A. Nanoparticle: An overview of preparation, characterization and application. Int. Res. J. Pharm. 2013; 4 (4): 47-57.
[5] Iravani S, Korbekandi H, Zolfaghari B. Synthesis of silver nanoparticles: Chemical, physical and biological methods. RPS, 2014; 9(6): 385-406.
[6] Singh P, Kim Y, Zhang D, Yang D. Biological Synthesis of Nanoparticles from Plants and Microorganisms. Trends in Biotechnology, 2016; 34(7):588-599.
[7] Thomas R, Janardhanan A, Varghese R, Soniya E, Mathew E, Radhakrishnan E. Antibacterial properties of silver nanoparticles synthesized by marine Ochrobactrum sp. Brazilian Journal of Microbiology. 2014; 45(4): 1221-1227.
[8] Lakshmi Das V, Thomas R, Varghese R T, Soniya EV, Mathew J, Radhakrishnan E K. Extracellular synthesis of silver nanoparticles by the Bacillus strain CS 11 isolated from industrialized area. 3 Biotech. 2014; 4,121–126.
[9] Attarad A, Hira Z, Muhammad Z, Ihsan ul H, Abdul Rehman P, Joham Sarfraz A, Altaf H. Synthesis, characterization, applications, and challenges of iron oxide nanoparticles. Nanotechnol Sci Appl. 2016; 9: 49–67.
[10] Behra R, Sigg L, Clift MJD, Herzog F, Minghetti M, Johnston B, Petri-Fink A, Rothen-utishauser B.
Bioavailability of silver nanoparticles and ions: from a chemical and biochemical perspective. J. R. Soc. Interface. 2013; 10: 20130396, 1-15.
[11] Nowack B, Krug H F, Height M.120 Years of Nanosilver History: Implications for Policy Makers. Environ. Sci. Technol. 2011; 45, 1177–1183
[12] Liang Keat C, Aziz A, Eid A M, Elmarzugi N A. Biosynthesis of nanoparticles and silver nanoparticles. Bioresour.Bioprocess. 2015; 2:47.
[13] Allafchian AR, Mirahmadi-Zare S Z, Jalali S AH, Hashemi S S, Vahabi M R. Green synthesis of silver nanoparticles using phlomis leaf extract and investigation of their antibacterial activity. JNSC. 2016; 6:129–135.
[14] Wang M, Abbineni G, Clevenger A, Mao Ch, Sh. Xu. Upconversion Nanoparticles: Synthesis, Surface Modification, and Biological Applications. Nanomedicine, 2011; 7(6): 710–729.
[15] Conde J, Dias J, Grazú V, Moros M, Baptista P, J. de la Fuente. Revisiting 30 years of biofunctionalization and surface chemistry of inorganic nanoparticles for anomedicine .Front Chem. 2014; 2: 48.
[16] Garrity GM, Bernner DJ, Krig NR, Stalery, editors. Bergey's manual of systematic bacteriology. 2nd Volume. New York: Springer; 2005; 1-399.
[17] Zhang X, Liu Z, Shen W, Gurunathan S. Silver Nanoparticles: Synthesis, Characterization, Properties, Applications, and Therapeutic Approaches. International Journal of Molecular Sciences. 2016; 17 (9), 1534.
[18] Jahanshahi M. Molecular nanotechnology and bionanotechnology. 2008; pp. 15. Persian.
[19] Lin P, Lin S, Wang P, Sridhar R. Techniques for physicochemical characterization of nanomaterials Biotechnol Adv. 2014; 32(4):711–726.
[20] Koilparambil D, Kurian LC, Vijayan S, Manakulam Shaikmoideen J. Green synthesis of silver nanoparticles by Escherichia coli : Analysis of antibacterial activity. J. Water Environ. Nanotechnol.2016; 1(1): 63-74.
[21] Omidi ., Hashemi S J, Bayat M, Larijani K. Biosynthesis of Silver Nanoparticles by Lactobacillus fermentum. Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences, 2014; 3(12): 186‐192
[22] Soliman H, Elsayed A, Dyaa A. Antimicrobial activity of silver nanoparticles biosynthesized by Rhodotorula sp.strain ATL72. Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences. 2018; 5, 228–233.
[23] Xiaomei Dai, Qianqian Guo, Yu Zhao,a Peng Zhang, Tianqi Zhang, Xinge Zhang, Chaoxing Lia. Functional silver nanoparticle as a benign antimicrobial agent that eradicates antibiotic-resistant bacteria and promotes wound healing. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016; 1-46.
[24] Mousavi-Kamazani M. The effect of silver nanoparticles on antimicrobial activity of Syrian rue alcoholic Extract against Escherichia coli bacteria. Journal of applied chemistry. 2019; 14(51), 277- 286. [25] Mollania N, Gharib F, Rostami- Taghi Dizaj R, Kheirabadi M. Study on the antibacterial effects of silver nanoparticles produced by α-amylase enzyme. Journal of Sabzevar University of Medical Sciences, 2016; 23(2), 214220.
[26] Narayanan, K.B. and N. Sakthivel, Biological synthesis of metal nanoparticles by microbes. Advances in colloid and interface science, 2010. 156(1): 1-13.
[27] Kavoosi S, Yaghoubi H. Synthesis of Silver Nanoparticles Using Green Method of Plant Extract European Marjoram (Origanum majorana) and Their Antibacterial Effects. Journal of Molecular and Cellular Research (Iranian Journal of Biology). 2008; 30 (2).